Коллоидная химия


Факторы, влияющие на величину ζ-потенциала



бет91/130
Дата21.01.2022
өлшемі1,83 Mb.
#113034
1   ...   87   88   89   90   91   92   93   94   ...   130
Байланысты:
Лекция коллоид рус

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.
При повышенных концентрациях электролита преобладающим становится влияние ионов NO3-, введенных вместе с неиндифферентными - противоионами ДЭС. Они сжимают диффузный слой, вызывая снижение  - потенциала. По этой причине в данном случае зависимость электрокинетического потенциала мицелл от концентрации неиндифферентных ионов имеет экстремум (рис. 5.7).

Б) Влияние электролита, содержащего неиндифферентные ионы противоположные по знаку потенциалопределяющим ионам мицеллы.

Например, к системе мицелл {m[AgJ]nAg+(n-x)NO3-}xNO3- 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)



Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   87   88   89   90   91   92   93   94   ...   130




©engime.org 2024
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет