Дисперсные системы

Примеры решений задач

Пример 1. Рассмотрите строение частицы дисперсной фазы, образуемой в ходе реакции ионного обмена в водной среде при медленном приливании: а) раствора KI к раствору , б) растворак растворуKI. Поясните, чем отличаются структурные формулы мицелл золей в указанных двух случаях?

Решение. Медленное приливание одного раствора к другому всегда обусловливает избыточную концентрацию в системе ионов последнего. В обоих случаях первоначально образуется кристаллический агрегат (, на основе которого впоследствии формируется гидрозоль йодида серебра. Согласно правилу Фаянса – Панета указанный микрокристалл адсорбирует своей поверхностью лишь те ионы, которые входят в состав агрегата и, при этом, в растворе находятся в избытке. В случае а), когда в избытке потенциалоп-

ределяющие катионы серебра, образуется частица (,, называемая ядром мицеллы. В этом случае к положительно заряженному ядру мицеллы кулоновскими силами притягиваются противоионы, которые дополняют адсорбционный слой (непосредственно примыкая к ядру), а также образуют диффузный (размытый) слой, находящийся за пределами положительно заряженной гранулы(в диффузном слое концентрация ионовснижается при увеличении расстояния от ядра).

Коллоидная частица (или гранула) совместно с противоионами адсорбционного слоя составляет электронейтральную мицеллу . При этом противоионы диффузного слоя () под воздействием электростатического поля могут отрываться от мицеллы по так называемой плоскости скольжения; тогда положительно заряженная гранула передвигается к катоду.

В случае б), когда золь йодида серебра был получен путём приливания раствора к избытку раствораKI, ввиду избытка анионов , являющихся потенциалопределяющими, заряд гранулы отрицателен, и во внешнем электрическом поле она будет перемещаться к аноду. В этом случае иной будет и структурная формула мицеллы золя:.

Следует иметь в виду, что в обоих случаях (а) и б)) в составе как диффузного, так и адсорбционного слоя находятся также молекулы растворителя - .

Пример 2. Как получить золь гидроксида железа (III) при гидролизе хлорида железа (III)?

Решение. - это слабое основание; при гидролизе по катиону, который усиливается в результате кипячения раствора, образуется избыток растворимого в воде оксохлорида железа (III):

В ионно-молекулярной форме это уравнение имеет вид:

В результате кипячения исходного раствора в определённой мере реализуется также заключительная ступень гидролиза и выделяется незначительное количество гидроксида железа (III):

.

В итоге образуется золь гидроксида железа (III), стабилизатором в котором является хлорокись железа:

При этом, как видно, коллоидные частицы заряжены положительно.

Контрольные задания

362. Какой объем 0,002 н. раствора BaCl₂ надо добавить к 0,02 л 0,003 н. раствора K₂CrO₄, чтобы получить положительно заряженные частицы золя BaCrO₄? Составьте формулу мицеллы золя.

Ответ:30 мл.

363. Золь Mg₃(РО₄)₂ получен при добавлении к 0,03 л 0,02 н. раствора Na₃PO₄ 0,01 л 0,04 н. раствора MgCl₂. Укажите формулу мицеллы золя.

364. Какой объем 0,0025 н. раствора KI надо добавить к 0,035 л 0,003 н. раствора Pb(NO₃)₂, чтобы получить золь PbI₂, противоионы которого двигались бы в электрическом поле к аноду? Напишите формулу мицеллы золя.

Ответ:42 мл.

365. Какой объем 0,001 н. раствора Na₂SO₄ надо добавить к 0,015 л 0,0003 н. раствора BaCl₂, чтобы получить отрицательно заряженные частицы золя BaSO₄? Напишите формулу мицеллы золя.

Ответ:4,5 мл.

366. Золь HgI₂ получен смешиванием равных объемов 0,01 M раствора KI и 0,003 М раствора Hg(NO₃)₂. Напишите формулу мицеллы золя.

367. Золь Al(OH)₃ получен при добавлении к 0,025 л 0,02 н. раствора AlCl₃ 0,03 л 0,01 н. раствора NaOH. Напишите формулу мицеллы золя.

368. Золь Zn(OH)₂ получен при взаимодействии растворов КОН и ZnCl₂. Составьте формулу мицеллы золя, если противоионы движутся в электрическом поле к катоду.

369. Золь Cu(OH)₂ получен при взаимодействии растворов КОН и CuCl₂. Напишите формулу мицеллы золя, если известно, что противоионы движутся в электрическом поле к аноду.

370. Золь Ag₂S получен при добавлении к 0,03 л 0,003 н. раствора Na₂S 0,035л 0,001 н. раствора AgNO₃. Напишите формулу мицеллы золя.

371. Золь Fe(OH)₃ получен смешиванием равных объемов 0,002 н. раствора KOH и 0,003 н. раствора FeCl₃. Укажите формулу мицеллы золя.

372. Золь СuS получен смешиванием равных объемов 0,002 н. раствора K₂S и 0,001 н. раствора CuSO₄. Напишите формулу мицеллы золя.

373. Золь СdS получен смешиванием равных объемов 0,0015 н. раствора Cd(NO₃)₂ и 0,0002 н. раствора K₂S. Напишите формулу мицеллы золя.

374. Золь ВаСО₃ получен при добавлении к 0,02 л 0,003 н. раствора BaCl₂ 0,01 л 0,005 н. раствора Na₂CO₃. Укажите формулу мицеллы золя..

375. Золь Сr(OH)₃ получен смешиванием равных объемов 0,001 М раствора CrCl₃ и 0,002 н. раствора NaOH. Напишите формулу мицеллы золя.

376. Золь Са₃(РО₄)₂ получен смешиванием равных объемов 0,002 н. раствора CaCl₂ и 0,0015 н. раствора Na₃PO₄. Составьте формулу мицеллы золя.

377. Золь кремниевой кислоты H₂SiO₃ получен при взаимодействии растворов К₂SiO₃ и HCl. Укажите формулу мицеллы золя, если его противоионы движутся в электрическом поле к катоду.

378. Золь MnS получен при добавлении к 0,04 л 0,002 н. раствора Na₂S 0,02 л 0,003 н. раствора MnSO₄. Напишите формулу мицеллы золя.

379. Золь Ag₃PO₄ получен при взаимодействии растворов К₃PO₄ и AgNO₃. Напишите формулу мицеллы золя, если его противоионы движутся в электрическом поле к катоду.

380. Золь As₂S₃ получен смешиванием равных объемов 0,0004 н. раствора Na₂S и 0,0001 M раствора AsCl₃. Укажите формулу мицеллы золя.

381. Какой объем 0,002 н. раствора MgCl₂ надо добавить к 0,02 л 0,0025 н. раствора K₂S, чтобы получить положительно заряженные частицы золя MgS? Составьте формулу мицеллы золя.

Ответ:25 мл.