Практическая работа Свойства дисперсных систем

Практическая работа

Свойства дисперсных систем

Теоретическая часть

Существует несколько правил для составления мицелл:

1. Основа мицеллы – агрегат, нерастворимый в данной дисперсионной среде, состоящий из множества (m) молекул (атомов) простого вещества (осадка).

2. Согласно правилу Пескова-Фаянса-Панета, на поверхности агрегата адсорбируются ионы электролита-стабилизатора, входящие в состав агрегата, либо имеющие общую природу с ним, либо специфически взаимодействующие с ним и находящиеся в избытке. Ионы, сообщающие агрегату поверхностный заряд, называются потенциалопределяющими. Агрегат + потенциалопределяющие ионы = ядро мицеллы.

3. Заряд ядра компенсируется эквивалентным количеством противоположно заряженных ионов электролита-стабилизатора – противоионов. Часть противоионов, прочно связанных с ядром, входит в адсорбционный слой. Агрегат + адсорбционный слой = коллоидная частица (имеет заряд).

4. Остальная часть противоионов образует диффузионный слой.

5. Суммы электрических зарядов коллоидной частицы и диффузионного слоя равны друг другу по абсолютной величине и противоположны по знаку.

6. Электрический заряд коллоидной частицы равен алгебраической сумме электрических зарядов потенциалопределяющих ионов и противоионов адсорбционного слоя.

7. Мицелла гидрофобного золя является электронейтральной, т.е. алгебраическая сумма электрических зарядов ионов всех слоев равна нулю

Для любого типа реакции одно из исходных веществ берут в избытке по сравнению со стехиометрически необходимым соотношением:

Na3AsO3 + 3AgNO3 → ↓Ag3AsO3 + 3NaNO3

избыток осадок

Электролитическая диссоциация электролита, взятого в избытке:

Na3AsO3 « 3Na+ + AsO3-

Заряд коллоидной частицы определяется так (правило 6):

n(-3) + 3(n – x)(+1) = -3x

Для проверки правильности записи формулы мицеллы подсчитывают алгебраическую сумму зарядов всех ионов (правило 7):

n(-3) + 3(n – x)(+1) + 3х(+1) = 0

Коллоидная частица имеет отрицательный заряд, мицелла в целом электронейтральна.

Получение золей гидроксидов металлов. Например, золь гидроксида железа получается по реакций:

FeCl₃ + 3H₂O  Fe(OH)₃+ 3HCl

Степень гидролиза возрастает с повышением температуры и с увеличением разведения. Возможны следующие схемы строения мицелл:

{[mFe(OH)₃] nFe³⁺(3n–x)Cl^–}^х+ хСl^–

{[mFe(OH)₃] nFeO⁺(n–x)Cl^–}^х+ хСl^–

При смешивании разбавленных растворов, содержащих неодинаковые количества солей хлорида бария и сульфата натрия, образуется золь сульфата бария:

Na₂SO₄ + BaCl₂  BaSO₄+ 2NaCl

Строение мицеллы золя зависит от того, раствор какого электролита взят в избытке:

{[mBaSO₄]nBa²⁺ (2n–x)Cl^–}^х+хСl^– (избыток раствора BaCl₂)

{[mBaSO₄]  nSO(2n–x)Na⁺}^х– хNa⁺ (избыток раствора Na₂SO₄).

Алгоритм решения задач

Задача I. Золь хромата серебра получен путем смешивания равных объемов 0,005М раствора K₂CrO₄ и 0,012M раствора BaCl₂. Напишите схему строения мицеллы золя и укажите знак заряда ее гранул.

Решение

Составьте уравнение реакции, лежащей в основе получения золя:

K₂CrO₄ + BaCl₂ BaCrO₄ + 2KCl

Так как С(BaCl₂) C(K₂CrO₄), то при равных объемах растворов количество BaCl₂ больше количества K₂CrO₄ (0,012V 0,005V). Следовательно, в избытке находится BaCl₂.

Агрегат мицеллы золя образуют микрокристаллы плохо растворимого BaCrO₄. По правилу Панета – Фаянса на поверхнос­ти агрегата будут адсорбироваться потенциалопределяющие ионы, родственные веществу агрегата и находящиеся в растворе в из­бытке. В нашем случае – это nBa²⁺.

Противоионами будут также находящиеся в избытке 2nCl^–, которые распределяться следующим образом: (2n–x)Cl^– будут находиться в адсорбционном слое, а остальные хCl^– – в диффузном.

Схема строения мицеллы золя будет иметь следующий вид:

{[mBaCrO₄]  nBa²⁺  (2n–x)Cl^–}^х+ xCl^–,

Гранула мицеллы, заключенная в фигурные скобки, имеет положительный заряд, т.е. знак заряда потенциалопределяющих ионов Ва²⁺.

Задача 2. Гранулы золя иодида серебра, полученного путем смешивания растворов AgNO₃ и KCl, имеют отрицательный заряд. Какой из данных электролитов взят в избытке? Напишите формулу мицеллы.

Решение

Золь получен по следующему уравнению реакции:

AgNO₃ + KCl  AgCl + KNO₃,

из которого следует, что агрегатом является малорастворимый иодид серебра AgCl.

Так как гранула имеет отрицательный заряд, то потенциалопределяющими ионами, по правилу Панета – Фаянса, будут отрицательные ионы, входящие в состав агрегата, т.е. Cl^––ионы. Следовательно, в избытке взят раствор KCl, содержащий эти ионы.

Формула мицеллы будет иметь следующий вид:

{[mAgCl]  nCl^–  (n–x)K⁺}^х– xK⁺.

Задание 1.

Составьте схему строения мицеллы и укажите какие ионы являются

1. потенциалообразующими

2. противоионами адсорбционного слоя

3. противоионами диффузного слоя.

1. Pb²+; K+; K+

2. K+; NO3^- ; NO3^-

3. Pb²+; NO3^- ; NO3^-

4. K⁺; CrO₄^2-; CrO₂^2-

Задание 2.Какими свойствами иона определяется его коагулирующая сила?

1. знаком заряда иона

2. величиной заряда иона

3. размером иона

4. всеми перечисленными свойствами

Задание 3.Какие из перечисленных свойств коллоидных систем проявляются так же и в истинных растворах?

1. рассеяние света

2. явление диализа

3. наличие осмотического давления

4. коагуляции под действием электролита

5. электрофорез

6. способность проходить через бумажный фильтр правильными ответами являются:

1. 1,2,6 2) 3 и 6 3) 1,2,3,5,6 4) 1-6

Задание 4.Молоко, сырая нефть, являются представителями дисперсных систем типа:

1. твёрдое в жидком

2. газообразное в жидком

3. жидкое в жидком

4. газообразное в газообразном

Задание 5.Молекулы ПАВ — это органические соединения, состоящие из:

1. из двух лиофобных частей

2. из двух лиофильных частей

3. гидрофобной и гидрофильной частей

4. нет правильного варианта

Задание 6.Каковы размеры частиц коллоидного раствора?

1. 100 нм

2. 1- 100 нм

3. 1-1000 нм

4. меньше 100 нм.

Задание 7.Основные признаки дисперсных систем:

1. гетерогенность;

2. высокая раздробленность;

3. высокая раздробленность и гетерогенность;

4. гомогенность.

Задание 8. Алгоритм составления мицеллы.