11. Электрические свойства коллоидных систем. Контрольные задания № 101-110

Какие вещества могут образовывать коллоидные растворы мицеллярного строения? В чем причина существования двойного электрического слоя мицеллы? Что такое электрофорез? Какие факторы и как будут влиять на скорость электрофореза? Для своего номера задачи, в соответствии с таблицей, составьте формулы мицелл, полученных сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы. Укажите место возникновения ξ-потенциала. К какому электроду (катоду или аноду) будет перемещаться коллоидная частица при электрофорезе данного гидрозоля?

№ задачи	Электролит, концентрация, моль/л
101	0.01 М NaJ	0.001 М AgNO3
102	0.001 М NaCl	0.01 М AgNO3
103	0.01 М KCl	0.001 М AgNO3
104	0.001 М KBr	0.01 М AgNO3
105	0.001 М NaBr	0.05 М AgNO3
106	0.001 М LiJ	0.03 М AgNO3
107	0.02 М NaJ	0.01 М AgNO3
108	0.01 М RbBr	0.005 М AgNO3
109	0.00025 М RbBr	0.0005 М AgNO3
110	0.0005 KJ	0.01 М AgNO3

Пример: Для своего номера задачи, в соответствии с таблицей, составьте формулы мицелл, полученных сливанием равных объемов электролитов указанной ниже концентрации. Приведите названия всех слоев мицеллы. Укажите место возникновения ξ-потенциала. К какому электроду (катоду или аноду) будет перемещаться коллоидная частица при электрофорезе данного гидрозоля?

№ задачи	Электролиты, концентрация, моль/л
101	0.1 М NH4Cl	0.01 М AgNO3

Ответ:

При составлении формулы мицеллы необходимо:

1) Записать уравнение реакции, приводящей к образованию золя, например, в молекулярном: NH₄Cl + AgNO₃ → AgCl↓ + NH₄ NO₃ и в ионном виде:

NH₄⁺ + Cl ^– + Ag⁺ + NO₃^– → AgCl↓ + NH₄⁺ + NO₃^–.

2) Установить состав ядра коллоидной частицы. Это вещество, образующее осадок – AgCl. Состав ядра - m AgCl (m – некоторое число молекул).

3) Установить, какое из веществ находится в избытке. Как правило в условии получения золя указаны концентрация и объемы сливаемых реактивов. Например, при сливании равных объемов 0.1 М раствора NH₄Cl и 0.01 М раствора AgNO₃, в избытке - NH₄Cl.

4) Сравнить ионы вещества, находящиеся в растворе в избытке, с ионами, входящими в состав ядра.

ядро – AgCl, вещество в избытке – NH₄Cl.

Молекулы труднорастворимого хлорида серебра, находящиеся на поверхности ядра, способны частично диссоциировать. Одноименные и близкие по химической природе ионы, находящиеся в растворе в избытке будут стабилизировать ядро мицеллы. Такие ионы называются потенциалопределяющими и в данном случае это – Cl ^–.

5) Записать выделенные две части мицеллы – ядро и слой потенциалопределяющих ионов. В нашем случае это m AgCl n Cl ^–.

6) Обратить внимание на заряд образующейся системы, в данном случае – отрицательный.

7) Выбрать противоионы. Это тоже ионы вещества, находящиеся в избытке. В данном случае NH₄Cl дает:

Cl ^– NH₄⁺

потенциалопределяющие ионы противоионы

8) Продолжить схему мицеллы, записав слой противоионов:

m AgCl ядро

n Cl – потенциалопределяющие ионы

(n–x) NH4+ противоионы

Противоионы взаимодействуют со слоем потенциалопределяющих ионов кулоновскими силами. Поэтому число этих ионов (n – x) несколько меньше количества потенциалопределяющих ионов n.

9) Зафиксировать знак заряда записанной вами системы – гранулы:

m AgCl ядро незаряжено

n Cl – потенциалопределяющие ионы отрицательно заряженный слой

(n–x) NH4+ противоионы положительно заряженный слой

заряд системы: x ^–

Поскольку n > (n – x), то вся гранула заряжена отрицательно.

10) Завершить запись мицеллы, указав диффузный слой, который состоит из остальных противоионов, и место возникновения ξ-потенциала.

11) ξ- потенциал возникает между гранулой и диффузным слоем. Во внешнем электрическом поле гранула будет перемещаться в сторону положительно заряженного электрода – анода (+).