2. Беседа по теме занятия.

Коллоидные растворы (золи) – это гетерогенные системы, обладающие большой свободной энергией поверхности, т.е. они термодинамически неустойчивы. Различают кинетическую и агрегативную устойчивость золей. Кинетическая устойчивость золей обеспечивается броуновским движением частиц дисперсной фазы, которое противодействует оседанию частиц под действием силы тяжести. Причиной агрегативной устойчивости золей является наличие у частиц одноименных зарядов и сольватных оболочек, которые препятствуют слипанию частиц.

Коагуляция золей – процесс объединения коллоидных частиц в более крупные агрегаты вследствие потери агрегативной устойчивости. Процесс коагуляции могут вызвать различные факторы: изменение температуры, механическое воздействие, облучение, добавление растворов электролитов. Наиболее изучена и имеет практическое наибольшее практическое значение коагуляция золей электролитами.

Сильные электролиты вызывают коагуляцию золей, при достижении (электролитов) концентрации их в растворе некоторого значения, называемого порогом коагуляции.

Порог коагуляции (С_к) – минимальное количество электролита (в молях), которое надо добавить к 1 л золя, чтобы вызвать начало коагуляции за определенный промежуток времени. Порог коагуляции рассчитывается по формуле:

Ск = [моль]

Коагулирующее действие электролитов подчиняется правилу Шульце-Гарди: коагуляцию вызывают ионы с зарядом, противоположном заряду гранулы, а коагулирующая способность тем выше, чем выше заряд коагулирующего иона.

Таким образом, лучшим коагулятором является тот электролит, который имеет наименьший порог коагуляции для данного золя.

Дерягин и Ландау с помощью теоретических расчетов показали, что значения порогов коагуляции для коагулирующих ионов различного заряда относятся как:

С_к⁽⁺¹⁾ : С_к⁽⁺²⁾ : С_к⁽⁺³⁾ ~ : :

Коагулирующее действие ионов растет пропорционально обратному значению шестой степени величины заряда иона.

Обучающие задачи.

1. Написать формулы мицелл золей: гидроксида алюминия, стабилизированного хлоридом алюминия, и оксида кремния, стабилизированного силикатом калия. Для какого из указанных золей лучшим коагулятором является раствор хлорида железа (III) и для какого сульфат натрия?

Решение: а) {[mAl(OH)₃ nAl³⁺(3n-x)Cl^-]^x+ хCl^-}

Так как гранула заряжена положительно, то, по правилу Шульце – Гарди, лучший коагулятор – сульфат натрия, содержащий ион с большим отрицательным зарядом.

б) {[mSiO₂nSiO₃^2-(2n-x)K⁺]^x+ хK⁺}

Так как гранула заряжена отрицательно, то лучшим коагулятором является хлорид железа (III), содержащий катион с большим положительным зарядом.

2. Для получения золя хлорида серебра смешали 10 мл 0,0002 М раствора хлорида калия и 100 мл 0,0005 М раствора нитрата серебра. Написать формулу мицеллы этого золя. Каково направление движения гранул при электрофорезе?

Решение: Вычислим общее количество миллимолей хлорида калия:

10·0,0002 = 0,002 моль KCl;

Рассчитаем общее количество миллимолей нитрата серебра:

100·0,0005 = 0,05 ммоль AgNO₃.

Найдено, что нитрат серебра находится в избытке, поэтому потенциалопределяющими ионами по правилу Пескова-Фаянса являются катионы серебра, и мицелла будет иметь следующее строение:

{[mAgСl nAg⁺(n-x)NO₃^-]^x+ хNO₃^-}

Так как гранула заряжена положительно, то золь будет двигаться при электрофорезе к отрицательному полюсу (к катоду).

3. Гидрозоль иодида серебра получен путем сливания растворов иодида калия и нитрата серебра (один из растворов взят в избытке). Определить знак заряда коллоидных частиц и написать формулу мицеллы, если пороги коагуляции 0,1 н электролитов для данного золя оказались равными:

Электролит	Na2SO4	NaNO3	Mg(NO3)2	Fe(NO3)3
·103 кмоль/м3	5	5	0,1	0,01

Решение: Сравнивая пороги коагуляции, можно увидеть, что порог коагуляции уменьшается с увеличением заряда катиона, т.е. лучшим коагулятором является нитрат железа (III), поэтому можно сделать вывод, исходя из правила Шульце-Гарди, что гранула заряжена отрицательно, и мицелла имеет следующее строение:

{[mAgI nI^-(n-x)K]^x- хК⁺}