ЛЕКЦИЯ ДИСПЕРСНЫЕ № 4 СИСТЕМЫ

ЛЕКЦИЯ № 4
ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ
Классификация коллоидных дисперсных систем
1. По агрегатному состоянию фаз
2. По структуре
3. По дисперсности
4. По межфазному взаимодействию
Поверхностные явления в коллоидных дисперсных системах
Об ра зо ва ние и с тро е ние д во йно г о электричес кого с л оя
Возникновение двойного
межфазной границе.
электрического
слоя
(ДЭС)
на
1.Адсорбционный механизм образования ДЭС (на примере
образования ДЭС на кристалле AgCl)
ϕ(фи)-потенциал (-)
K+
Cl-
NO3-
K+
mAgCl
-
K+
Cl
- Cl-
NO3
K+
I
mAgCl
ClNO3
ClK+
ClCl +
Cl-- K
Cl K+
Cl
NO3
Cl
слой адсорбированных
потенциалопределяющих ионов
1
II
ζ (дзета)-потенциал (-)
противоионы
0
Cl +
- K
K+
Cl
Cl- K+
mAgCl Cl- +
Cl K
K+
Cl +
-K
Cl
плотный адсорбционный
слой
диффузный слой
2.Поверхностная диссоциация (на примере образования ДЭС на
частицах SiO2)
ϕ(−)
mSiO2
SiO2
SiO2
SiO2
SiO2
SiO2
SiO2
+ H2O
mSiO2
ζ (− )
Si OH
Si O-
H+
Si OH
Si O-
H+
Si OH
O-
H+
mSiO2
Si
Si OH
Si O-
Si OH
Si O-
H+
H+
Изменение поверхностной энергии коллоидной системы в процессе
образования ДЭС
Уравнение Липпмана:
Влияние различных факторов на строение ДЭС и величину ζ потенциала
1. Влияние индифферентных электролитов
Индифферентные электролиты
а) Электролит содержит ион, одинаковый с противоионами ДЭС
2
б) Электролит не содержит ионов, одинаковых с противоионами
ДЭС
2. Влияние неиндифферентных электролитов
Неиндифферентные электролиты
а)
Электролит
содержит
потенциалопределяющими ионами
ион,
одинаковый
с
ζ
сэ л
б) Электролит содержит ион, способный достраивать
кристаллическую решетку, но противоположный по знаку.
ζ ,ϕ
0
сэ л
3. Влияние разбавления и концентрирования
4. Влияние температуры и природы дисперсионной среды
3
Строение частиц дисперсной фазы (коллоидных частиц)
Частица дисперсной фазы вместе с двойным электрическим
слоем –– мицелла.
Строение мицеллы изображается следующей формулой,
где m — число формульных единиц AgCl в агрегате; n — число
адсорбированных потенциалопределяющих ионов Cl–; (n–x) — число
противоионов K+ в плотном адсорбционном слое;x — число противоионов K+ в
диффузном слое.
Мицелла отрицательного золя AgCl, полученного реакцией AgNO3 с KCl, при
соблюдении двух условий: растворы реагентов разбавленные и одно из веществ
берется в избытке, например, когда к раствору KCl постепенно, по каплям
добавляется раствор AgNO3, т. е. в системе имеется избыток KCl.
Внутренняя часть мицеллы — кристаллический агрегат AgCl. Агрегат с
потенциалопределяющими ионами (Cl–) — ядро. На его поверхности ϕ потенциал, отрицательный. Ядро с противоионами (K+) плотного
адсорбционного слоя — гранула. На поверхности гранулы ζ -потенциал,
отрицательный. Гранула заряжена
4
Мицелла положительного золя AgCl, полученного реакцией AgNO3 с KCl, при
соблюдении двух условий: растворы реагентов разбавленные и одно из веществ
берется в избытке, например, когда к раствору AgNO3 постепенно, по каплям
добавляется раствор KCl, т. е. в системе имеется избыток AgNO3.
Приложение к лекции № 4
Величины, характеризующие дисперсные системы
Величина
Удельная
поверхность
Обозначение и формула
Частичная
концентрация
Весовая
концентрация
м–1
S0
S0
=
mд.ф. Vд.ф. ρ д.ф.
м2/кг
ν =
Nчастиц
Vд. с.
м–3, л–1
сν =
W /m
VД.С . N А
S уд =
W — масса вещества
дисперсной фазы;
m — масса частицы
Массовая
концентрация
Объемная
концентрация
S0
Vд. с.
S уд =
Частичная
концентрация
(численная)
с* =
mд. ф.
Vд. с.
V
сυ = д. ф. ⋅ ( 100% )
Vд. с.
с=
Размерность
mд. ф.
⋅ ( 100% )
100 г д.с.
моль/л
кг/м3
безразмерная
величина (доли
единицы или %)
безразмерная
величина (доли
единицы или %)
Примечание: д.с. — дисперсная система; д.ф. — дисперсная фаза.
5