42) Коллоидная система состоит из двух частей: мицелл и интермицеллярной жидкости.
Мицелла - это структурная коллоидная единица, т.е. частица дисперсной фазы, окруженная двойным электрическим слоем.
Интермицеллярной (межмицеллярной) жидкостью называют дисперсионную среду, разделяюшую мицеллы, в которой растворены электролиты, неэлектролиты и ПАВ, стабилизирующие коллоидную систему.
Коллоидная частица имеет сложную структуру и ее строение зависит от условий получения коллоидного раствора.
В рассматриваемой выше реакции между иодидом калия и нитратом серебра допустим, что коллоидный раствор иодида серебра AgI мы получали при условии избытка иодида калия KJ, тогда коллоидная частица будет построена следующим образом:
основу коллоидной частицы составят труднорастворимые микрокристаллы иодида серебра AgI, они состоят из m молекул AgI, эти микрокристаллы называют агрегатами,
агрегат адсорбирует на своей поверхности избыточные ионы иода, способные достроить его кристаллическую решетку, потенциалобразующие ионы (ПОИ). Агрегат вместе с потенциалобразующими ионами составляетядро или гранулу коллоидной мицеллы,к ядру за счет электростатических сил притягиваются противоположно заряженные ионы, находящиеся в растворе в избытке – ионы К+, - противоионы , причем часть, которая находится в слое жидкости, смачивающем ядро, закреплена у ядра прочно и образует так называемый адсорбционный слой противоионов,а остальное количество, связанное с ядром только электростатически, располагается в жидкой фазе более размыто, т.е. диффузно, и поэтому носит название диффузного слоя.
Все это образование в целом называется мицеллой. Мицелла имеет свою структурную формулу:
{ m [AgJ] n J- (n-x)K+ }х- xK+
где m – число молекул, входящих в состав агрегата
n – число потенциалобразующих ионов,
n-x – число противоионов адсорбционного слоя,
х – количество противоионов в диффузном слое.
Мицелла золя в целом электронейтральна, а частица имеет заряд. Граница между коллоидной частицей и диффузным слоем носит название границы или поверхности скольжения, в формуле ей соответствует фигурная скобка.
Граница скольжения представляет собой геометрическую поверхность, по которой происходит свободное движение противоионов в случае наложения электрического поля на систему или перемещения мицеллы под действием сил броуновского движения.
Двойной электрический слой (межфазный) (ДЭС) — слой ионов, образующийся на поверхности частиц в результате адсорбции ионов из раствора, диссоциации поверхностного соединения или ориентирования полярных молекул на границе фаз. Ионы, непосредственно связанные с поверхностью называются потенциалоопределяющими. Заряд этого слоя компенсируется зарядом второго слоя ионов, называемых противоионами.
43) Добавление индифферентного электролита не изменяет φ0; добавление индифферентного электролита приводит к сжатию ДЭС, т.е. уменьшению ζ-потенциала;сжимает ДЭС тот ион электролита, у которого знак такой же как у противоиона мицеллы. Этот ион называется ионом-конкурентом;
чем больше заряд иона-конкурента, тем сильнее он сжимает ДЭС;ион-конкурент с зарядом 3 и более и добавленный в большом количестве, вызывает перезарядку коллоидной частицы (адсорбционную перезарядку): изменяет ζ – потенциал, при неизменном φ0 ;
Изоэлектрическое состояние наступает у коллоидов с заряженными частицами, если к ним прибавить электролит.
Изоэлектрическое состояние имеет место у коллоидных систем, части - цы которых могут изменять знак заряда при изменении концентрации иодородпых ионов в растворе; такие частицы называются а м ф о т е р н ы-м и. Особенно существенное значение отот вопрос имеет для растворов белков, так как в чистых водных растворах заряд белковых молекул определяется только поглощением Н или ОН - - ионов, которое может быть непосредственно связано с константами диссоциации ионогенных групп аминокислотных остатков белка.
Изоэлектрическим состоянием называется состояние золя, при котором коллоидные частицы не имеют электрического заряда.
В изоэлектрическом состоянии могут находиться и длительно существовать только такие растворы, устойчивость которых обусловлена в основном взаимодействием их частиц с дисперсионной средой. Например, раствор белка-казеина становится неустойчивым при приближении его к изоэлектрическому состоянию.
Изоэлектрическая точка (pI) — кислотность среды (pH), при которой определённая молекула или поверхность не несёт электрического заряда. Амфотерные молекулы (цвиттер-ионы) содержат как положительные, так и отрицательные заряды, наличием которых определяется pH раствора. Заряд различных функциональных групп таких молекул может меняться в результате связывания или, наоборот, потери протонов H+. Величина изоэлектрической точки такой амфотерной молекулы определяется величинами констант диссоциации кислотной и осно́вной фракций:
44)
46)Очистка коллоидных растворов. Методы диализа, электродиализа, ультрафильтрации. Практическое применение.
Очистку коллоидных растворов можно проводить либо методом диализа, либо ультрафильтрацией. Диализ заключается в извлечении из золей низкомолекуляр-ных веществ чистым растворителем с помощью полупроницаемой перегородки (мембраны), через которую не проходят коллоидные частицы. Периодически или непрерывно сменяя растворитель в при-боре для диализа -- диализаторе, можно практически полностью удалить из коллоидного раствора примеси электролитов и низкомолекулярных неэлектролитов. Недостатком метода является большая длительность процесса очистки (недели, месяцы). Электродиализ -- это процесс диализа, ускоренный путем применения электрического тока. Компенсационный диализ и вивидиализ -- методы, разработанные для исследования биологических жидкостей, представляющих собой коллоидные системы. Принцип метода компенсационного диализа состоит в том, что в диализаторе вместо чистого растворителя используют растворы определяемых низкомолекулярных веществ различной концентрации. Ультрафильтрация -- фильтрование коллоидного раствора через полупроницаемую мембрану, пропускающую дисперсионную среду с низкомолекулярными примесями и задерживающую частицы дисперсной фазы или макромолекулы. Для ускорения процесса ультрафильтрации ее проводят при перепаде давления по обе сто-роны мембраны: под разрежением (вакуумом) или под повышенным давлением.