Вопросы и задачи для самоподготовки:

1. Какое положение занимают коллоидные системы в общей системе дисперсных систем?

2. В чем состоит принципиальное отличие коллоидных систем от взвесей и истинных растворов?

3. Охарактеризуйте предмет и задачи коллоидной химии. Какова взаимосвязь коллоидной химии с химической и биологической науками?

4. Какие системы называются коллоидными? Какого их биологическое и народно – хозяйственное значение?

5. Какими способами можно отличить коллоидные системы от истинных растворов?

6. «Коллоидные вещества», «вещества в коллоидном состоянии». Какое из приведенных выражений более правильно и почему?

7. Коллоидные системы образуют только вещества, которые в данном растворителе нерастворимы. Чем же объясняется их относительная устойчивость? Какова причина устойчивости растворов ВМС?

8. Каково значение размеров частиц и наличие поверхности раздела для свойств коллоидных систем?

9. К какой группе дисперсных систем будут относиться системы с диаметром частиц 10^-5 см и 10^-8 см? Почему?

10. Какие свойства коллоидных систем относятся к молекулярно–кинетическим? Почему они так называются?

11. От каких факторов зависит скорость диффузии частиц в растворах?

12. С уменьшением диаметра коллоидных частиц возрастает их броуновское движение. Чем это объясняется?

13. Дайте определение понятиям: кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных систем. От каких факторов они зависят?

14. В чем сущность эффекта Фарадея – Тиндаля? Почему он наблюдается только в коллоидных системах?

15. Что такое опалесценция? Приведите примеры опалесценции в коллоидных системах.

16. Чем отличается ультрамикроскоп от микроскопа биологического? Для чего он применяется?

17. Дайте классификацию коллоидных систем: а) с точки зрения их агрегатного состояния; б) в зависимости от природы растворителя.

18. Как классифицируются коллоидные системы по интенсивности межмолекулярного взаимодействия на границе раздела фаз. Приведите примеры КДС различных классов.

19. Почему ВМС, ранее относившиеся к лиофильным коллоидам, теперь выделены в особый класс? Дайте обоснованный ответ.

20. Каково строение мицелл лиофобных золей? Какой агрегат называется мицеллой? Что такое гранула?

21. Сформулируйте правило Пескова – Фаянса (Фаянса - Содди). Приведите примеры строения мицелл различных золей, как положительно, так и отрицательно заряженных.

22. Как записываются формулы мицелл лиофобных золей? Какой агрегат называется гранулой? Мицеллой?

23. Почему адсорбционный слой коллоидной частицы называют ионогенным, а диффузионный – противоионным?

24. Назовите методы определения заряда гранул в золях? В чем их суть?

25. Какое состояние мицелл называется изоэлектрическим? Как оно определяется? Приведите примеры строения мицелл различных золей в изоэлектрическом состоянии.

26. На какие две основные группы можно разделить все методы получения коллоидных систем? В каких случаях применяется та или другая группа методов?

27. Перечислите методы получения коллоидных систем путем физического и химического диспергирования. Приведите примеры.

28. Какие вы знаете типы коллоидных мельниц? Приведите примеры их применения.

29. К какому типу относится метод получения золей при помощи ультразвука? Ответ обоснуйте.

30. В чем состоит сущность химического диспергирования? Какие вещества называются пептизаторами и какова их роль в образовании золей?

31. В чем состоит сущность непосредственной и посредственной пептизации? Покажите на конкретных примерах.

32. Почему метод электрического диспергирования может быть также отнесен и к методам конденсации?

33. Перечислите методы получения коллоидных систем путем физической и химической конденсации. Приведите примеры.

34. Напишите уравнения реакций, выражающих процессы, происходящие при получении золя гидроксида железа (III) методом гидролиза. Изобразите строение мицеллы данного золя в виде формулы.

35. Одним из методов получения золей является метод двойного обмена. В чем его сущность? Покажите на конкретном примере. При любых ли концентрациях реагирующих веществ можно получить золь?

36. В чем состоит сущность получения золей методом крайних концентраций Веймарна? Рассмотрите на примере получения золя берлинской лазури.

37. Напишите формулу мицеллы сульфата бария, полученного сливанием одинакового объема сильно разбавленного раствора хлорида бария и менее разбавленного раствора серной кислоты.

38. Напишите формулу мицеллы золя бромида серебра, полученного при взаимодействии разбавленного раствора нитрата серебра с избытком бромида натрия. Какой заряд будет иметь гранула?

