Строение мицеллы

Строение коллоидных мицелл

Коллоидные системы состоят из дисперсной фазы и дисперсионной среды. Частицу дисперсной фазы вместе с двойным электрическим слоем называют мицеллой.

Мицелла – сложное структурное образование, состоящее из агрегата, потенциалопределяющих ионов и противоионов.

Внутреннюю часть мицеллы составляет агрегат основного вещества. Как правило, агрегат состоит из большого числа молекул или атомов кристаллического или аморфного строения. Агрегат электронейтрален, но обладает большой адсорбционной способностью и способен адсорбировать на своей поверхности ионы из раствора – потенциалопределяющие ионы (ПОИ ) .

При выборе потенциалопределяющих ионов пользуются эмпирическим правилом Фаянса – Панета – Пескова. «На твердой поверхности агрегата в первую очередь адсорбируются ионы, которые:

— входят в состав агрегата;

— способны достраивать кристаллическую решетку агрегата;

— образуют малорастворимое соединение с ионами агрегата;

— изоморфны с ионами агрегата».

Агрегат вместе с потенциалопределяющими ионами составляет ядро мицеллы . Ядро мицеллы, обладающее большим зарядом, притягивает ионы противоположного заряда – противоионы (ПИ ) из раствора.

Часть противоионов находится в непосредственной близости от ядра, прочно связана с ним за счет адсорбционных и электростатических сил, и образует плотную часть двойного электрического слоя (адсорбционный слой ).

Ядро с противоионами плотной части двойного электрического слоя образуют гранулу или коллоидную частицу . Знак заряда коллоидной частицы определяется знаком заряда потенциалопределяющих ионов.

Коллоидную частицу (гранулу) окружают противоионы диффузного слоя – остальная часть противоионов, подвергающихся броуновскому движению и менее прочно связанная с ядром. В целом образуется мицелла. Мицелла в отличие от коллоидной частицы электронейтральна.

Пример 4.2. Рассмотрим строение мицеллы при образовании коллоидного раствора – золя иодида серебра методом химической конденсации при небольшом избытке нитрата серебра

Строение мицеллы

Рис. 4.11. Схематическое строение мицеллы золя иодида серебра

Формула мицеллы запишется:

Строение мицеллы

где m – количество молекул или атомов, образующих агрегат; n – число потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности агрегата; (n – x ) – число противоионов в плотной части двойного электрического слоя (адсорбционный слой); x – число противоионов в диффузной части двойного электрического слоя; – заряд коллоидной частицы (гранулы).

При образовании золя иодида серебра при небольшом избытке иодида калия

образуется мицелла следующего состава:

Заряд коллоидной частицы в этом случае будет отрицательным.

Формулы мицелл золей носят только качественный характер, они позволяют судить о структуре поверхностных слоев, но не пригодны для количественной характеристики состава мицелл. Существование мицелл в дисперсных системах приводит к тому, что состав дисперсионной среды вдали и вблизи частиц различается. Если, например, диффузный слой содержит ионы H +. то при фильтровании суспензий эти ионы уходят вместе с частицами. В результате возникает повышенная концентрация ионов H + в осадке по сравнению с фильтратом. Это явление получило название суспензионного эффекта.

Образование ДЭС в присутствии электролита-стабилизатора обеспечивает электростатический фактор устойчивости дисперсной системе, который усиливается с ростом потенциала поверхности и толщины ДЭС. Он очень чувствителен к действию электролитов и характерен для систем с полярными, особенно водными средами, создающими условия для диссоциации. Наряду с электростатическим, в дисперсных схемах возможно проявление и других факторов стабилизации.

5.189.137.82 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам.

Строение — мицелла

Строение мицелл в коллоидной химии принято выражать особыми мицеллярными формулами. А — хА — — положительно заряженная мицелла; т [ ядро ] / гА — ( п — х) К — хК — отрицательно заряженная мицелла, где К — катионы; А — — анионы; п — число потенциалопределяющих ионов; х — число ионов, находящихся в диффузном слое; т — число нейтральных атомов или молекул в ядре.  [16]

Строение мицелл детергентов зависит от их химического состава. Так, например, применительно к сульфонатам установлено, что карбонаты металлов в основном образуют ядро мицелл, в то время как ее внешняя оболочка состоит из молекул нейтрального сульфсната.  [17]

Строение асфальтовой мицеллы представляется следующим: молекулы, из которых строится мицелла, в большинстве полярны, и в мицелле они удерживаются дипольными силами, причем функциональные группы — карбоксильные, карбональные, фенольные ОН-группы и ионы щелочноземельных солей органических кислот — ориентированы внутрь мицеллы, тогда как углеводородные остатки ориентированы наружу.  [18]

