1594

[m(AgI) nAg+ (n-x) NO3−]+x xNO3−,

где m(AgI) – ядро мицеллы (образующееся нерастворимое соединение); nAg+ – потенциалопределяющие ионы (ионы, общие между избытком и ядром); nNO3− – противоионы адсорбционного слоя (другой ион избытка); [m(AgI) nAg+ (n-x) NO3−]+x – гранула мицеллы; xNO3− – противоионы диффузного слоя.

2. Пр мером образования мицеллы в ходе реакции гидролиза

потенциалопределяющими ионами – ионы трехвалентного железа. FeCl3 ↔ Fe3+ + 3Cl-.

Втех случаях, когда между молекулами малорастворимогоИвещества

ирастворителем существует хорошее взаимодействие, коллоидные частицы могут образовываться за счет ионизации этих молекул. Так, при образовании коллоидного раствора кремниевой кислоты молекулы воды

взаимодействуют с молекулами кремниевой кислоты, при этом один ион водорода переходит от кремниевой кислоты к молекуле воды:строениеприходится

41

Явления электрофореза и электроосмоса достаточно широко применяются человеком. Электрофорез широко используется в медицине, в биологии. Электроосмос применяют для осушения грунтов, для ускорения процесса твердения бетона.

В коллоидных системах частицы дисперсной фазы очень измельчены, поэтому эти системы характеризуются большой свободной энергией. Любая система стремится к минимуму энергии, поэтому коллоидные растворы термодинамически неустойчивы. Речь может идти только об относ тельной устойчивости, то есть способности системы

частицы начнут слипаться, увеличатсяДв размерах и под действием силы тяжести образуют осадок. Слипание коллоидных частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией.

создать условия для снижения заряда коллоидных частиц. В этом случае И

Существует несколько причин коагуляции:

1.Изменение температуры. При сильном нагревании или, наоборот,

замораживании коллоидных растворов толщина диффузного слоя становится тоньше, величина электрокинетического потенциала – меньше, частицы начинают слипаться – происходит коагуляция.

2.Механическое воздействие: встряхивание, перемешивание. При интенсивном механическом воздействии усиливается диффузия, что также приводит к истончению диффузного слоя и к коагуляции.

43

3.Добавление раствора электролита. При добавлении к коллоидному раствору электролита ионы последнего вытесняют противоионы из диффузного слоя в адсорбционный, в результате чего электрокинетический потенциал снижается до нуля. Происходит

коагуляция.

С5.Повышен е концентрации коллоидных частиц. Если в системе происход т рост ч сла коллоидных частиц, например при твердении вяжущих, то через некоторое время частицам становится тесно, под

4. ливание коллоидных растворов с противоположно заряженными частицами. Если соединить два коллоидных раствора с противоположно заряженными част цами, то разноименные частицы будут притягиваться,

укрупняться, в результате произойдет коагуляция.

действиемпотенциал сн жается, про сходит коагуляция.

соседн х част ц диффузный слой истончается, противоионы переходят з д ффузного слоя в адсорбционный, электрокинетический

Ла ораторная работа № 4

Коллоидные растворы

Цель работы: научиться получать коллоидные растворы и изучить их свойства.

Опыт 2. Получение золя гидроксида железа.

В химическом стаканчике нагрейте до кипения 50 см3 дистиллированной воды. В кипящую воду добавьте 3…4 капли 2%-ного раствора хлорида железа (III) FeCl3. Обратите внимание на изменение цвета раствора вследствие образования золя. Напишите, какое строение имеет частица получившегося золя. Этот же опыт проведите, вливая раствор хлорида железа в холодную воду. Какая реакция происходит в этом случае? Золь гидроксида железа сохраните для следующих опытов.

44

5. Объясните механизм образования заряда на поверхности коллоидных частиц за счет частичной ионизации нерастворимых молекул кислот и оснований.

5. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ. ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ

Электрохимическими процессами называют процессы взаимного превращения химической и электрической форм энергии [1, 2, 3].

Электрохимические процессы можно разделить на две основные группы:

1)процессы превращения химической энергии в электрическую (в гальванических элементах);

2)процессы превращения электрической энергии в химическую (электролиз).

В электрохимических процессах изменение изобарно - изотермического потенциала определяется по формулеД

где n – число электронов, принимающих участие в реакции; F – число Фарадея, F = 96 487 ≈ 96 500 Кл/моль; Е – разность потенциалов, при которых протекают катодные и анодные процессы или электродвижущая сила (ЭДС) электрохимической системы.

Электрохимические процессы протекают за счет окислительновосстановительных реакций, т.е. перехода электронов от восстановителя к окислителю. Реакцию следует проводить таким образом, чтобы процессы окисления и восстановления были пространственно разделены, а

46

электроны перемещались от восстановителя к окислителю по внешней цепи.

Устройства, при помощи которых химическая энергия превращается в электрическую, называются гальваническими элементами или

химическими источниками электрической энергии.

СЭти устройства состоят из двух электродов – металлических

пластин, помещённых в соответствующие растворы электролитов, разделенных пор стой перегородкой и соединённых проводником. Электрод, на котором протекает процесс окисления, называется анодом. Электрод, на котором протекает процесс восстановления, называется

катодом.

На гран це «металл – жидкость» возникает двойной электрический слой, характер зующ йся определенным скачком потенциала. Абсолютные

47

где φ0 – стандартный электродный потенциал, B; n – число электронов,

растворы их ионов с активной концентрацией 1 моль/дм3. Какой металл является анодом, какой катодом? Написать уравнение окислительновосстановительной реакции, протекающей в этом гальваническом элементе, и вычислить его ЭДС.

Решение. Схема данного гальваническогоДэлемента

( ) Mg0|Mg2+||Zn2+|Zn0 (+).

Вертикальная черта обозначает поверхность раздела между металлом и раствором, а две черты границу разделаИдвух жидких фаз пористую перегородку (или соединительную трубку, заполненную

раствором электролита). Магний имеет меньший потенциал (–2,37 В) и является анодом, на котором протекает окислительный процесс.

А: Mg0 – 2ē = Mg2+.

Цинк, потенциал которого –0,763 В, является катодом, т.е. электродом, на котором протекает восстановительный процесс.

К: Zn2+ + 2ē = Zn0.

48

Уравнение окислительно-восстановительной реакции, которая лежит в основе работы данного гальванического элемента, можно получить, сложив электронные уравнения анодного и катодного процессов:

Таким образом, при изменившихся концентрациях потенциал кобальта стал больше потенциала никеля.

Пример 3. Магниевую пластинку опустили в раствор соли магния. При этом электродный потенциал магния оказался равен –2,41 В. Вычислить концентрацию ионов магния в моль/дм3.

49

Решение. Подобные задачи также решаются на основании уравнения Нернста:

мультиметра. Наблюдайте появление на экране прибора значения ЭДС, указывающего на наличие в цепи электрического тока.

Составьте схему гальванического элемента. Напишите уравнения химических реакций, протекающих на его электродах, и суммарное уравнение химической реакции (токообразующую реакцию), в результате

В каком направлении перемещаются электроны по внешней цепи прибора? Какие ионы и в каком направлении перемещаются в растворе по внутренней цепи?

50