1) понижают поверхностное натяжение;
2) повышают поверхностное натяжение;
3) не изменяют поверхностное натяжение;
4) адсорбируются на межфазной поверхности.
1-57 К анионным ПАВ относятся:
1) октилсульфат натрия; | 3) стеарат калия; |
2) изопропиловый спирт; | 4) оксиэтилированные спирты. |
1-58 К неионогенным ПАВ относятся:
1) стеарат натрия; | 3) октилтриметиламмоний хлорид; |
2) амиловый спирт; | 4) оксиэтилированные алкилфенолы. |
2 МЕХАНИЗМЫ ОБРАЗОВАНИЯ И СТРОЕНИЕ ДВОЙНОГО
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ
Пусть к избытку раствора нитрата серебра добавляют раствор йодида калия (находящийся в недостатке). Очевидно, что образование осадка будет проходить через несколько стадий.
1 Несколько «молекул» AgI образуют твердое ядро (зародыш) будущей коллоидной частицы [m(AgI)], где m – число «молекул».
2 Поверхность будут достраивать одноименные ионы, находящиеся в избытке, то есть Ag+: [m(AgI)]∙nAg+ (n – число ионов).
Ионы Ag+ адсорбируются на поверхности и придают ей заряд, поэтому их называют зарядопределяющими, или потенциалопределяющими, ионами.
3 К заряженной поверхности притягиваются находящиеся в избытке ионы противоположного заряда (противоионы) I–, нейтрализующие ее заряд. Часть противоионов окажется на поверхности и будет связана с ней (связанные противоионы), остальные ионы I– окажутся в ближнем слое раствора (свободные противоионы). В результате образуются нейтральные мицеллы, состоящие из коллоидных частиц и противоионов, имеющих заряды разных знаков.
По современной теории Штерна ионный слой противоионов состоит из:
адсорбционного слоя (плотный слой Гельмгольца), имеющего постоянную толщину d £ диаметра гидратированных адсорбированных ионов, и диффузного слоя (слой Гуи), имеющего изменяющую толщину l и потенциал jd. Толщина диффузной части зависит от концентрации раствора, температуры, заряда ионов, диэлектрической проницаемости среды и может быть рассчитана по формуле:
| (2.1) |
,где e – диэлектрическая проницаемость среды;
e0 – диэлектрическая проницаемость вакуума;
С0i – концентрация иона i-го вида;
Zi – заряд иона i-го вида.
При увеличении концентрации электролита диффузный слой сжимается, и такое состояние называют изоэлектрическим – диффузный слой совпадает с адсорбционным слоем.
Если потенциалопределяющими ионами являются ионы Н+ или ОН–, то кажущееся отсутствие заряда на поверхности соответствует определенному значению рН, такое состояние называют изоэлектрической точкой.
Например для золя силикагеля:
{mSiO2 × nOH–(n – x)H+}x+ × xH+ изоэлектрическая точка достигается при рН = 2; при рН < 2 происходит адсорбция Н+ и поверхность заряжается положительно; при рН > 2 адсорбируются ОН– и поверхность заряжается отрицательно.
Иногда в результате специфической адсорбции ионов или в результате адсорбции многозарядных ионов происходит перезарядка поверхности коллоидной частицы:
Двойной электрический слой может образовываться различными способами, в результате поверхностной ионизации (возникновение электродного потенциала при погружении металла в раствор в результате установления равновесия; в растворе труднорастворимых солей один из ионов в результате большей сольватации (гидратации) преимущественно переходит в раствор, что вызывает поверхностную ионизацию), адсорбции (неспецифической или специфической для поверхностно-активных веществ или некоторых ионов) и ориентационной поляризации адсорбированных молекул (например, для недиссоциированных полярных молекул ПАВ на поверхности металлов).
При перемещении мицеллы (под действием электрического тока или при течении раствора адсорбционная часть перемещается вместе с частицей, а диффузная – отдельно от нее, появляется плоскость скольжения (проходит по диффузионному слою на разных расстояниях от поверхности частицы в зависимости от условий) и возникает электрокинетический или z(дзета)-потенциал. Величина z-потенциала обычно небольшая, для воды, как правило, меньше 100 мВ.
z-потенциал зависит от концентрации, заряда противоионов, температуры, полярности среды и гидратируемости иона.
