Состав и строение коллоидных систем Коллоидные системы различают по характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой: лиофобные золи характеризуются слабым взаимодействием; лиофильные золи – сильным взаимодействием. Лиофобные золи имеют мицеллярное строение. Мицелла в целом электронейтральная частица и состоит из: а) электронейтрального ядра, представляющего собой агрегат молекул низкомолекулярных соединений или микрокристалл (например, mFe(OH)3, где т= 20…500); б) адсорбционного слоя, в который входят с большим суммарным количеством зарядов потенциалопределяющие ионы и с меньшим суммарным количеством зарядов - противоионы (например, пFeO+(n – x)Cl-, где nFeO+ - потенциалопределяющие ионы, (n – x)Cl- -противоионы); в) диффузного слоя, включающего в себя такое дополнительное количество противоионов, которое необходимо для полной нейтрализации зарядов имеющихся в мицелле потенциалопределяющих ионов (например, xCl-). Таким образом, вокруг ядра находится двойной электрический слой, один слой которого образован потенциалопределяющими ионами, а другой - противоионами. Одна часть противоионов находится в адсорбционном слое, а другая часть – в диффузном слое. Исходя из указанного выше можно написать формулу мицеллы золя гидроксида железа: {(mFe(OH)3)nFeO+(n – x)Cl-)}x+xCl- Та часть мицеллы, которая находится внутри фигурных скобок, называется гранулой. Таким образом, гранула представляет собой компактную частицу, состоящую из ядра и ионов адсорбционного слоя. В различных условиях гранула ведет себя как единое целое, то есть ионы адсорбционного слоя прочно прикреплены к ядру. По этой причине поведение коллоидных систем определяется величиной заряда ядра – электрокинетическим потенциалом (другие названия дзета- потенциал, ς-потенциал). Литература: [4] - c.101 -115. Контрольные задания 271 - 291. При достаточно медленном введении вещества В в разбавленный раствор вещества А возможно образование гидрозоля вещества С. Напишите формулу мицелл и укажите знак электрического заряда коллоидных частиц этого золя при условии nB > nA. Какое из рекомендованных веществ является наиболее экономичным коагулятором этого золя? Вариант | А | В | С | Коагулятор | | NaI | AgNO3 | AgI | NaF; Ca(NO3)2; K2SO4 | | MgCl2 | NaOH | Mg(OH)2 | KCl; Zn(Ac)2; AlCl3 | | CaCl2 | H2SO4 | CaSO4 | ZnCl2; AlCl3; NaAc | | BaCl2 | CaSO4 | BaSO4 | NH4Cl; AlCl3; Zn(Ac)2 | | BeCl2 | NH4OH | Be(OH)2 | Na2SO4; ZnCl2; KNO3 | | (NH4)2S | AgNO3 | Ag2S | Ba(NO3)2; KAc; Na2SO4 | | AlCl3 | NaOH | Al(OH)3 | Na2SO4; KNO3; CaCl2 | | (NH4)2S | ZnCl2 | ZnS | (NH4)2SO4; NaCl; K3PO4 | | MnCl2 | (NH4)2S | MnS | BaBr2; K2SO4; NaCl | | FeCl3 | NaOH | Fe(OH)3 | Na2SO4; KNO3; MgCl2 | | CoCl2 | (NH4)2S | CoS | NaCl; K2SO4; CaCl2 | | NiCl2 | (NH4)2S | NiS | NH4Cl; Na2SO4; BaCl2 | | CdCl2 | H2S | CdS | (NH4)2SO4; CaBr2; NaCl | | AgNO3 | KI | AgI | NaF;Ca(NO3)2;K2SO4 | | FeCl3 | K4[Fe(CN)6] | Fe4[Fe(CN)6]3 | K2SO4; NH4NO3; AlCl3 | | Pb(NO3)2 | H2SO4 | PbSO4 | Ba(NO3)2; CaAc; KNO3 | | K2CrO4 | AgNO3 | Ag2CrO4 | Zn(NO3)2; NH4NO3;NaAc | | Hg2(NO3)2 | KI | Hg2I2 | KNO3; Zn(NO3)2; NaAc | | Pb(NO3)2 | HCl | PbCl2 | NaNO3; ZnCl2; KAc | | Pb(NO3)2 | KI | PbI2 | Ca(OH)2; NH4NO3;AlBr3 | | Na2SiO3 | HCl | H2SiO3 | Na2SO4;Al(NO3)3; NH4Cl | 292. Для получения золя AgCl смешали 12 мл 0,02 н. раствора KCl со 100 мл 0,05 н. раствора AgNO3. Написать формулу мицеллы этого золя. Какой из электролитов будет иметь меньший порог коагуляции – MgCl2 или K2SO4? 293. Какой объем 0,002н. раствора хлорида бария надо добавить к 0,03л. 0,0006н. сульфату алюминия, чтобы получить положительно заряженные частицы золя сульфата бария. Напишите формулу мицеллы золя сульфата бария 294. Золь гидроксида железа получен смешиванием равных объемов 0,002н. NaOH и 0.0003н. Fe2(SO4)3. Какой знак заряда имеют частицы золя? Составьте формулу мицеллы. 