5. Примеры решения задач

Пример 1. Золь бромида серебра AgBr получен при взаимодей­ствии 30 мл раствора KBr с молярной концентрацией C(КВr) = = 0,006 моль/л и раствора AgNO3 объемом 20 мл с молярной кон­центрацией C(AgNO3) = 0,005 моль/л. Укажите знак заряда частиц золя и рассмотрите строение мицеллы.

Решение. При смешении растворов AgNO3 и KBr протекает ре­акция

AgNO₃ + KBr = AgBr 4- + KNO₃

Знак заряда коллоидных частиц зависит от того, какой элек­тролит взят в избытке. Для этого рассчитываем количество веще­ства по формуле n = CV:

n(AgNO₃) = 0,005 моль/л • 0,02 л = 1,0 • 10 ⁴ моль; n(KBr) = 0,006 моль/л • 0,03 л = 1,8 • 10 ⁴ моль.

Мы получили, что n(KBr) > n(AgNO3). Согласно правилу Пане-та — Фаянса на агрегатах AgBr избирательно адсорбируются по-тенциалопределяющие ионы Вг~. Следовательно, коллоидные час­тицы приобретают отрицательный заряд. Противоионами являются ионы К . Мицелла золя иодида серебра при условии из­бытка KBr имеет следующее строение:

{(AgI)_m-«Br-(«-x)K⁺r-xK⁺.

Пример 2. Коагуляция 80 мл коллоидного раствора гидроксида железа Fe(OH)₃, частицы которого заряжены положительно, про­исходит при добавлении к нему раствора сульфата натрия объе­мом 8 мл с молярной концентрацией С(Na2SO4) = 0,0025 моль/л. Рассчитать порог коагуляции и коагулирующую способность элек­тролита.

44

Решение. Для расчета порога коагуляции используем формулу

с су_эя

^к V +, '

3 ЭЛ

где V_эл — объем раствора электролита, вызвавший коагуляцию золя; V_з — объем золя.

Так как частицы золя имеют положительный заряд, ионами-коагулянтами являются ионы SO.2₄ . Расчет проводим по фор­муле

C(SO²₄)V_3Jl

V +

^V 3 ~ ^V ЭЛ

V?.- -

Поскольку C(SOf) = C(Na₂SO₄) = 0,0025 моль/л, имеем:

2,5-10-³моль/л-8-10-³л

i,j'iu миль/л-8 10 л 4

80-Ю"³ л + 810 л

С„ = = 2,27-10 моль/л = 0,227 ммоль/л.

Значение коагулирующей способности вычисляем по формуле

Y = = =1 1 4,4 л/ммоль. C_к 0,227

Пример 3. Порог коагуляции золя йодида серебра ионами алю­миния А1 равен С_к = 0,186 ммоль/л. Вычислить, какой объем 28 %-ного раствора сульфата алюминия Al₂(SO₄)₃ (p = 1,33 г/мл) требуется для коагуляции золя объемом 2 л.

Решение. Рассчитываем молярную концентрацию 28 %-ного раствора Al₂(SO₄)₃ по формуле

_С

М Имеем

281,3310

С = = 1,09 моль/л.

342

Так как уравнение диссоциации имеет вид Al₂(SO₄)₃ = 2Al³⁺ + 3SO4

45

запишем

C(Al³⁺) = 2C(Al₂(SO₄)₃) = 2-1,09 = 2,18 моль/л.

Из уравнения для расчета порога коагуляции найдем объем раствора электролита V_эл:

CV C V

гч _ эл т/- _ к з

Выполним расчет:

₃,л ,л. 2,18-0,186-10"³

Пример 4. Коагуляция положительно заряженного золя гидро-ксида железа Fe(OH)₃ объемом 2,5 л наступила при добавлении к нему 0,57 мл 10 %-ного раствора сульфата магния MgSO₄ (плот­ность раствора р = 1,103 г/мл). Вычислить порог коагуляции золя ионами SO₄ .

Решение. Рассчитаем массу раствора MgSO4, вызвавшего коа­гуляцию, и его количество:

m_V pV

где со — процентная концентрация раствора; m_р — масса раствора; mV(MgSO) 0 ,11, 1 0₃4 • 1,103 г/мл • 0,57 мл = 0,063 г.

Вычислим количество сульфата магния и ионов SO4 :

₌5,2.10Уоль;

M(MgSO) 120 г/моль

h(SOJ-) = n(MgSO₄) = 5,2-10 ⁴ моль. Определим порог коагуляции:

_ n(SOl~) 5,2-10-⁴моль _0П01П-₄ ,

V_Vзэ_л+ 2,5 л+ 0,57-Ю"³ л 46

_к

C_к = — = — = 2,08-10 моль/л.

5 057Ю"³

Пример 5. Порог коагуляции (С_к1) положительно заряженного золя гидроксида алюминия раствором KNO3 равен 60,0 ммоль/л. Рассчитайте порог коагуляции (Ск2) этого золя раствором Na2SO4.

Решение. Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавленно­го электролита, заряд которого противоположен заряду коллоид­ной частицы. В данном случае это будут ионы SO.2₄ . Порог коагу­ляции Си рассматриваемого золя ионами SO4 определяем по уравнению CBz_к =/ :⁶

С_к2 = %- 1 -^ = 0,94 ммоль/л.

к2=== _{26 64}