19.2 Будова міцел ліофобних золів
Виникнення зарядів на часточках золю зумовлене адсорбцією іонів на їх поверхні. Часточки дисперсної фази називають міцелами. Міцела – це складний агрегат молекул і іонів. Розглянемо будову міцели золю AgJ, одержаного реакцією між розчинами AgNO3 та КJ. Рівняння реакції в іонній формі має такий вигляд: Ag+ + NO3– + K+ + J– = AgJ + NO3– + K+.
Якщо один з реагентів, наприклад КJ, узятий в надлишку, то він виконує роль стабілізатору золю. За таких умов тисячі молекул AgJ конденсуючись утворюють ядро міцели [mAgJ], де m– число молекул, що злиплися. На поверхні ядра адсорбується n іонів J–, оскільки іони Ag+ у розчині відсутні. Іони J–, які щільно прилягають до ядра, називають потенціалвизначаючими. Вони притягають з розчину протилежно заряджені іони K+, які утворюють адсорбційний шар протиіонів – (n–x)K+. Ядро міцели і адсорбційний шар утворюють негативно заряджену гранулу: {[mAgJ]×nJ–×(n–x)К+}–x. Решта протиіонів – хK+ знаходиться на деякій відстані від поверхні гранули, утворюючи дифузійний шар протиіонів. Загалом міцела нейтральна, заряд несе на собі лише гранула. Одержана міцела має таку формулу: {[mAgJ]×nJ–×(n–x)К+}–x×хК+.
Якщо добути золь AgJ за тією ж обмінною реакцією, але за наявності у розчині надлишку AgNO3, роль потенціалвизначаючих іонів виконують іони Ag+. Міцела золю має такий вигляд: {[mAgJ]×nAg+×(n–x)NO3–}+x×хNO3–.
На рис. 19.1 зображені схеми міцел золю AgJ.
Рисунок 19.1 – Будова міцел золю AgJ, добутого: а – за надлишку у розчині AgNO3; б – за надлишку у розчині КJ
Біля поверхні колоїдних часточок завжди виникає ПЕШ. Під час електрофорезу гранула разом з частиною протиіонів рухається до одного з електродів, а інші протиіони переміщуються до другого електроду. Швидкість руху часточки залежить від потенціалу на межі ковзання, що розділяє дві частини міцели, які взаємно переміщуються. Потенціал, що відповідає межі ковзання носить назву електрокінетичного потенціалу (дзета-потенціалу)– .
19.2 Коагуляція золів
Процеси, що призводять до злипання часточок золю під дією міжмолекулярних сил називаються коагуляцією. Будь-яка зовнішня дія (нагрівання, збовтування) викликає коагуляцію золів. Початок коагуляції золю визначають у той момент, коли він каламутніє. Більшість золів здатна протидіяти коагуляції. Дифузійні шари міцел мають однаковий заряд, тому під час зближення часточки золю відштовхуються. Під час додання до золю електролітів у середовище поступають вільні іони. Товщина дифузного шару при цьому зменшується і починається коагуляція золю.
Дослідним шляхом були визначені правила електролітної коагуляції золів: усі електроліти без винятку здатні викликати коагуляцію золів; коагуляцію викликає іон з зарядом протилежним заряду гранули; для початку коагуляції необхідно, щоб концентрація електроліту перевищила мінімальну величину, яку називають порогом коагуляції. Здатність іонів до коагуляції посилюється при збільшенні їх заряду. Остання закономірність називають правилом Шульце-Гарді. Для аніонів залежність має такий вигляд: А- : А-2 : А-3 = 1 : 11 : 729. Тобто кількість тривалентних аніонів, яку необхідно додати до золів для початку їх коагуляції у 729 разів менше, ніж одновалентних. Досліди показали, що для іонів, які мають однакові заряди, здатність викликати коагуляцію золів посилюється із збільшенням їх радіусів. За цією ознакою вони розташовані у ліотропні ряди:
Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+; Cl- > Br- > NO3- > J- > CNS-.