Структура коллоидных систем. Коллоидная система, или золь (коллоид из плохорастворимых гидрофобных веществ), состоит из 2-х компонентов: мицелл и интермицелярной жидкости

Коллоидная система, или золь (коллоид из плохорастворимых гидрофобных веществ), состоит из 2-х компонентов: мицелл и интермицелярной жидкости. Интермицеллярная жидкость – дисперсионная среда того же золя, включающая помимо растворителя все другие растворенные в нем вещества, которые не входят в состав мицелл.

Мицелла – отдельные коллоидные частицы, которые в совокупности составляют дисперсную фазу золя.

Коллоидная мицелла имеет более сложное строение, чем обычные молекулы. В ней различают две основные части: внутреннюю – нейтральную, обычно называемую ядром, и внешнюю – ионогенную, в свою очередь состоящую из двух слоев.

Ядро составляет основную массу коллоидной мицеллы и представляет собой комплекс, состоящий из атомов или нейтральных молекул. Общее число входящих в состав ядра атомов или молекул огромно и зависит от степени дисперсности золя и от размеров самих атомов или молекул.

Ионная сфера вокруг ядра коллоидной мицеллы состоит из двух слоев адсорбционного и и диффузного. Адсорбционный слой слагается из слоя потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности ядра и сообщающих ему свой заряд, и части противоионов, проникших за плоскость скольжения и наиболее прочно связанных электростатическими силами притяжения.

Вместе с ядром эта ионная сфера образует как бы отдельный гигантских размеров многозарядный ион – катион или анион, называемый гранулой. Диффузный слой, расположенный за плоскостью скольжения, в отличие от адсорбционного не имеет в дисперсионной фазе резко очерченной границы. Этот слой состоит из противоионов, общее число которых равняется в среднем разности между всем числом потенциалопределяющих ионов и числом противоионов, находящихся в адсорбционном слое.

Гранула вместе с диффузном слоем противоионов составляет коллоидную частицу – мицеллу. Мицелла всегда электронейтральна. Состав мицеллы можно изобразить в виде формулы.

Например, структура мицеллы иодистого серебра, полученного в ходе химической реакции между иодидом калия и нитратом серебра, взятого в избытке AgNO_{3 изб.} + KJ ® AgJ¯ + KNO₃ можно представить следующей мицелярной формулой:

{m[AgJ] nAg⁺ (n-x)NO₃^-]^+x xNO₃^- }

^{I слой IIслой}

^{I---ядро ---I I-адсорбционный слой-I I-диффузный слой--I}

^{I--------------------гранула---------------I}

^{I---------------------------мицелла-----------------------------I}

Ядро в данном случае образуют малорастворимые молекулы иодида серебра m[AgJ]. Потенциалопределяющими ионами являются находящиеся в избытке и родственные ионам ядра ионы серебра nAg⁺_. Противоионы представлены нитрат - ионами NO₃^- . Их число в диффузионном слое равно х, а в общем адсорбционном слое – (n-x). В результате гранула приобретает заряд +х (положительный золь серебра).

Движение твердой и жидкой фаз относительно друг друга происходит от границы. Поверхность по которой происходит перемещение, называется поверхностью скольжения. Скачок потенциала на поверхности скольжения тесно связан с электрокинетическими явлениями и называется электрокинетическим потенциалом или дзета-потенциалом. Электрокинетический потенциал – часть электродинамического. Его значение определяется толщиной диффузного слоя. При сжатии диффузного слоя, например при увеличении концентрации электролитов в дисперсионной среде, часть противоионов переходит за за поверхность скольжения в адсорбционный слой. Электродинамический потенциал при этом не изменяется, дзета-потенциал уменьшается. При наличии многозарядных противоионов с ростом концентрации электролита дзета-потенциал не только уменьшается, но и может изменить знак, т.е. происходит перезарядка коллоидных частиц.

В типичном случае коллоидные растворы относительно прозрачны в проходящем свете и опалесцируют (эффект Тиндаля). Они кинетически (к оседению) и агрегативно (к слипанию) устойчивы. Однако их агрегативная устойчивость ниже, чем у истинных растворов.