Расчет порога коагуляции золя. Составление мицеллы золя

 

Порог коагуляции золя гидроксида хрома (3)

Задача 16.
Рассчитайте пороги коагуляции золя гидроксида хрома (3), если для коагуляции 20 мл золя требуется 1 мл 0,0005 М раствора ортофосфата натрия или 1 мл 1М раствора хлорид натрия. Каков знак заряда частиц золя?
Решение:
Минимальное количество электролита, прибавляемого к золю, которое вызывает коагуляцию, называется порогом коагуляции (Ск, ммоль/дм3). Порог коагуляции можно рассчитать по формуле:

Ск = (СЭ . Vэл)/(Vэл + Vз),

где 

СЭ – эквивалентная концентрация (молярная концентрация эквивалента), моль/л;
Vэл. – объемы электролита, мл;
Vз. – золя соответственно, мл.

СЭ(Na3HO4) = CM(Na3HO4) . 3 = 0,0005 . 3 = 0,0015 моль/л;
СЭ(NaCl) = CM(NaCl) . 1 = 1 . 1 = 1 моль/л.

Согласно правилу Шульце-Гарди коагулирующим действием обладает лишь тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду потенциалопределяющих ионов мицеллы, причем, его коагулирующая способность выражается тем сильнее, чем выше заряд.

В нашем случае электролитами-коагулянтами являются растворы Na3PO4 и  Согласно правилу Шульце-Гарди коагулирующим действием обладает лишь тот ион электролита, заряд которого противоположен заряду потенциалопределяющих ионов мицеллы, причем, его коагулирующая способность выражается тем сильнее, чем выше заряд.

В нашем случае электролитами-коагулянтами являются растворы Na3PO4 и NaCl. Поскольку в этих электролитах заряд катиона одинаков по величине и не может повлиять на порог коагуляции, то вполне очевидным будет предположить, что ионами-коагулянтами выступают анионы PO43- и Cl-. Поскольку в этих электролитах заряд катиона (Na+) одинаков по величине и не может повлиять на порог коагуляции, то вполне очевидным будет предположить, что ионами-коагулянтами выступают анионы PO43- и Cl-.

Вычисляем пороги коагуляции добавляемых электролитов:

Ск.(PO43-) = (0,0015 моль/л . 1 мл)/(1 мл + 20 мл) = 0,0000714 моль/л или 0,0714 ммоль/л;

Ск.(Br-) = ((1 моль/л . 1 мл)/(1 мл + 20 мл) = 0,0476 моль/л или 47,6 ммоль/л.

Наименьший порог коагуляции (или наибольшая коагулирующая способность) у трехзарядного фосфат-иона РО43-, следовательно, гранулы золя гидроксида хрома (3) заряжены положительно, т.е. потенциалопределяющими ионами в коллоидной мицелле являются гидратированные катионы хрома Cr3+· pH2O
 


Составление формулы мицеллы

Задача 17.
Гранулы золя бромида серебра, полученного путем смешивания растворов AgNO3 и KBr, имеют отрицательный заряд. Какой из данных электролитов взят в избытке? Напишите формулу мицеллы.
Решение:
Золь получен по следующему уравнению реакции:

AgNO3 + KBr ⇔ AgBr↓ + KNO3,

из которого следует, что агрегатом является малорастворимый бромида серебра AgBr.

Так как гранула имеет отрицательный заряд, то потенциалопределяющими ионами, по правилу Панета – Фаянса, будут отрицательные ионы, входящие в состав агрегата, т.е. Br –ионы. Следовательно, в избытке взят раствор KBr, содержащий эти ионы.
  
Формула мицеллы золя будет иметь следующий вид:

{[mAgBr] . nBr . (n–x).K+}х . xK+
 



Задача 18. 
Золь Al(OH)3 получен при добавлении к 0,005 л 0,001 н. раствора AlCl3 0,002 л 0,0015 н. раствора NaOH. Напишите формулу мицеллы золя. Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат калия, сульфат магния или фосфат калия. Поясните выбор. Напишите формулу мицеллы золя.
Решение:
Запишем уравнение реакции, протекающей при сливании двух растворов:

AlCl3 + NaOH ⇔ Al(OH)3↓ + 3NaCl

Определим количества участвующих в реакции веществ:

Сн = n/V

n(AlCl3)= Сн·V = 0,001·0,005 = 5·10-6 моль

n(NaOH)= Сн·V = 0,0015·0,002 = 3·10-6 моль

Следовательно, в избытке AlCl3, значит, ядром коллоидных частиц будут адсорбироваться Al3+ и частицы золя приобретут положительный заряд. Противоионами будут служить ионы Cl.

Формула мицеллы золя будет выглядеть следующим образом:

[(Al(OH)3)m·nAl3+, 3(n-x)Cl]3x+·3xCl
 



Выбор коагулирующего электролита 

Задача 19.
Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: нитрат калия, сульфат магния или фосфат калия. Поясните выбор.
Решение:
Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляемого электролита, чей заряд противоположен заряду коллоидной частицы. Коагулирующая способность иона тем больше, чем больше его заряд.

KNO3 ⇔ K+ +  NO3;
MgSO4 ⇔ Mg2+ + SO42–;
K3PO4 ⇔ 3K+ + PO43–

Допустим, что коагуляцию золя вызывают катионы, тогда наиболее сильным коагулирующим действием будет обладать сульфат магия MgSO4, т.к заряд иона магния имеет наибольшее значение (Mg2+).

Если же коагуляция золя вызвана анионами, то более сильным коагулирующим действием будет обладать фосфат калия K3PO4, т.к. фосфат-ион (PO43–) имеет наибольший заряд.