39. Напишите формулу мицеллы золя иодида серебра, полученного при взаимодействии разбавленного раствора иодида калия и избытка нитрата серебра. Какой заряд будет иметь гранула?

40. Золь иодида серебра получен добавлением к 20 мл раствора с (KI) = 0,01 моль/л 28 мл раствора с (AgNO₃) = 0,005 моль/л. Напишите формулу мицеллы полученного золя и определите направление движения гранулы золя иодида серебра при электрофорезе.

41. Золь бромида серебра получен реакцией двойного обмена 20 мл раствора с (AgNO₃) =0,005 моль/л и 30 мл раствора с (KBr) = 0,0025 моль/л. Напишите формулу мицеллы полученного золя и определите направление движения гранулы бромида серебра при электролизе.

42. Свежеполученный, отмытый от электролита осадок гидроксида железа (III) разделили на две порции. К одной добавили небольшое количество хлорида железа (III), а к другой – соляной кислоты. В том и в другом случае образовался золь гидроксида железа (III). Напишите формулу мицелл золя. Какой заряд будут иметь их гранулы?

43. Какими отличительными свойствами обладают коллоидные растворы? Объясните возникновение эффекта Фарадея – Тиндаля и других отличительных свойств КДС.

44. Как можно просто и надежно отличить коллоидные растворы от истинных (молекулярно – ионные растворы)?

45. Какие три условия надо соблюдать, чтобы получить лиофобный золь в устойчивом состоянии?

46. Почему лиофобные золи неустойчивы и склонны к саморазрушению? Сравните свойства лиофобных золей и истинных растворов.

Семинар 12. Устойчивость и коагуляция

лиофобных и лиофильных золей

4 часа

Цель семинара:

1. Изучить основные факторы устойчивости золей и механизм их электролитной коагуляции.

2. Ознакомиться с буферными свойствами белков, желатинированием и строением гелей.

3. Научиться решать задачи на расчет порога коагуляции лиофобных золей.

План занятия

1. Изучение основных факторов устойчивости золей.

2. Изучение буферных свойств белков.

3. Решение задач на определение порога коагуляции лиофобных золей.

4. Подведение итогов семинара.

Основная литература

1. Зайцев О.С. Основы химической термодинамики. Изд. 3-е. М.: Химия, 2007. – с. 190-195.

2. Зимон А.Д. Физическая химия. Изд. 3-е. М.: Агар, 2006. – с.215-226.

Дополнительная литература

1. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. – М.: Высшая школа, 2003.

2. Климов И.И., Филько А.И. Сборник вопросов и задач по физической и коллоидной химии. – М.: Просвещение, 2003.

Методические рекомендации

Обратить внимание на факторы обуславливающие кинетическую агрегативную устойчивость лиофобных и лиофильных золей. Изучить механизм электролитной коагуляции золей. Уметь сформулировать правило значности Шульце – Гарди и объяснить его суть. Где встречаются явления аддитивности, антогонизма и синертизма ионов? Что такое коллоидная защита? Какое значение она имеет в биологии?

Вопросы и задачи для самоподготовки

1. Перечислите факторы устойчивости коллоидных систем.

2. Что такое кинетическая и агрегативная устойчивость золей? От каких факторов каждая из них зависит?

3. Дайте определение понятиям: коагуляция, седиментация, скрытая коагуляция, явная коагуляция.

4. Перечислите факторы, при действии которых может наступить коагуляция золей.

5. Что такое критический потенциал? При какой величине критического потенциала коагуляция золей будет наибольшей?

6. Что называется порогом коагуляции? Как он определяется?

7. Сформулируйте правило значности Шульце – Гарди и приведите примеры, подтверждающие его.

8. В чем проявляется особенность коагуляции золей под действием смеси электролитов? Что такое аддитивность, синергизм и антогонизм ионов? Покажите это графически. Как эти явления объясняются? Покажите роль явления антогонизма ионов в жизни живых существ.

9. Что такое взаимная коагуляция? Какое практическое применение находит это явление?

10. В чем сущность явления перезарядки золей? Какие существуют методы для определения заряда частиц золей?

11. Какое явление называется привыканием?

12. Какое явление называется высаливанием и почему?

13. Какие ряды называются лиотропными? Что они показывают?

14. Какое явление называется коллоидной защитой? Какое практическое применение они находят? Что является мерой защитного действия?

