Рактические рекомендации к составлению формулы мицеллы

еоретический комментарий и типовые задачи.

В свете представлений об образовании на поверхности агрегата двойного электрического слоя по модели Гельмгольца -Гуи - Штерна плотная часть ДЭС является, с одной стороны, адсорбционным слоем, а с другой - слоем ионов, сообщающих заряд поверхности коллоидной частицы. Адсорбцию ионов на кристаллических поверхностях можно прогнозировать с помощью правила Фа-нета - Пескова - Фаянса. Правило заключается в том, что на поверхности кри­сталлического агрегата энергично адсорбируются из окружающего раствора

ионы, способные достраивать кристаллическую решетку или образовывать с противоположно заряженными ионами кристаллической поверхности мало­растворимые соединения, т.е. ионы одинаковые или изоморфные с ионами, на­ходящимися на поверхности кристалла.

Из этого правила следует, что если агрегатом является нерастворимое в дисперсной среде кристаллическое вещество, которое получается в результате химической реакции, то потенциалопределяющим веществом и в то же время стабилизатором мицеллы будет один из ионов реагента, взятого в избытке.

В зависимости от природы стабилизатора на основе одного и того же аг­регата возможно образование мицелл двух видов. Варианты строения мицеллы золя, дисперсная фаза которого получается в присутствии избытка одного из реагентов по реакции AgN0₃+ KJ = AgI + KNO₃ , представлены формулами ниже.

Коллоидная частица заряжена положительно. AgNO₃ взято в избытке.
Стабилизатор - ионы металла Ag⁺:
{[mAgJ] nAg⁺ (n-x)N0₃} xNO₃

1 2 3 4

агрегат адсорбционный диффузный

слой слой

Коллоидная частица заряжена отрицательно. KJ в избытке. Стабилизатор
- ионы I^-.
{[mAgJ] n I^- (n-х)K⁺} х K⁺

1 2 3 4

агрегат адсорбционный диффузный

слой слой

Составные части коллоидной мицеллы:

Агрегат(1) - мельчайший кристаллик, состоящий из некоторого количест­ва молекул нерастворимого в дисперсной среде вещества.

Ядро включает агрегат (1) и потенциалопределяющие ионы (2), входя­щие в адсорбционный слой (ионы стабилизатора);

Частица включает ядро и противоионы (3) адсорбционного слоя; Мицелла включает частицу и противоионы (4) диффузного слоя.

Следует отметить, что хотя число ионов в адсорбционном и диффуз­ном слоях и выбирается произвольно, оно должно удовлетворять условию электронейтральности.

Надо также учитывать, что в соответствии с теорией двойного слоя диффузный слой Гуи на мицелле образует сольватированные ионы конечных размеров. Поэтому не следует включать в число возможных противоионов диффузного слоя частицы H⁺, размеры которых не определены и, по-видимому, соразмерны протону.

При написании предполагаемой формулы мицеллы надо также следить, чтобы ионы адсорбционного и диффузионного слоев не повторяли состав агре-

гата. Если, например, агрегатом служит AgJ, то потенциалопределяющим ио­ном может быть либо Ag⁺, либо I^-. Однако в этом случае ни один из названных ионов не может служить противоионом. В противном случае это создало бы условия для дальнейшей кристаллизации и выпадения осадка, но не получения золя. В качестве противоионов желательно использовать ионы, существенно отличающиеся от ионов, образующих агрегат. Кроме того, противоионы не должны связывать ионы агрегата в малорастворимые соединения. Для агрегата на основе AgJ, стабилизированного серебром, можно в качестве противоионов использовать частицы NO₃^-, но ни I^- или S0₄^2-. В присутствии ионов йода кри­сталлизация продолжится, а в присутствии ионов SO₄²-, которые образуют с ио­нами серебра плохорастворимую соль, коллоидная частица будет разрушена.

Варианты формулы мицеллы на основе AgJ приведены выше.

При избытке Ag NO3 формула выглядит следующим образом:

{[n AgJ] mAg⁺ (m - х) NO₃^- } xNO₃^-

Следует иметь в виду, что при такой записи мицеллы заряд частицы соот-

ветствует сумме зарядов потенциалобразующих ионов и противоионов в ад­сорбционном слое. Поэтому он равен х. Однако в общем случае это не так, по­скольку действительный заряд частицы следует рассчитывать с учетом элек­трокинетических свойств рассматриваемого золя.

иповая задача

1. Определить молекулярную массу М_г синтетического каучука, если из­вестно, что характеристическая вязкость его раствора в хлороформе [n] = 0,0215, константы уравнения Марка - Хаувинка K=1,85 10 ^-5 и = 0,56.

Решение. Из уравнения Марка - Хаувинка следует, что [n] =К M_r^a , a
также _t

lg[n] = lgK+ lg M_r Решаем последнее уравнение с учетом численных данных относительно lg M_r

Отсюда: lg М_г = 5,477 и М_r= 3 10⁵