розділ 5

1. Диспергирование - дроблення більших за розміром частинок до колоїдної ступеня дисперсності.

2. Конденсація - укрупнення частинок в результаті об'єднання атомів і молекул в агрегати колоїдної ступеня дисперсності.

Розглянемо отримання дрібнодисперсного осаду йодиду срібла з добре розчинних вихідних компонентів по реакції:

У разі надлишку в розчині AgNO3 іони Ag + будуть адсорбуватися на поверхні осаду AgI, вбудовуючись в його кристалічну решітку. Надмірно адсорбовані іони (Ag +) звуться потенциалопределяющих іонів. До них притягуються електростатичними силами іони протилежного знаку заряду (протівоіони) - NO3 ~. При цьому частина протиіонів буде знаходитися в розчині у самій поверхні дисперсної фази (щільний шар), а частина зберігає здатність до рухомого розподілу в розчині поблизу поверхні гранули, утворюючи «хмара» з дифузних противоионов (дифузний шар). Така колоїдна частка разом з противоионами називається міцели і в цілому є електронейтральної. Однак сама тверда фаза буде заряджена позитивно.

Викладене вище будову міцели зображують в у вигляді формули:

де m - кількість молекул AgI в частці;

n - кількість потенциалопределяющих іонів, адсорбованих на поверхні твердої частинки; (N-x) - кількість протиіонів, притягнутих електростатичними силами до потенціалопределяющего іонів у вигляді щільного шару; x - кількість дифузних противоионов (шар «пухкої» структури), що розташовуються на деякій відстані від щільного шару.

У цих формулах частинки AgI є зародком (або агрегатом) міцели; зародок разом з потенціалопределяющего іонами дають ядро ​​міцели; ядро з щільною частиною противоионов складають заряджену гранулу (або частку) [m (AgI) n Ag + · (n -x) NO3 ~] х +. а гранула спільно з дифузними противоионами утворюють міцели.

Деякі дисперсні системи можуть існувати необмежено довго, проте більшість з них є нестійкими і поступово руйнуються. Міцели мимовільно або під впливом будь-яких зовнішніх впливів можуть злипатися, спливати або осідати, руйнуватися і т.д.Устойчівость дисперсної системи характеризується здатністю дисперсної фази зберігати в часі як вихідні розміри частинок, так і рівномірність розподілу їх в обсязі дисперсійного середовища. Наявність електричного заряду на поверхні частинок є важливою умовою збереження стійкості дисперсних систем.

Агрегативна нестійкість дисперсних систем обумовлена ​​надлишком вільної поверхневої енергії на міжфазної кордоні, що призводить до мимовільного утворення агрегатів і подальшого їх злипання. В результаті система поділяється на два шари - рідина (дисперсійне середовище) і щільний осад (дисперсна фаза).

Кінетична (седиментаційна) нестійкість проявляється в осіданні частинок дисперсної фази під впливом сили тяжіння.

Коагуляція - процес мимовільного укрупнення (злипання) дисперсних частинок, який може відбуватися при дії на дисперсну систему різних чинників: при інтенсивному перемішуванні або струшуванні, нагріванні або охолодженні, опроміненні світлом або пропущенні електричного струму, при додаванні до системи електролітів або неелектролітів та ін. Під -ліпшій нагоді впливу на систему відбувається зменшення енергії зв'язку диспергованих частинок з навколишнім їх дисперсійним середовищем.

Для коагуляції золів електролітами встановлений ряд емпіричних закономірностей.

1. Для початку коагуляції золю необхідна деяка мінімальна концентрація електроліту, звана порогом коагуляції # 947 ;.

2. Правило Шульце - Гарді: коагулююча дією володіє той з іонів електроліту, заряд якого протилежний заряду колоїдних частинок, причому коагулююча дія іона тим сильніше, чим більше його заряд. Величини порогів коагуляції двозарядних іонів приблизно на порядок, а трехзарядних - на два порядки менше, ніж для однозарядних іонів.

3. Коагулююча здатність іона при однаковому заряді тим більше, чим більше його кристалічний радіус. Ag +> Cs +> Rb +> NH4 +> K +> Na +> Li + - ліотропний ряд

4. В опадах, одержуваних при коагуляції золів електролітами, завжди присутні іони, що викликали коагуляцію.

Поріг коагуляції - мінімальна молярна концентрація електроліту, при якій починається коагуляція золю об'ємом 1 дм 3:

Величина, зворотна порогу коагуляції, називається коагулирующей здатністю електроліту.

èРішення типових задач

Приклад 1. Напишіть освіту міцели, отриманої дією надлишку хлориду барію на сульфат натрію.

Рішення. Розглянемо освіту міцели:

Спочатку утворюється агрегат міцели: BaSO4

На поверхні кристала ВaSO4 адсорбуються іони Ва 2+. тобто іони Ba 2+ внаслідок вибіркової адсорбції добудовують кристалічну решітку, тому що вони знаходяться в надлишку. Вони надають поверхні ядра позитивний заряд і є потенціалопределяющего іонами.