Строение мицелл поверхностно-активных веществ ( ПАВ) в растворе зависит от многих факторов: химической природы ПАВ и растворителя, присутствия электролита и солюбилизируемого вещества, температуры системы и концентрации каждого компонента. В результате этого в растворе возможно сосуществование мицелл различных форм с преобладанием одной из них, наиболее термодинамически устойчивой при данных условиях.  [19]

Написать строение мицеллы. принимая, что ионогенной группой является К.  [20]

Рассмотрим строение мицелл на примере ионной мицеллы.  [22]

Рассмотрим строение мицеллы на примере ионной мицеллы.  [24]

Рассмотрим строение мицелл некоторых золей.  [25]

Каково строение мицеллы и какие ее части движутся к электродам при электрофорезе.  [26]

Рассмотрим строение мицелл на примере ионной мицеллы.  [28]

Из строения мицелл ясно, что коагулирующим действием обладают только те ионы, заряд которых противоположен заряду частиц — так называемые коагулирующие ионы. Для золей с отрицательно заряженными частицами коагулирующими являются катионы, для золей с положительно заряженными частицами — анионы.  [29]

Разбирая строение мицеллы. мы предположили, что ее поверхность всюду одинакова.  [30]

Страницы:    9ensp;9ensp;1  9ensp;9ensp;2  9ensp;9ensp;3  9ensp;9ensp;4

Поделиться ссылкой:

Строение мицеллы
Главная | О нас | Обратная связь

Строение коллоидных частиц – мицелл

Отдельные частицы коллоидных растворов называют мицеллами. Мицеллы имеют сложное строение. Основой мицеллярной теории является наличие у мицелл двойного электрического слоя. Он может образоваться:

– либо за счёт избирательной адсорбции ионов на поверхности;

– либо в результате ионизации молекул твёрдой фазы.

Рассмотрим образование мицелл в коллоидном растворе иодида серебра, полученном методом химической конденсации по реакции обмена: AgNO3 + KJ = AgJ&#85&5; + KNO3

В зависимости от соотношения исходных веществ может быть три случая:

а) при эквивалентом соотношении реагентов коллоидный раствор образоваться не может, стабилизация системы происходит за счет уменьшения площади поверхности, т.е. роста кристаллов AgJ и выпадения осадка.

б) рассмотрим образование мицеллы при небольшом избытке KJ. В этом случае уменьшение поверхностной энергии может идти за счёт адсорбции ионов из раствора. Согласно правилу Панета – Фаянса из раствора электролита на поверхности микрокристаллов адсорбируется тот ион, который входит в состав твёрдого тела и способен достраивать его кристаллическую решётку. В нашем случае в растворе имеются ионы К + и J -. Достраивание кристаллической решётки агрегата идет за счёт ионов J –. входящих в состав кристалла. Иодид-ионы в количестве «n» адсорбируются на поверхности микрокристаллов (агрегате мицеллы), и поверхность приобретает отрицательный заряд: m[AgJ] · nJ -. поэтому их называют потенциалоообразующими. Образуется ядро мицеллы. К поверхности ядра притягиваются из раствора оставшиеся противоионы калия, К + (но не все, а в количестве «n — x»).

Потенциалообразующие ионы J — и связанные противоионы К + образуют вокруг ядра плотный адсорбционный слой. Он имеет заряд. Его потенциал называют дзета-потенциалом. Агрегат с адсорбционным слоем составляют гранулу. < m[AgJ] nJ - (n-х) К + > х-

Поскольку в адсорбционном слое потенциалообразующих ионов больше, чем противоионов, то гранула имеет заряд, совпадающий по знаку с зарядом потенциалообразующих ионов.

В адсорбционный слой гранулы входят не все противоионы К +. а только часть, (n-x), а оставшиеся противоионы К + (х) находятся дальше – в рыхлом диффузном слое. Почему? Противоионы испытывают действие двух противоположных сил:

1. притяжения к заряженной поверхности ядра;

2. теплового движения, стремящегося равномерно распределить их в объёме.

Поэтому плотность слоя противоионов убывает по мере удаления от заряженной поверхности гранулы.

двойной электрический слой, ДЭС

ядро потенциало противоионы рыхлый гидратная

образующие диффузный оболочка

плотный адсорбционный слой

Гранула с диффузным слоем образует мицеллу. Мицелла электронейтральна. В зависимости от исходных концентраций растворов, условий и других факторов числа m, n и х могут меняться. Снаружи мицелла окружена гидратной оболочкой. Избыток KJ адсорбировался на поверхности микрокристаллов нерастворимого иодида серебра и образовал двойной электрический слой (ДЭС ). Этот защитный слой препятствует росту кристаллов и выпадению осадка. Поэтому избыток электролита, из которого формируется двойной электрический слой, является стабилизатором.