Величину z-потенциала определяют экспериментально, используя электрокинетические явления, открытые русским ученым Ф. Рейсом.
Электроосмос – направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием разности потенциалов.
Величина z-потенциала для электроосмоса определяется уравнением Гельмгольца – Смолуховского
| (2.2) | |
или |
| (2.3) |
,
,где h – вязкость среды;
U0 – линейная скорость течения жидкости;
Е – напряженность поля;
c – удельная электропроводность;
I – сила тока;
v – объемная скорость течения жидкости;
e0 и e – диэлектрические проницаемости вакуума и среды соответственно.
Электрофорез – явление перемещения частиц дисперсной фазы коллоидной системы под действием приложенного напряжения.
Величина z-потенциала определяется по уравнению:
| (2.4) |
,где U – скорость движения частиц;
e0 и e – диэлектрические проницаемости вакуума и среды;
h – вязкость среды;
Н – градиент внешнего электрического поля;
f – коэффициент, учитывающий форму частиц (f = 3/2 для сферических частиц, f = 1 для цилиндрических частиц).
При протекании жидкости через мембрану или капилляр возникает потенциал течения (Квике)
| (2.5) |
,где DР – разность давлений.
При осаждении частиц между верхней и нижней границами появляется разность потенциалов, которую называют потенциалом седиментации (эффект Дорна)
| (2.6) |
,где r и r0 – плотности фазы и среды;
g – ускорение свободного падения;
j – объемная доля дисперсной фазы.
Электрокинетические явления проявляются в технологических процессах, (например, перекачивание технологических растворов, топлива, порошков, осаждение эмульсий и суспензий и другие), в природных явлениях (электрические явления в атмосфере) и широко применяются в медицине, биологии (электрофорез, электродиализ), в различных технологических процессах (очистка воды электроосмосмосом и других).
2-1 Ионный слой противоионов состоит из:
1) адсорбционного слоя (плотный слой Гельмгольца), имеющего постоянную толщину d, меньшую или равную диаметру гидратированных адсорбированных ионов;
2) адсорбционного слоя (плотный слой Гельмгольца), имеющего изменяющуюся толщину, зависящую от температуры и концентрации;
3) диффузного слоя (слой Гуи), имеющего изменяющую толщину l и потенциал jd;
4) диффузного слоя (слой Гуи), имеющего постоянную толщину l и потенциал jd.
2-2 Изоэлектрическое состояние –
1) двойной слой отсутствует;
2) толщина диффузной части равна толщине плотной части;
3) диффузный слой совпадает с адсорбционным слоем;
4) толщина адсорбционного слоя уменьшена в результате добавления электролита.
2-3 Образование двойного электрического слоя может происходить в результате:
1) поверхностной ионизации;
2) специфической адсорбции поверхностно-активных веществ;
3) равновесных колебаний молекул;
4) агрегатирования мицелл.
2-4 Современная теория рассматривает слой противоионов ДЭС как:
1) диффузный слой размытого строения;
2) плотный слой, являющийся плоским конденсатором;
3) плотный слой, являющийся плоским конденсатором, и диффузный слой размытого строения;
4) плотный слой, имеющий размытое строение.
2-5 При добавлении электролитов, содержащих специфически адсорбирующиеся ионы:
1) изменяется только адсорбционный слой ДЭС;
2) изменяется только диффузный слой ДЭС;
3) изменяются и адсорбционный, и диффузный слои ДЭС;
4) ДЭС не изменяется.
2-6 На толщину диффузной части ДЭС влияют:
1) температура;
2) давление;
3) вязкость дисперсионной среды;
4) ионная сила дисперсионной среды;
5) плотность дисперсионной среды.
2-7 Электролит, который заряжает поверхность капель эмульсии бензола в воде положительно, –
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 |
Основные порталы (построено редакторами)