Образование и структура коллоидной мицеллы
При конденсационном способе получения коллоидных растворов частицы дисперсной фазы в зависимости от условий образования могут приобретать положительный или отрицательный знак заряда. Например, при взаимодействии растворов KI и AgNО3 одинаковой концентрации, но при избытке AgNO3. Вследствие образования осадка AgI по всему объему дисперсионной среды возникают мельчайшие частички иодида серебра, образуя ядро коллоидной мицеллы. Возникшие частицы растут за счет имеющихся в растворе ионов Ag+ и I-, чередуясь в последовательности AgIAgIAgIAg+... до тех пор, пока рост не приостановится из-за недостатка одного их этих ионов. В приведенном примере рост, очевидно, закончится тогда, когда все ионы I- будут закрыты ионами Ag+ на поверхности образовавшихся частиц, вследствие чего эта поверхность зарядится положительно. Такие ионы будут называться потенциалопределяющими. По правилу Панета-Фаянса, этими ионами могут быть только ионы, входящие в состав ядра и находящиеся в избытке. В данном случае это ион Ag+. Ядро мицеллы с роем потенциалопределяющих ионов получило название агрегат. Под действием электростатических сил притяжения к положительно заряженной поверхности (агрегату) притягиваются противоположно заряженные ионы из избытка. Рой противоионов, окружающих частицу, состоит из двух качественно неодинаковых слоев. Первый слой состоит из противоионов, находящихся под максимальным воздействием электрического поля частицы, а потому и менее подвижных, второй слой состоит из противоионов, более удаленных от поверхности частицы, а потому более подвижных, в силу чего этот слой ионов и называют подвижным или диффузным.
Такие частицы схематически записываются следующим образом:
{(AgI)m nAg+ (n-x)NO3-}х+ xNO3- ,
где (AgI)m ‒ ядро коллоидной мицеллы, nAg+ ‒ количество потенциалопределяющих ионов, (n-x)NO3- ‒ количество противоионов (компенсирующих) в неподвижном слое, xNO3- ‒ количество противоионов в подвижном (диффузном) слое.
При избытке KI возникает тот же гидрозоль иодида серебра (AgI), но с отрицательно заряженными частицами:
{(AgI)mnI-(n-х)К+}х- хK+
В этих условиях мицелла приобретает следующий вид (рис. 35).
 |
Рис. 35. Мицелла золя иодида серебра, полученного при избытке KI
Распространяя приведенный пример на более широкий ряд подобных явлений, можно вывести следующее правило: при конденсационном пути образования коллоидных частиц они заряжаются знаком того иона, который находится в избытке и который дает малорастворимое соединение с ионом, входящим в состав коллоидной частицы. В полярной дисперсионной среде (вода) мицелла приобретает сольватную оболочку.
Зарядившаяся частица, вместе с роем противоионов, называется мицеллой, и является электронейтральной. Ядро мицеллы вместе с потенциалопределяющими ионами и противоионами неподвижного слоя называется гранулой, в отличие от мицеллы она несет электрический заряд.