Двойной электрический слой (дэс) мицеллы

ДЭС – это слой, возникающийй на границе твердой и жидкой фазы мицеллы, состоящей из пространственно разделенных электрических зарядов противоположного знака. Электрические свойства коллоидных систем определяются наличием ДЭС.

Рис.

Падение (изменение) электрических потенциалов мицеллы:

АО (φ) – полный (максимальный ) электрический потенциал на границе ядра мицеллы.

АВ (φ₁) –падение потенциала в адсорбционном слое.

BD (ξ- дзета) электрокинетический потенциал на поверхности гранулы, ξ = φ - φ₁

ВС – падение дэета-потенциала в диффузном слое.

Дзета—потенциал зависит:

1. От размера ДЭС. Чем больше размыт ДЭС, тем больше дзета-потенциал. Если ДЭС предельно сжат, то ξ = 0. Это отвечает изоэлектрическому состоянию коллоидной частицы, то есть коллоидная частица электронейтральна и не реагирует на электрический ток. При этом электродинамический потенциал φ остается неизменным.

2. От концентрации электролита-стабилизатора – чем ор больше, тем меньше дзета-потенциал

3. От заряда противоиона – чем он больше, тем больше дзета-потенциал.

Устойчивость коллоидных систем падает с понижением дзета-потенциала. Электрокинетические свойства коллоидных частиц играют большую роль в живых организмах. Например, при движении крови в артериях возникает потенциал течения (1-2мВ). Одна из кривой электрокардиограммы связана с ним. При восприятии звука органами слуха также возникает такой потенциал.

Электрокинетические явления

Электрокинетические явления классифицируют на:

1. Электрокинетические явления I-рода – относительное перемещение фазы под действием приложенного напряжения. К ним относятся:

- электрофорез – движение частиц дисперсной фазы в неподвижной дисперсной среде.

- Электроосмос – движение жидкости относительно неподвижной твердой поверхности пористых мембран.

2. Электрокинетические явления II -рода – возникновение разности потенциалов вследствие вынужденного относительного движения фазы. Различают:

- потенциал оседания (эффект Дорна) – возникновение разности потенциалов при движении частиц в неподвижной жидкости.

- потенциал протекания (эффект Квинке) – возникновение разности потенциалов, при движении жидкости относительно неподвижной твердой поверхности.

Причина электрокинетических явлений – образование двойного электрического слоя на границе раздела дисперсной среды и, как следствие, наличие электрического заряда как у частиц дисперсной фазы, так и у дисперсной среды.

Устойчивость коллоидных систем

Дисперсные системы в отличие от истинных растворов являются термодинамически неустойчивыми. Под устойчивостью дисперсных систем понимают способность их сохранять свое состояние и свойства в течение времени.

Русский ученый Н. Песков в 1925 году указал на два вида устойчивости:

1. Кинетическая (седиментационная) устойчивость – это способность дисперсных частиц оставаться во взвешенном состоянии.

Седиментация - это явление оседания частиц достаточно большой массы под действием гравитационного поля.

Грубодисперсные системы (пыль или суспензия песка в воде) кинетически неустойчивы и седиментируют.

Высокодисперсные системы (смеси газов, истинные растворы) обладают высокой кинетической устойчивостью.

Коллоидные системы (аэрозоли, лиозоли) занимают промежуточное положение.

В них частицы представляют собой агрегаты молекул, т.е. крупнее отдельных молекул, но мельче частиц грубо дисперсной системы.

К факторам, определяющим эту устойчивость относят:

-степень дисперсности коллоидных частиц

- броуновское движение

- вязкость дисперсной среды

- разность плотностей дисперсных фаз и среды.

Наибольшее влияние на скорость осаждения коллоидных частиц имеет степень их дисперсности. Чем меньше размер частиц, тем больше кинетическая устойчивость.

2. Агрегативная устойчивость – это способность частиц дисперсной фазы противостоять их слипанию (агрегации). Факторы, определяющие эту устойчивость:

- Наличие у коллоидных частиц одноименных зарядов, что мешает им соединиться в крупные агрегаты

- наличие вокруг мицеллы сольватных оболочек, состоящих из прочно связанных молекул растворителя, обладающих значительной упругостью. Это состояние получило название расклинивающего давления (действует на расстоянии 10^-5 см).

В 1968 году русский ученый В. Мишин предложил третий вид устойчивости:

3. Конденсационная устойчивость – способность дисперсных систем сохранять неизменной с течением времени удельную поверхность.