3. Будова міцел

Згідно з міцелярною теорією будови колоїдних розчинів золь складається з двох частин: міцел (дисперсної фази) та інтерміцелярної рідини (дисперсійного середовища).

Інтерміцелярна рідина - це дисперсійне середовище, яке розділяє міцели і в якому розчинені електроліти, неелектроліти та ПАР, які є стабілізаторами колоїдної системи.

Міцели – це сольватовані частинки дисперсної фази золя.

Міцели ліофільних золів це асоціати із десятків – сотень дифільних молекул які мають достатньо розвинуті гідрофобні і полярні гідрофільні групи. В таких міцелах, які як правило утворюють поверхнево-активні речовини ліофобні частини молекул з’єднуються одна з одною утворюючи ядро міцели, а ліофільні групи молекул спрямовані в бік розчинника і утворюють зовнішній шар (див. Розділ 9).

Міцели ліофобних золів складаються з ядра (мікрокристал), оточеного адсорбційно-сольватним шаром молекул дисперсійного середовища і стабілізатора. В гідрозолях стабілізованих електролітами, адсорбційно-сольватний шар – подвійний електричний шар. Частинки дисперсної фази ліофобного золю мають складну структуру, що залежить від умов одержання золів.

Припустимо, що золь йодиду срібла утворюється за реакцією:

AgNO₃ + KI = AgI↓ + KNO₃

При цьому основу колоїдної частинки складають мікрокристали важкорозчинної солі AgI, що містятьтмолекулAgІ. Ці мікрокристали називаютьсяагрегатом. Поверхня агрегату в даному випадку є тією поверхнею, на якій виникає ПЕШ. Вона активна і адсорбує іони електроліту, що знаходяться у дисперсійному середовищі.

Адсорбція відбувається згідно з правилом Паннета - Фаянса: вибірково адсорбуються іони, які здатні прийняти участь у добудові кристалічних ґраток твердої фази.

Якщо реакція відбуватиметься в надлишку КІ, то на поверхні агрегату адсорбується шар потенціалвизначальних іонів - негативно заряджених іонів йодуІ^-. Агрегат разом з потенціал визначальними іонами є частинкою твердої фази і її називаютьядром. Під дією електростатичних сил до ядра будуть притягуватися проти іони - іони каліюК⁺, які компенсують заряд ядра. Частина протиіонів(п-х) міцно утримується біля ядра і утворює адсорбційний шар протиіонів. Ядро разом з протиіонами адсорбційного шару називаєтьсяколоїдною частинкою, або гранулою. Решта протиіонів, які слабше зв’язані з ядром, утворюють дифузійний шар. Таке утворення називаєтьсяміцелою. Числат, птахможуть змінюватися в широких межах залежно від умов одержання.

Міцели золів завжди електронейтральні. Структуру міцели ліофобного золю можна показати схематично або записати формулою.

Рис. 50. Схема будови та формула міцели золю AgI в розведеному розчині KI.

Розглянемо деякі інші випадки утворення міцел, та вплив на них різних електролітів.

Приклад 6.22

Тверда частинка AgCl знаходиться в розчині електроліту NaCl; побудувати міцелу, яка при цьому утворюється і зобразити її потенційну криву. Після введення в систему розчину електроліту Fe(NO₃)₃ можлива перебудова міцели; побудувати нову міцелу, якщо вона утворюється і її потенційну криву.

Формула міцели золю:

{(mAgCl)nCl^-(n-x)Na⁺}^x+xNa⁺

Міцела, що утвориться при додаванні розчину Fe(NO₃)₃:

{(mAgCl)nCl^-kFe³⁺}^(3k-n)+(3k-n)NO₃^-

Графік падіння потенціалу в ПЕШ для вихідної міцели (крива 1) і міцели, що утворилася в наслідок перебудови (крива 2) наведено на рис.51.

Рис. 51. Зміна потенціалу навколо поверхні частинок.