Коллоидная химия
Факторы, влияющие на величину ζ-потенциала
жүктеу/скачать 1,83 Mb.
|
Лекция коллоид рус
- Бұл бет үшін навигация:
- Влияние индифферентных электролитов
- Влияние неиндифферентных электролитов
| 5.4. Факторы, влияющие на величину ζ-потенциала:
В общем случае - потенциал всегда меньше потенциала - на границе адсорбционного и диффузного слоев, но для упрощения обычно принимают, что плоскость скольжения проходит именно по границе адсорбционной и диффузной частей ДЭС и = . Таким образом, все факторы, влияющие на и толщину диффузного слоя, изменяют и - потенциал. Так, согласно уравнениям (5.1) и (5.2), понижение температуры, введение в систему индифферентного электролита (ионы, которого не способны достраивать кристаллическую решетку) и увеличение заряда его ионов ведут к уменьшению толщины диффузного слоя, снижению и - электрокинетического потенциала. Рассмотрим подробнее влияние этих факторов. 1. Влияние индифферентных электролитов (не изменяющих φо-потенциал), не содержащих ионы, входящие в состав решетки твердой фазы: А) в состав входят ионы, сходные с противоионами исходного ДЭС ↑Со =→ ↓δ (сжатие) =→ ↓ ζ-потенциал (кривая 1) Влияние концентрации такого электролита на величину - потенциала иллюстрирует рис.5.4. Рис.5.4. Влияние концентрации - С индифферентного электролита на - потенциал мицелл. Увеличение концентрации от C1 до C3 уменьшает толщину диффузного слоя (ионы из него переходят в адсорбционный слой) от 1 до 3 и - значение - потенциала от 1 до 3. При C4 двойной электрический слой состоит лишь из слоя Гельмгольца и - потенциал равен нулю. Такое состояние коллоидной системы называют изоэлектрическим, а формула ДЭС мицеллы (5.3) в этом случае имеет вид: {m[AgJ] nJ- nK+}0 Коллоидные системы, находящиеся в изоэлектрическом состоянии, не участвуют в электрокинетических явлениях. Б) Влияние электролитов, не имеющих общих ионов с противоионами ДЭС мицелл. Закономерности влияния концентрации таких электролитов на - потенциал мицелл аналогичны рассмотренным: с увеличением С электрокинетический потенциал уменьшается вплоть до нуля (изоэлектрического состояния). Рис.5.5. Влияние концентрации электролитов на - потенциал: 1 – KCl, 2 – CaCl2, 3 –FeCl3 , 4 – ThCl4 При этом ионы добавленного электролита могут вытеснять противоионы адсорбционного слоя ДЭС, замещая их (обменная адсорбция). Особенно свойственно данное явление индифферентным многовалентным ионам, таким как Al+3, Th+4, (РО4)-3, а также - органическим ионам. Они при одинаковой концентрации снижают - потенциал значительно сильнее, чем рассмотренные выше однозарядные противоионы K+ или NO3- (рис.5.5). Это объясняется тем, что многозарядные ионы обладают большей адсорбционной способностью, сильнее притягиваются заряженным ядром мицеллы. Войдя в адсорбционный слой ДЭС, они компенсируют сразу несколько зарядов поверхности, вызывая изоэлектрическое состояние при существенно меньших концентрациях, чем одновалентные ионы. Они способны не только полностью скомпенсировать заряд ядра, но и перезарядить коллоидные частицы (рис. 5.6). Рис.5.6. Падение потенциала в пределах двойного электрического слоя при перезарядке частицы мицеллы Ионы одинаковой валентности снижают электрокинетический потенциал в соответствии с их радиусом. Так, известны следующие ряды понижающего действия концентрации ионов на - потенциал: Li+< Na+< K+< Rb+Mg+2< Ca+2< Sr+2< Ba+2 Ионы с малым радиусом слабее поляризуются, сильнее гидратируются и поэтому труднее входят в адсорбционную часть ДЭС (для этого им нужно сбросить часть «гидратной шубы», а этот процесс энергетически не выгоден) и в меньшей степени снижают - потенциал. 2. Влияние неиндифферентных электролитов (способных изменять φо-потенциал), содержащих ионы, которые могут входить в состав решетки твердого тела): А) ион, способный входить в состав решетки твердого тела имеет тот же знак, что и φо-потенциал . Рис.5.7. Зависимость электрокинетического потенциала от концентрации неиндифферентных ионов Например, потенциалопределяющими ионами мицеллы {m[AgJ]nAg+(n-x)NO3-}+xNO3- служат неиндифферентные ионы Ag+, и мы добавляем в систему раствор-электролит AgNO3. При малых концентрациях электролита с увеличением концентрации С электрокинетический потенциал растет за счёт повышения потенциала поверхности 0 при адсорбции на ней неиндифферентных ионов.
Например, к системе мицелл {m[AgJ]nAg+(n-x)NO3-}+хxNO3- прибавляют электролит KJ, содержащий неиндифферентные ионы J-, противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам Ag+. В этом случае адсорбция ионов йода на поверхности агрегата приведёт к снижению 0 потенциала поверхности и тем самым – к снижению и - потенциала. Это видно из рис. 5.8. На нём увеличение концентрации электролита от С1 до С3 приводит к снижению 0 потенциала от 01 до 03, а -потенциала – от 1 до 3. В предельном случае при С4 возможна перезарядка коллоидной частицы - 4 при 04. Рис. 5.8. Падение потенциала в пределах ДЭС мицелл при различных концентрациях неиндифферентных ионов:С4 > С3> C2 > C1 (случай 2)
жүктеу/скачать 1,83 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|