в) если имеется небольшой избыток другого электролита, AgNO3. то состав коллоидной мицеллы будет другим. Агрегат по-прежнему будут составлять молекулы иодида серебра, AgJ. Но после образования мелких кристалликов осадка AgJ – зародышей, в растворе остались лишь ионы Ag + и NO3 -. По правилу Панета-Фаянса адсорбироваться на поверхности могут только ионы Ag +. достраивающие ее кристаллическую решётку.

Ag + — потенциалообразующие ионы. Образуется ядро — m[AgJ]nAg +. Значит, противоионами будут ионы NO3 -. Вместе с ионами Ag + они образуют адсорбционный слой, а с агрегатом – положительно заряженную гранулу:

Строение мицеллы Оставшиеся х ионов NO3 — входят в диффузный слой мицеллы. Они сольватированы

Рис.2.4 Схема строения коллоидной мицеллы золя иодида серебра

а) полученного при избытке KJ

б) полученного при избытке AgNO3

Строение мицелл коллоидных растворов;

Лекция 21. Строение мицелл гидрофобных золей

Вопросы для самопроверки

1. Назовите основные методы получения коллоидных систем.

2. Поясните сущность дисперсионных и конденсационных методов получения коллоидных растворов, приведите примеры.

3. В чем заключается сущность электрохимических явлений? Рассмотрите явление электрофореза и электроосмоса.

4. Объясните, какова природа эффектов Дорна и Квинке. Как они возникают?

5. Назовите главную причину наличия электрокинетических явлений у дисперсных систем.

6. Изложите краткие сведения о современной теории строения двойного электрического слоя.

7. Дайте определение понятия “электрокинетический потенциал”.

8. Каким образом можно рассчитать значение &#&50;-потенциала и от каких факторов он зависит?

21.1 Строение мицелл коллоидных растворов.

21.2 Очистка коллоидных систем.

21.3 Агрегативная и седиментационная устойчивость дисперсных систем.

Советские и зарубежные ученые (А.В.Думанский, Н.Н.Песков, А.Н.Фрумкин, Веймарн, Паули и др.) на основе теории двойного электрического слоя создали так называемую мицеллярную теорию строения коллоидных частиц. Первоначально представления о мицеллярном строении частиц распространялись на все коллоидные растворы, в том числе и на лиофильные золи. Однако последующие исследования показали, что лиофильные золи (точнее растворы высокомолекулярных и высокополимерных соединений) имеют другое, отличное от лиофобных золей строение. В настоящее время мицеллярная теория строения коллоидных частиц сохраняет свое значение только для лиофобных (гидрофобных) золей.

Всякий лиофобный коллоидный раствор состоит из двух частей: мицелл и интермицеллярной жидкости. Мицеллы – это отдельные коллоидные частицы, которые в совокупности составляют дисперсную фазу золя, а интермицеллярная жидкость – это дисперсионная среда этого же золя, которая включает помимо среды-растворителя, все другие растворенные в ней вещества (электролиты и неэлектролиты), которые непосредственно не входят в состав мицелл.

Коллоидная мицелла имеет значительно более сложное строение, чем обычные молекулы. В ней различают две основные части: внутреннюю – нейтральную, обычно называемую ядром, и внешнюю – ионогенную, в свою очередь, состоящую из двух слоев (адсорбционного и диффузного). Адсорбционный слой слагается из слоя потенциалопределяющих ионов, адсорбированных на поверхности ядра и сообщающих ему свой заряд и части противоионов, проникших за плоскость скольжения и наиболее прочно связанных электростатическими силами притяжения. Вместе с ядром адсорбционный слой образует гигантских размеров многозарядный ион, называемый гранулой. Диффузный слой, расположенный за плоскостью скольжения, в отличие от адсорбционного не имеет в дисперсионной среде резко очертанной границы. Этот слой состоит из противоионов, общее число которых равняется в среднем разности между всем числом потенциалопределяющих ионов и числом противоионов, находящихся в абсорбционном слое.

Гранула вместе с диффузным слоем противоионов составляет коллоидную частицу – мицеллу. Мицелла всегда электронейтральна. Известно, что противоионами могут служить любые ионы тех электролитов, которые участвуют в реакциях при получении данного золя или присутствуют как посторонние примеси.

