КХ Лекция №11 Влияние электролитов на ДЭС

1. Влияние электролитов на ДЭС Устойчивость и коагуляция дисперсных систем

Лекция 11
Влияние электролитов на ДЭС
Устойчивость и коагуляция
дисперсных систем
ДОЦЕНТ КАФЕДРЫ НАНОРАЗМЕРНЫХ СИСТЕМ И ПОВЕРХНОСТНЫХ
ЯВЛЕНИЙ ИМЕНИ С.С.ВОЮЦКОГО, К. Х. Н. О.А. ДУЛИНА

2. Влияние электролитов на ДЭС

Электролиты
Индифферентные
Неиндифферентные
Индифферентными называются электролиты, не содержащие потенциал определяющих ионов. Эти электролиты не способны достраивать кристаллическую
решетку нерастворимого соединения и изменять величину потенциала
поверхности φ0. Индифферентные электролиты сжимают ДЭС и уменьшают
ζ-потенциал.
Неидифферентными называются электролиты, содержащие потенциал –
определяющие ионы. Эти электролиты способны достраивать кристаллическую
решетку и изменять величину потенциала поверхности φ0 и величину ζ-потенциала.

3. Влияние индифферентных электролитов на ДЭС

Например, для золя Fe(OH)3, стабилизированного FeCl3, мицелла которого имеет
формулу {mFe(OH)3nFeO+(n-x)Cl-}xCl- индифферентными являются такие
электролиты, как K2SO4, NaNO3 ,KCl и др.
Концентрация электролита увеличивается в ряду: 1-2-3-4. Происходит сжатие ДЭС и
уменьшение ζ-потенциала. При полной компенсации заряда поверхности (ζ = 0)
возникает изоэлектрическое состояние системы.
•1 - без электролита
•2 - мало электролита
•3 - много электролита
•4 - изоэлектрическая точка
Влияние концентрации электролита на ДЭС

4.

Влияние индифферентных электролитов на ДЭС
Противоионы, имеющие заряд противоположный заряду поверхности,
компенсируют его. Для компенсации заряда потенциалопределяющих
ионов требуется всегда эквивалентное им количество противоионов.
Это количество противоионов располагается в слое разной толщины в
зависимости от концентрации раствора. С увеличением концентрации
электролита толщина диффузного слоя будет уменьшаться, а ζ потенциал будет снижаться.
Чем больше концентрация электролита, тем в более тонком слое
происходит компенсация заряда поверхности.

5. Влияние валентности противоиона на ДЭС

Влияние валентности противоиона на ДЭС рассмотрим на примере действия
нитратов различных металлов на золь AgI .
Мицелла AgI в избытке KI имеет формулу{mAgI nI-(n-x)K+}xK+. Если к золю AgI
добавить нитраты K, Ca или Al одинаковой концентрации, сжатие ДЭС произойдет
тем сильнее, чем выше валентность иона. Чем выше валентность иона, тем сильнее
ион притягивается к поверхности, тем меньше ионов надо для компенсации заряда
поверхности, тем тоньше ДЭС и меньше значение ζ-потенциала.
Валентность сильнее влияет на толщину ДЭС и величину ζ-потенциала, чем
концентрация.
Влияние валентности противоиона на ДЭС:
1- без электролита;
2- KNO3;
3- Ca(NO3)2;
4- Al(NO3)3.

6. Влияние радиуса иона на ДЭС

Рассмотрим влияние радиуса иона на ДЭС на примере ионов щелочных металлов,
кристаллохимический радиус которых увеличивается в лиотропном ряду:
Li+- Na+- K+ - Rb+- Cs+.
В этом же ряду увеличивается адсорбционная способность иона и усиливается
сжатие ДЭС.
Влияние радиуса ионов
щелочных металлов на толщину
ДЭС:
1- без электролита;
2- Li+;
3- Na+;
4- K+.

7. Влияние радиуса иона на ДЭС

На адсорбционную способность ионов влияет их
поляризуемость и гидратация, что определяется
кристаллохимическим радиусом иона (r).
С увеличением кристаллохимического радиуса ионов их
дипольный момент и поляризуемость увеличиваются, а
толщина гидратной оболочки (R) уменьшается.
Чем меньше кристаллохимический радиус иона, тем
сильнее гидратирован такой ион и тем хуже он
адсорбируется.
Менее гидратированный ион с большим дипольным
моментом обладает высокой адсорбционной
способностью и сильнее снижает
ζ -потенциал.
а – Li+
б – Cs+

8. Частичная перезарядка золей индифферентными электролитами

Рассмотрим золь Fe(OH)3, стабилизированный FeCl3, (мицелла золя
{mFe(OH)3nFeO+(n-x)Cl-}xCl-), в который вводится электролит K4[Fe(CN)6] (желтая
кровяная соль), являющийся для этого золя индифферентным электролитом.
Противоионом является ион [Fe(CN)6]4- - многозарядный и слабо гидратированный
ион, обладающий высокой адсорбционной способностью. Он обладает большой
способностью нейтрализовать потенциалопределяющие ионы и может
адсорбироваться в сверхъэквивалентных количествах, то есть входить в ДЭС в
количестве, превышающем заряд поверхности.
Перезарядка золей многозарядными
ионами. В ряду 1-2-3 концентрация
электролита увеличивается.

9. Частичная перезарядка золей индифферентными электролитами

Поэтому φδ и ζ-потенциал изменяют не только величину, но и знак, то есть
происходит перезарядка. В мицелле перезаряженного золя сохраняется слой
потенциалопределяющих ионов, состоящий из FeO+, и образуется новый слой ионов
[Fe(CN)6]4-, придающий частице отрицательный заряд. Новым противоионом
является K+, он компенсирует избыточный заряд адсорбционного слоя.
Мицелла перезаряженного золя имеет следующую формулу: