3.4.2 Влияние электролитов

По характеру воздействия на потенциал ядра (⁰-потенциал) электролиты подразделяют на индифферентные и неиндифферентные.

Индифферентные (безразличные) электролитыне имеют ионов, способных достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы. Поэтому такие электролиты не могут сколько-нибудь существенно изменить потенциал ядра коллоидной частицы (⁰-потенциал).

Электролиты, добавление которых к золю, вызывает изменение потенциала ядра, называются неиндифферентными. Один из ионов неиндифферентных электролитов (неиндифферентный ион) способен достраивать кристаллическую решетку коллоидной частицы. Это ион либо входит в состав кристаллической решетки агрегата, либо образует малорастворимое соединение с потенциалопределяющим ионом.

Например, для положительного золя AgI

индифферентными электролитами являются KNO₃,NaNO₂, неиндифферентными –NaCl,KI,AgNO₃.

Влияние индифферентных электролитов.

При добавлении к золю индифферентных электролитов потенциал ядра ⁰не изменяется, следовательно, общее число противоионов, необходимых для его компенсации, останется прежним, но изменится их распределение в ДЭС. С ростом концентрации электролита, количество противоионов в адсорбционном слое возрастает при неизменной толщине слоя, в диффузном, напротив, уменьшается. В результате диффузный слой сжимается,-потенциал понижается (рис. 29).

При определенной концентрации электролита ДЭС сжимается до толщины адсорбционного слоя, диффузный слой исчезает, т.е. все необходимое для компенсации потенциала ядра количество противоионов сконцентрировано в адсорбционном слое. -потенциал становится равным нулю, что отвечаетизоэлектрическому состоянию системы.

Если в золь вводится ион, адсорбционная способность которого значительно выше, чем у противоиона мицеллы (например, больше заряд), возможна перезарядка коллоидной частицы, т.е. -потенциал изменит свой знак при постоянном значении⁰-потенциала.

Например, если к отрицательному золю AgI

добавить Fe(NO₃)₃, ионы железаFe³⁺будут конкурировать с ионами калия К⁺за нахождение в адсорбционном слое. Адсорбционная способностьFe³⁺значительно выше, чем у К⁺. В результате ионного обмена в адсорбционном слое (К⁺наFe³⁺) ионовFe³⁺может оказаться столько, что они не только полностью компенсируют заряд потенциалопределяющих ионов, но и окажутся в избытке, придавая-потенциалу положительный заряд. Потенциал ядра останется прежним, так как ионFe³⁺не способен достраивать кристаллическую решеткуAgIи, следовательно, выступать в роли потенциалопределяющих ионов.

Влияние неиндифферентных электролитов.

При введении в золь неиндифферентных электролитов возможны два случая.

1 случай – в золь вводится электролит, содержащий потенциалопределяющий ион (неиндифферентный ион). Второй ион в электролите обязательно индифферентный. Поэтому одновременно будет возрастать концентрация и потенциалопределяющих ионов и противоионов. Это обуславливает появление двух противоположных тенденций: с одной стороны, увеличение концентрации потенциалопределяющих ионов приводит к росту потенциала ядра, а, следовательно, и -потенциала, с другой – возрастающая концентрация противоионов вызывает сжатие ДЭС и снижение-потенциала.

При малых концентрациях электролита преобладает первая тенденция. Адсорбция потенциалопределяющих ионов продолжается до достижения предельной адсорбции и-потенциал по абсолютному значению возрастает. После достижения предельной адсорбции потенциал ядра остается неизменным, но за счет влияния индифферентных противоионов ДЭС сжимается,-потенциал уменьшается (рис. 30).

Например, для положительного золя AgIнеиндифферентным электролитом первого типа являетсяAgNO₃, для отрицательного золяAgI–NaCl,KI(Сl^-иI^-– изоморфные ионы).

2 случай – в систему вводится электролит, содержащий ион, способный образовывать с потенциалопределяющим ионом малорастворимое соединение. В этом случае возможна перезарядка золя.

Например, в положительный золь AgIвводитсяKI

.

Ион I^-, вводимый сKI, будет образовывать с потенциалопределяющими ионамиAg⁺малорастворимое соединениеAgI. В результате по мере увеличения концентрацииKIколичество потенциалопределяющих ионов будет уменьшаться, следовательно, будет уменьшаться и потенциал ядра, что приведет к сжатию ДЭС и снижению-потенциала. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока все ионыAg⁺не свяжутся с ионамиI^-,⁰- и-потенциалы при этом достигнут нулевого значения (рис. 31).

С_эл



0

₁

₂

1

₃=0

С_эл



0

2

₄

₅

А

Рис. 31. Влияние неиндифферентных электролитов, нейтрализующих потенциал ядра, на толщину ДЭС и -потенциал

После введения в систему избытка йодида калия потенциалопределяющим ионом станет ион I^-, а противоионом – ион К⁺. Сами же частицы золя приобретут отрицательный заряд. Кроме того, нитрат серебра, содержащийся в дисперсионной среде, вступит в реакцию с введенным йодидом калия, в результате чего в системе образуется дополнительное количество отрицательно заряженной дисперсной фазы.

Формула мицеллы золя йодида серебра после перезарядки

.

При дальнейшем введенииKIимеет место первый случай: адсорбция ионов йода будет продолжаться до достижения предельной адсорбции, вызывая повышение по абсолютному значению- и-потенциалов, после чего превалирующее влияние начнет оказывать индифферентный ион К⁺, рост концентрации которого в золе приведет к снижению-потенциала при неизменном потенциале ядра.