В качестве примера рассмотрим получение гидрозоля иодида серебра методом конденсации. Оно основано на химической реакции:

Ядро коллоидной мицеллы в данном случае будет состоять из нейтральных молекул AgI. В зависимости от относительной концентрации реагирующих веществ может быть три случая.

1. Концентрация AgNO3 больше концентрации KI, нитрат серебра является стабилизатором золя.

Схема строения мицеллы золя иодида серебра имеет вид:

Коллоидная частица золя имеет положительный заряд (x + ). Граница скольжения, по которой мицелла разрывается при движении в электрическом поле, лежит между коллоидной частицей и диффузным слоем.

Строение мицеллы

Рис. 21.1 Схема строения мицеллы золя иодида серебра

2. Концентрация KI больше концентрации AgNO3. иодид калия является стабилизатором золя.

nKI &#85&4; nK + + nI −

Схема строения мицеллы золя иодида серебра:

Коллоидная частица золя имеет отрицательный заряд (x − ).

3. Концентрации нитрата серебра и иодида калия равны. В этом случае золь находится в изоэлектрическом состоянии, т.е. в состоянии, при котором электрокинетический потенциал (дзета-потенциал) &#&50; = 0. В этом случае противоионы диффузного слоя мицеллы переходят в адсорбционный слой и коллоидная частица лишена заряда.

В коллоидной химии различают следующие виды пептизации:

в) промывание осадка растворителем.

Рассмотрим получение золей методом пептизации на примерах:

получение золей берлинской лазури адсорбционной пептизацией.

Приготовим осадок берлинской лазури KFe[Fe(CN)6 ]:

Добавим к образовавшемуся осадку электролит FeCI3 (пептизатор) – образуется золь, структурная единица дисперсионной фазы которого называется мицеллой.

Как происходит образование мицеллы? Ионы Fe 3+ (потенциалопределяющие ионы) адсорбируются на поверхности частиц осадка m KFe[Fe(CN)6 ], заряжая их положительно, к положительно заряженной поверхности образовавшегося ядра мицеллы притягиваются ионы противоположного знака – противоионы (ионы CI − ). Часть этих ионов, составляющая адсорбционный слой, прочно удерживается у поверхности ядра за счет электростатических и адсорбционных сил. Ядро вместе с адсорбционным слоем составляет коллоидную частицу. Остальные противоионы связаны с ядром только электростатическими силами. Эти противоионы образуют диффузный слой. Наличие заряда у коллоидных частиц приводит к их отталкиванию и обеспечивает устойчивость золя.

Мицеллу золя берлинской лазури можно представить в виде круговой схемы:

Строение мицеллы

Рис. 21.2 Схема строения мицеллы золя берлинской лазури.

Как следует из данных рисунка и приведенной выше структурной формулы мицеллы, на поверхности твердых частиц осадка располагаются противоположные по знаку заряда ионы, которые пространственно разделены. Эти ионы образуют двойной электрический слой.

Если для получения золя берлинской лазури берется некоторый избыток желтой кровяной соли, то стабилизатором золя будет K4 [Fe(CN)6 ].

Процесс получения золя может быть представлен уравнением реакции:

Стабилизатор золя n K4 [Fe(CN)6 ] &#85&4; 4nK + + [Fe(CN)6 ] 4−

Мицеллы данного золя выражаются формулой:

а коллоидные частицы имеют отрицательный заряд ( ПОИ [Fe(CN)6 ] 4− ).

Диссолюционная пептизация отличается от адсорбционной только отсутствием в готовом виде электролита-пептизатора. Рассмотрим на примере получения золя гидроксида железа.

Метод промывания осадка растворителем используется, если осадок получен при значительном избытке одного из реагентов. Это вызывает сжатие двойного электрического слоя. Ионы диффузного слоя проникают в адсорбционный и в результате заряд коллоидной частицы становится равным нулю:

После промывания осадка растворителем мицеллы будут иметь вид:

<[mFe(ОН)3 ]∙nFe 3+ &#872&;3(n−x)CI − > 3х+ 3х CI − .

Химический метод конденсации основан на реакциях, приводящих к возникновению твердого продукта. Это реакции:

а) восстановления. Например, получение золей золота и серебра при взаимодействии солей этих металлов с восстановителями:

<[mAu]∙nAuO2 − &#872&;(n−x)K + > x− ∙xK + − мицелла золя золота.

