Строение мицеллы и дисперсной частицы

Частицы дисперсных фаз в коллоидных системах называют мицеллами. Мицеллы являются сложными комплексами из многих тысяч атомов, молекул, ионов. Средний размер мицеллы – от 10^-5 до 10^{-7 см. Мицеллы образуются как в процессе диспергирования фазы в данной среде, так и в процессах образования новой фазы – при конденсации из отдельных молекул и ионов.}

Су­ществуют лиофильные (гидрофильные) коллоиды, в которых растворитель взаимодействует с ядрами частиц, и лиофобные (гидрофобные) коллоиды, в которых растворитель не взаимодействует с ядром частиц. Растворитель входит в состав гидрофобных частиц лишь как сольватная оболочка адсорбированных ионов или при наличии стабилизаторов (ПАВ), имеющих лиофобную и лиофильные части.

Мицеллы типичных лиофильных золей состоят из нерастворимого в данной среде ядра (представляющего собой ультрамикрокристаллическое образование), окруженного двойным электрическим слоем ионов. Один слой ионов (т. н. адсорбционный) находится на поверхности ядра, сообщая ему электрический заряд. Этот слой образуется в результате адсорбции какого-либо одного вида ионов из раствора. Эти ионы, сообщающие ядру заряд, называются потенциалопределяющими. В состав адсорбционного слоя входит также часть ионов противоположного знака – компенсирующих ионов. Основная масса этих ионов образует второй слой (слой противоионов), который вследствие теплового движения размыт (диффузный слой). Мицелла обычно окружена ориентированными молекулами растворителя – сольватной оболочкой.

Мицеллы лиофильных коллоидов представляют собой ассоциированный комплекс молекул (или ионов) ряда веществ (например, мыл), имеющих ярко выраженную полярную асимметрию. Такие молекулы обычно состоят из двух частей – длинного углеродного радикала и полярной группы. В водных растворах молекулы мыла вследствие межмолекулярных взаимодействий ориентированы так, что углеводородные цепи образуют внутреннее жидкообразное гидрофобное ядро мицеллы, а наружная поверхность ее состоит из гидратированных полярных групп (рисунок 3.3).

Рисунок 3.3 – Строение мицелл

Ионы Fe³⁺ (потенциалопределяющие ионы) адсорбируются на поверхности частиц осадка Fe(OH)₃, заряжая их положительно; к положительно заряженной поверхности образовавшегося ядра мицеллы притягиваются ионы противоположного знака – противоионы (ионы Cl^-). 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. Коллоидная частица и диффузный слой образуют электроней­тральную мицеллу.

Дата добавления: 2014-01-20