Эталоны 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⁺.

Задача 3. Заряд частиц золя гидроксида железа (III) положительный. Какой из электролитов – KCl, Fe₂(SO₄)₃, CaCl₂, AlCl₃ – будет иметь наименьший порог коагуляции по отношению к данному золю ?

Решение

Так как частицы имеют положительный заряд, то в соответствии с правилом Щульце – Гарди коагуляцию золя будут вызывать ионы, имеющие противоположный знак заряда, т.е. анионы электролитов (Cl^– или SO ). И чем выше величина заряда иона-коагулятора, тем сильнее коагулирующее действие электролита, а порог коагуляции меньше. Следовательно, наименьший порог коагуляции будет у Fe₂(SO₄)₃, т.к. заряд сульфат-иона выше заряда хлорид-иона.

Задача 4. Электролиты KCl, K₂SO₄, K₃PO₄ по отношению к золю гидроксида железа (III) имеют следующие пороги коагуляции: 7,1; 0,099 и 0,01 ммоль/л. Какой знак заряда имеют частицы золя ?

Решение

По условию задачи пороги коагуляции электролитов KCl, K₂SO₄, K₃PO₄

относятся следующим образом: ₁ : ₂ : ₃ = 7,1: 0,099 : 0,01 = 740 : 10 : 1.

Это соотношение близко к теоретическому отношению порогов коагуляции (730:11:1). Следовательно, коагуляцию вызывают ионы одного знака, но разной величины заряда. В нашем случае – это Cl^–, SO , PO . Поскольку коагуляцию вызывают анионы, то знак заряда частиц золя положительный.

Задача 5. Пепсин желудочного сока (ИТЭ=2,0) помещен в буферный раствор, в котором концентрация Н⁺-ионов в 1000 раз больше, чем в чистой воде. К какому электроду будет перемещаться белок при электрофорезе в этом растворе ?