б) окисления. Например, получение золя серы:

Параллельно протекают более сложные процессы, приводящие к образованию политионовых кислот H2 S5 O6. являющихся стабилизаторами. Строение мицеллы полученного золя можно представить следующей формулой:

в) гидролиза. Например, красно-бурый золь гидроксида железа получается, если в кипящую воду добавить небольшое количество хлорида железа:

Потенциалопределяющие ионы: Fe 3+ ,FeO+,H + .Таким образом, мицелла золя

Fe(OH)3 в соответствии с тем, какой ион является стабилизатором, может быть выражена формулами:

<[mFe(ОН)3 ]∙nFe 3+ &#872&;3(n−x)CI − > 3x+ ∙ 3xCI −

г) обмена. Например, получение золя сульфата бария.

При использовании реакции обмена состав мицелл зависит от того, что к чему приливать!

Строение мицеллы

Примером получения коллоидных систем кристаллизацией является кристаллизация из пересыщенного раствора сахарозы в производстве сахара. Процесс десублимации имеет место при образовании облаков, когда в условиях переохлажденного состояния из водяных паров образуется сразу кристаллики, а не капли воды.

Строение мицеллы

studopedia.su — Студопедия (2013 — 2017) год. Не является автором материалов, а предоставляет студентам возможность бесплатного обучения и использования! Последнее добавление ‚аш ip: 5.189.137.82

Генерация страницы за: 0.092 сек.

Строение мицеллы гидрофобного золя

Дисперсная фаза и прилегающий двойной электрический слой составляют мицеллу гидрофобного золя (micella – уменьшительное от лат. mica – крошка, крупица).

Основу мицеллы составляет агрегат. состоящий из большого числа частиц нерастворимого в воде вещества и имеющий кристаллическое строение. Комбинация агрегата с потенциалопределяющими ионами – ядро мицеллы. Ядро имеет заряд, знак и величина которого определяются природой и количеством потенциалопределяющих ионов. Вокруг ядра концентрируются противоионы. Ядро совместно с адсорбционным слоем противоионов образует частицу. которая окружена диффузным слоем.

Рассмотрим строение мицеллы на примере гидрофобного золя иодида серебра, полученного в результате реакции

При смешении AgNO3 и KI в эквимолярном соотношении AgI выпадает в осадок. Устойчивый золь можно получить при соблюдении двух условий:

1) растворы реагентов должны быть разбавленными;

2) одно из реагирующих веществ берется в избытке; вещество, взятое в избытке, является стабилизатором золя.

На рис. 28 представлена схема мицеллы отрицательного золя иодида серебра, стабилизированного KI.

Агрегат мицеллы образуют кристаллики AgI размером 10 -9 -10 -7 м. Потенциалопределяющими ионами являются ионы I –. противоионами – ионы K +. Если в избытке берется AgNO3. получается положительный золь, в котором потенциалопределяющими ионами являются ионы Ag +. противоионами – NO3 — .

Разумеется, мицелла не имеет строго определенного состава. Тем не менее, ее состав можно представить условной формулой. Для положительного золя иодида серебра формула мицеллы имеет вид

Рис.28. Строениемицеллы отрицательного золя иодида серебра

где m – количество частиц, входящих в состав агрегата, n – количество потенциалопределяющих ионов,

x – количество противоионов в диффузионном слое.

Число противоионов, входящих в адсорбционный слой, определяется из условия электронейтральности мицеллы.

Факторы, влияющие на электрокинетический потенциал

Электрокинетический потенциал – важнейшая характеристика ДЭС: он определяет возможность и скорость относительного перемещения дисперсной фазы и дисперсионной среды, интенсивность электрокинетических явлений, устойчивость золей. Поэтому весьма важно рассмотреть влияние на него различных факторов.

Величина z-потенциала зависит от величины j 0 -потенциала (поскольку z-потенциал – часть поверхностного потенциала) и толщины ДЭС: чем выше j 0 -потенциал и шире ДЭС (чем больше противоионов сконцентрировано в диффузионной части), тем больше z-потенциал.

На величину z-потенциала влияют:

– природа дисперсионной среды.

С ростом температуры, с одной стороны, усиливается диффузия противоионов, ДЭС расширяется, z-потенциал по абсолютному значению возрастает; с другой стороны – усиливается десорбция потенциалопределяющих ионов, j 0 -потенциал уменьшается, а, следовательно, уменьшается и
z-потенциал. В зависимости от того, какая составляющая преобладает,
z-потенциал может либо возрастать, либо убывать. Вопрос о том, как будет изменяться z-потенциал с изменением температуры, должен решаться отдельно для каждой коллоидной системы с учетом ее индивидуальных особенностей. Как правило, доминирует первая составляющая.

По характеру воздействия на потенциал ядра (j 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 (j 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 .

infopedia.su не принадлежат авторские права, размещенных материалов. Все права принадлежать их авторам. В случае нарушения авторского права напишите сюда.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *