STRUCTURA MICELILOR COLOIDALI SI SARCINA LOR

STRUCTURA MICELILOR COLOIDALI SI SARCINA LOR

Un micel (particula coloidala) este alcatuit dintr-un nucleu in care intra un numar m de molecule aglomerate, e, dublul strat electric rezultat prin adsorbtie si un strat difuz care se pierde in masa lichidului.

Exemplificand pe un coloid de sulfura de arsen rezultat prin barbotare de H₂S printr-o solutie de acid arsenios conform reactiei:

2H₃AsO₃ + 3H₂S As₂S₃ + 6H₂O      (8.2)

se constata ca nucleul format din m molecule de As₂S₃ adsoarbe n ioni HS^- cu rol de stabilizator, ioni existenti in solutie ca rezultat al ionizarii H₂S:

H₂S + H₂O H₃O⁺ + HS^- (8.3)

In acest fel, nucleul se incarca negativ, incat primul strat de adsorbtie determina sarcina micelului. In alte cazuri, nucleul adsoarbe ionii pozitivi. Aceste particule incarcate electric pot exista numai in prezenta simultana a unor ioni de semn contrar, numiti contraioni si care, in acest exemplu, sunt ioni de hidroniu. O parte din contraioni formeaza al doilea strat de adsorbtie, iar o parte se repartizeaza sporadic, intr-un strat exterior difuz. Compozitia unui asemenea micel are formula:

[(As₂S₃)_mnHS^-(n-x)H₃O⁺]xH₃O⁺, (8.4)

din care se constata ca numarul sarcinilor electrice ale primului strat de adsorbtie este riguros egal cu cel al stratului de contraioni si al stratului difuz la un loc.

In figura 46 se prezinta schematic structura unui micel de As₂S₃. Aceasta structura arata ca particula coloidala este destul de complexa, fiind formata dintr-un ansamblu de atomi sau molecule neutre si ioni, al caror numar variaza in functie de gradul de dispersie al solului si dimensiunile moleculelor.

Figura 46. Structura unui micel de As₂S₃: 1-nucleul; 2-primul strat

de adsorbtie; 3-stratul de contraioni; 4-stratul difuz

Datorita fortelor de natura electrica ce actioneaza intre particulele coloidale (micelii), este impiedicata unirea miceliilor si deci distrugerea solilor, incat coloizii sunt stabili uneori ani de zile. Numai prin neutralizarea sarcinilor electrice ale coloizilor se poate provoca distrugerea (coagularea) coloidului.

Un alt exemplu de coloid hidrofil rezulta prin adaugarea in picaturi a unei solutii de FeCl₃ in apa fierbinte, cand aceasta hidrolizeaza si formeaza Fe(OH)₃:

(Fe³⁺ + 3Cl^-) + 3H₂O Fe(OH)₃ + 3(H⁺ + Cl^-) (8.5)

Prin asocierea moleculelor de hidroxid se formeaza nucleul care adsoarbe din solutie acei ioni ce formeaza o combinatie greu solubila (ioni comuni) si anume Fe³⁺, rezultand primul strat de adsorbtie, iar ionii de clor formeaza stratul de contraioni. Deci, structura micelului poate fi reprezentata astfel:

xCl^- (8.6)

Uneori, sarcina unui coloid difera dupa conditiile de preparare. Astfel, AgI preparat prin adaugarea in picaturi a KI peste o solutie de AgNO₃ (deci Ag⁺ in exces), da micelii cu formula:

[(AgI)_mnAg⁺(n-x)NO₃^-]xNO₃^- (8.7)

(coloidul este pozitiv datorita primului strat de ioni Ag⁺ adsorbiti). In cazul precipitarii AgI prin picurare de AgNO₃ peste o solutie de KI, (exces de ioni I^-), se formeaza micelii cu formula:

[(AgI)_mnI^-(n-x)K⁺]xK⁺ (8.8)

coloidul fiind negativ.

Coagularea coloizilor sub actiunea electrolitilor poate fi inteleasa prin modificarea raportului de sarcini electrice a dublului strat electric, sau prin neutralizarea totala a sarcinii micelului, asa cum se intampla in cazul coloidului de As₂S₃ prin tratare cu HCl:

[(As₂S₃)_mnHS^- + nH⁺ (As₂S₃)_mnH₂S      (8.9)

Aparitia particulelor neutre duce la aglomerarea lor, adica la coagulare. Cand exista ioni HS^-, datorita respingerii electrostatice dintre micelii, coloidul este stabil, nu se produce aglomerarea. Aceste transformari reversibile a miceliilor in soli si invers sunt frecvente in solul arabil ca si in toate organismele vii.