3.4.2 Влияние электролитов
По характеру воздействия на потенциал ядра (0-потенциал) электролиты подразделяют на индифферентные и неиндифферентные.
Индифферентные (безразличные) электролиты не 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 0 не 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 отвечает изоэлектрическому 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 железа Fe3+ будут конкурировать с ионами калия К+ за нахождение в адсорбционном слое. Адсорбционная способность Fe3+ значительно выше, чем у К+. В результате ионного обмена в адсорбционном слое (К+ на Fe3+) ионов Fe3+ 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 ион Fe3+ не способен достраивать кристаллическую решетку AgI и, 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.
П
ри
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 AgI неиндифферентным электролитом первого типа является AgNO3, для отрицательного золя AgI – NaCl, KI (Сl- и I- – 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 AgI вводится KI
.
Ион I-, вводимый с KI, будет образовывать с потенциалопределяющими ионами Ag+ малорастворимое соединение AgI. В результате по мере увеличения концентрации KI количество 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 ионы Ag+ не свяжутся с ионами I-, 0- и -потенциалы при этом достигнут нулевого значения (рис. 31).
Сэл
0
1
2
1
3=0
Сэл
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 введении KI имеет 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.