295. В каком порядке следует сливать растворы: а) H3AsO3 и (NH4)2S; б) CdCl2 и Na2S, чтобы получить коллоидную систему с частицами, несущими отрицательные электрические заряды? Напишите формулу мицелл образующегося золя. 296. Какой объем 0,001М AsCl3 надо добавить к 0,02л 0,003М H2S, чтобы не произошло образования золя сульфида мышьяка, а выпал осадок As2S3? 297. Какой объем 0,005 н. раствора АgNO3 надо прибавить к 25 мл 0,016 н. раствора KI, чтобы получить отрицательно заряженный золь AgI? Написать формулу мицеллы золя. Свойства коллоидных систем Литература: [4] - c.89 – 123. Контрольные задания 298. Какова природа броуновского движения частиц дисперсной фазы в жидкой или газообразной среде? Как характеризовать интенсивность броуновского движения частиц? 299. Чем обусловлено броуновское движение частиц дисперсной фазы? В каких системах возможно броуновское движение? Приведите примеры. 300. В чем заключается явление диффузии? Виды диффузии. От каких факторов зависит скорость диффузии? 301. Что такое седиментация? Считая, что шарообразная частица равномерно оседает в жидкой среде под действием силы тяжести, выведите формулу для скорости седиментации. 302. Каким способом можно увеличить скорость седиментации коллоидных частиц? 303. Что такое осмос, его причины и следствия. Как зависит осмотическое давление от размеров частиц дисперсной фазы? 304. Каковы возможные причины возникновения двойного электрического слоя на поверхности раздела фаз. Как изменяется потенциал с расстоянием от поверхности? 305. На примере мицеллы золя сульфида цинка, стабилизированного хлоридом цинка, расскажите строение двойного электрического слоя. Укажите потенциалобразующие ионы и противоионы. Изобразите график, иллюстрирующий падение потенциала в двойном электрическом слое мицеллы. 306. Что называют электрокинетическим потенциалом? Как определить ζ-потенциал частиц золя экспериментально? Какие факторы влияют на электрокинетический потенциал? 307. Из 4-х электролитов: Al(NO3)3, К2SO4, Na3РO4, MgCl2 выберите тот, который сильнее сжимает ДЭС и поэтому его выгоднее использовать в качестве коагулянта золя с положительно-заряженными коллоидными частицами. 308. Вам предложены 4 электролита: FeС13, СаСl2, K2SO4, Na3PO4. Выберите электролит, который может вызвать перезарядку частиц золя, если известно, что при электрофорезе коллоидные частицы передвигаются к отрицательному электроду. 309. Перечислите электрокинетические явления и объясните чем они обусловлены. 310. В чем заключается явление электрофореза? От каких факторов зависит скорость электрофореза? Как по скорости электрофореза определить электрокинетический потенциал? 311. Что такое электроосмос? Опишите явление, обратное электроосмосу? 312. Что такое электрофоретическое торможение, релаксационный эффект? В каких случаях их следует учитывать при расчете электрокинетического потенциала? 313. Вычислить электрокинетический потенциал частиц золя морковного сока, если скорость электрофореза частиц в электрическом поле 12,4×10-6 м/с, расстояние между электродами 15см, разность потенциалов на электродах 180 В, относительная диэлектрическая проницаемость среды 55,2, а вязкость среды при t=25°С составляет 5,8×10-3 Па×с. 314. Назовите известные Вам электрокинетические явления. Приведите примеры этих явлений. 315. Какие оптические явления наблюдаются при падении луча света на дисперсную систему? 316. Чем обусловлено светорассеяние в дисперсных системах и истинных растворах? Какими параметрами количественно характеризуется рассеяние света в системе? 317. Напишите уравнение Рэлея, дайте его анализ. Каковы границы применимости уравнения Рэлея. 318. В чем заключается явление светопоглощения? Напишите уравнение Ламберта-Бугера-Бера и проанализируйте его. |