15. Получены два золя серебра: один из них приливаем 16 мл раствора нитрата серебра молярной концентрации 0,05 моль/л к 20 мл раствора иодида калия молярной концентрации 0,05 моль/л, а другой приливаем 16 мл раствора иодида калия к 20 мл раствора нитрата серебра тех же концентраций. Будут ли наблюдаться какие – либо явления при сливании их в общий сосуд?

16. Золь бромида серебра получен реакцией двойного обмена 16 мл раствора нитрата серебра молярной концентрации 0,005 моль/л и 40 мл раствора бромида калия молярной концентрации 0,0025 моль/л. Какой из двух электролитов – MgSO₄ или K₃[Fe (CN)₆] – будет иметь большой порог коагуляции для полученного золя?

17. Дан золь гидроксида железа (III) и золь сульфида сурьмы (III). Для коагуляции этих золей применили растворы одинаковой молярной концентрации эквивалента следующих солей: Ca(NO₃)₂, AlCl₃, Na₂SO₄ и K₃[Fe (CN)₆]. Какого раствора потребовалось для коагуляции каждого из золей наименьшее и наибольшее количество?

18. Как расположатся пороги коагуляции (в моль/м³) в ряду растворов солей NaCl, AlCl₃, Na₂SO₄ и NaH₂PO₄ для золя гидроксида железа (III), полученного методом гидролиза? Дайте пояснения.

19. Для коагуляции золя Fe(OH)₃ объемом 10 мл в каждом случае были добавлены: раствор KCl объемом 1,05 мл молярной концентрации 1 моль/л, раствор K₂SO₄ объемом 6,25 мл молярной концентрации эквивалента 0,01 моль/л и раствор Na₃PO₄ объемом 3,7 мл молярной концентрации эквивалента 0,001 моль/л. Определите: а) пороги коагуляции б) заряд гранул золя в) отношение коагулирующей способности ионов.

20. Порог коагуляции бихромата калия молярной концентрации эквивалента 0,2 моль/л по отношению к золю оксида алюминия равен 1,26 моль/м³. определите объем раствора электролита, необходимый для коагуляции этого золя объемом 10 мл.

21. Пороги коагуляции электролитов для золя сульфида мышьяка (III) равны: С_NaCl = 60 моль/м³, = 2,88 моль/м³, = 58,6 моль/м³. определите заряд гранул золя сульфида мышьяка и соотношение коагулирующей способности ионов.

22. Как расположатся пороги коагуляции (в моль/м³) в ряду растворов солей: AlCl₃, MgSO₄, NaH₂PO₄ для отрицательно заряженного золя SiO₂? Дайте пояснения.

23. Какие соединения называются высокомолекулярными? Приведите примеры.

24. Покажите, в чем выражается сходство и различи между растворами высокомолекулярных соедине6ний и истинными растворами? При каких условиях ВМС образует типичные коллоидные системы?

25. Почему белки относятся к высокомолекулярным электролитам?

26. Объясните сущность буферного действия белков. Какое это имеет значение для живой природы?

27. Напишите уравнение реакций диссоциации аминокислоты по кислотному и основному типам. Как зависит заряд частиц белка от реакции среды?

28. Что такое изоэлектрическое состояние белка и как оно достигается?

29. За счет чего достигается относительно высокая устойчивость ВМС?

30. Что такое высаливание белков? Каков его механизм?

31.Какие ряды называются лиотропными? Приведите примеры. Почему высаливающее действие ионов различно?

32. Какое явление называется коацервацией?

33. Какие существуют пути лишения ВМС устойчивости? Приведите примеры.

34. Какое явление называется денатурацией белков?

35. Какие коллоидные системы называются гелями? Как они классифицируются?

36. Перечислите методы получения гелей. Приведите примеры.

37. Какое явление называется желатинированием? Какие факторы оказывают влияние на желатинирование?

38. Как влияют ионы на процесс желатинирования? Чем объясняется это явление?

39. В чем состоит сущность миццелярной теории строения гелей и теории макромолекул?

40. Какое явление называется тиксотропией? В каких коллоидных системах оно наблюдается? При каких условиях?

41. В чем сущность явления набухания? Чем оно отличается от простого поглощения жидкости твердым телом? Что такое теплота набухания и что она характеризует?

42. Какие факторы влияют на набухание? Значение набухания в жизни животных, растений и в технике.

43. Что такое синерезис? Приведите примеры этого явления и объясните его. Какое практическое значение имеет изучение этого явления?

44. В чем состоит своеобразие диффузии веществ в гелях? Как Вы объясните это своеобразие? Какое практическое значение имеет изучение этого явления?

Учебное издание

Киндеров Александр Петрович