Вопросы к защите

1. Что такое гидрофобный золь?

2. Структура частицы золя.

3. Из чего состоит ядро золя?

4. Чем определяется заряд гранулы?

5. Как заряд гранулы зависит от концентраций участников реакции образования золя?

6. Что такое коагуляция? Какие электролиты наиболее эффективны для коагуляции?

7. Что такое порог коагуляции? Как он зависит от заряда иона, вызывающего коагуляцию?

8. Правило Шульце-Гарди.

9. Зависит ли структура мицеллы гидрофобного золя от условий его получения?

Лабораторная работа №3 Определение критической концентрации мицеллообразования (ккм) в растворе пав методом электропроводности

Цель работы – определить критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) в водном растворе олеата натрия.

Основы теории

Молекулы поверхностно-активных веществ (ПАВ) имеют в своем составе гидрофильную и гидрофобную части. Благодаря двойственной («дифильной») природе молекул ПАВ они самопроизвольно накапливаются на границе раздела фаз, где каждая из частей молекулы взаимодействует с той средой, к которой имеет наибольшее сродство. Например, на границе раздела двух фаз, одной из которых является вода, молекулы ПАВ ориентируются так, что гидрофильная (полярная) часть направлена вглубь водной фазы (более полярной). Такая ориентация соответствует минимуму поверхностной энергии Гиббса.

Многие растворимые ПАВ (мыла, детергенты и др.) способны к образованию мицеллярных коллоидных растворов. Мицеллы в водном растворе могут образовываться молекулами ПАВ, имеющими углеводородные группы с числом атомов не менее 8.

Если концентрация ПАВ в растворе достигает определенной величины, которая называется критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), в растворе возникает большое число мицелл, находящихся в термодинамическом равновесии с молекулами, и резко изменяются свойства раствора (поверхностное натяжение, электропроводность, оптические свойства). Раствор становится коллоидным.

В каждой мицелле неполярные гидрофобные группы (углеводородные радикалы) взаимодействуют друг с другом и объединяются, образуя неполярную внутреннюю область мицеллы – ее ядро. Полярные части молекул ПАВ в мицелле образуют наружную сферическую оболочку. Мицеллы характеризуются числом агрегации (числом молекул ПАВ в мицелле). Они имеют размеры, соответствующие коллоидным. Мицеллярные растворы ПАВ являются термодинамически устойчивыми системами и относятся к лиофильным дисперсным системам.

Важным свойством мицеллярных водных растворов является их способность растворять значительное количество нерастворимых в воде неполярных веществ (углеводородов, масел, жиров, красок и др.), которые попадают внутрь мицеллы, в ее неполярное ядро. Это явление растворения называется солюбилизацией. Солюбилизация протекает самопроизвольно, и образуются термодинамически устойчивые солюбилизированные системы. Они не являются истинными растворами, а относятся к коллоидным системам.

Поверхностно-активные вещества (ПАВ) частично диссоциируют в воде на ионы и проводят электрический ток. С увеличением концентрации раствора ПАВ растет его электропроводность. При достижении определенной концентрации (критической концентрации мицеллообразования, ККМ) образуются мицеллы, также заряженные вследствие частичной диссоциации образующих их молекул. При образовании мицелл происходит замедление роста электропроводности с ростом концентрации, так как более крупные частицы (мицеллы) движутся значительно медленнее, чем ионы отдельных молекул ПАВ.

В данной работе величина ККМ определяется с помощью экспериментального определения омического сопротивления раствора (R, в Омах) в серии растворов с различной концентрацией ПАВ. Обратная величина 1/R (электропроводность раствора) зависит от размеров заряженных частиц, то-есть от того, существуют ли в растворе отдельные (частично диссоциированные) молекулы ПАВ либо они объединены в мицеллы. Мицеллы, состоящие из частично диссоциированных молекул ПАВ, вследствие больших размеров движутся в электрическом поле с меньшей скоростью, чем несвязанные молекулы. График зависимости 1/R от С (концентрации ПАВ) представляет собой две переходящие друг в друга прямые линии, расположенные под тупым углом друг к другу. Если определить точку пересечения двух прямых и из нее опустить перпендикуляр на ось концентраций, получим значение ККМ.