Ядро міцели: m BaSO4 # 8729; n Ba 2+

Іони С1 -. утворюються при дисоціації ВаС12. мають негативний заряд, протилежний заряду поверхні. Під дією електростатичних сил протівоіони С1 - притягуються до ядра, нейтралізуючи його заряд.

Частина протиіонів (n-x), що знаходяться в безпосередній близькості від ядра, утворюють адсорбційний шар. Агрегат разом із шаром потенциалопределяющих іонів і противоионов явялется колоїдної часткою:

4) # 8729; n Ba 2+ # 8729; 2 (n-x) Cl -> 2х +. яка має електричний заряд, що співпадає з зарядом потенціалопределяющего шару.

Інша частина протиіонів (x) утворює дифузний шар. Заряди потенциалопределяющих іонів і противоионов повністю компенсовані, тому міцела електронейтральна.

Приклад 2. Визначте, до якого електроду повинні переміщатися частки золю, одержуваного при реакції при невеликому надлишку H2 S:

Рішення. Потенціал визначальними іонами в даному випадку можуть бути іони S 2-. так як до складу агрегату входять іони сірки. Склад адсорбційного шару можуть входити іони К +. Іони К + утворюють дифузний шар. Таким чином, схематичне будову міцели золю можна виразити наступною формулою:

Частка має негативний заряд, - отже, рух частинок золю направлено до анода.

! Завдання для самостійної роботи

1. Написати будову міцели золю, отриманого по реакції. Визначити до якого електроду буде рухатися колоїдна частка:

в) AI (OH) 3. стабілізований AICI3.

д) Ba (OH) 2, стабілізований BaCI2.

е) PbS. стабілізований Pb (NO3) 2.

2. Вкажіть, до якого електроду повинні рухатися частинки гідроксиду алюмінію, що утворюються при гідролізі: AICI3 + H2 O = AI (OH) 3 + 3HCI.

3. Золь BaSO4 отриманий змішуванням деяких обсягів Ba (NO3) 2 і H2 SO4. Написати формулу міцели, якщо в електричному полі гранула переміщається до анода. Який електроліт узятий в надлишку?

4. Для отримання золю АgCl змішали розчину КCl і розчин AgNO3. Розчин AgNO3 взятий в надлишку. Написати формулу міцели цього золю і вказати до якого електроду переміщається частинка.

5. Золь Аl (ОН) 3 отримано змішуванням 1 обсягу АlCl3 і 2 об'ємів розчину NaОН рівній концентрації. Написати формулу міцели золю.

6. Написати формулу міцели AgJ, якщо в якості стабілізатора узятий нітрат срібла. Який знак заряду колоїдних частинок?

7. Золь Сd (ОН) 2 отримано змішуванням рівних об'ємів розчинів СdCI2 і NaОН. Написати формулу міцели золю. Чи однакові вихідні концентрації електролітів, якщо частинки рухаються до катода?

8. Напишіть будову міцели золю, утвореного в результаті взаємодії зазначених речовин (надлишку одного, потім іншого речовини):

Назвіть складові компоненти міцели.

9. Як розташуються пороги коагуляції в ряду CrCl3. Ba (NO3) 2. K2 SO4 для золю фосфату срібла, гранули якого при електрофорезі рухаються до анода? Які іони коагулянту викличуть коагуляцію цієї золи.

10. Для коагуляції 10 мл золю йодиду срібла потрібно 0,5 мл розчину нітрату кальцію молярної концентрації 0,2 моль / л. Визначте поріг коагуляції.

11. Щоб викликати коагуляцію золю сульфіду миш'яку (III) обсягом 10 мл, треба було в кожному випадку долити наступні розчини: хлориду натрію об'ємом 0,25 мл молярної концентрації 2 моль / л; розчин хлориду кальцію об'ємом 1,3 мл молярної концентрації 0,01 моль / л і розчин хлориду алюмінію об'ємом 2,76 мл молярної концентрації 0,001 моль / л. Чому дорівнює поріг коагуляції кожного електроліту?

12. Поріг коагуляції розчину біхромату калію K2 Cr2 O7 молярної концентрації 0,02 моль / л по відношенню до золю оксиду алюмінію дорівнює 1,26 моль / л. Визначте обсяг розчину електроліту, необхідний для коагуляції цього золю об'ємом 10 мл.

13. Пороги коагуляції деякого золю електроліту KNO3. MgCl2. NaBr рівні відповідно 50,0; 0,8; 49,0 ммоль / л. Як відносяться між собою величини коагулирующих здібностей цих речовин? Вкажіть коагулюють іони. Який знак заряду колоїдної частинки?

Концентрації катіонів водню, гідроксид-іонів,

рН і рОН для розбавлених водних розчинів кислот, основ, солей