Контрольная работа № 3

Вариант IV

Вариант III

Вариант II

Вариант I

Вычислите потенциал водородного электрода при 298 К, погруженного в раствор, содержащий в 1 л 5,85 г NaCl и 0,1 моль хлороводорода. Расчет произвести с учетом ионной силы раствора.

Примеры решения типовых задач

Вычислите рН раствора азотной кислоты концентра­ции 0,001 моль/л.

Решение: Подставляя значение концентрации из условия зада­чи в уравнение:

рН = - lg c (Н+), где с(Н+) = с(HN03) вычисляем водородный показатель:

рН = -lg c (HN03) = -lg0,00l = 3.

Ответ: рН = 3.

Вычислите рН раствора гидроксида калия, концент­рация которого с = 0,012 моль/л.

Решение: Подставляя в уравнение рОН = - lg С(ОН-), где С(ОН-) = С(КОН) известное по условию задачи значение концентрации раствора КОН, находим

рН = 14 – рОН; рН = 14,0 - 1,92 =12,1.

Ответ: рН = 12,1.

Рассчитайте концентрацию протонов в слезной жидкости, рН =7,4.

Решение: При решении задачи воспользуемся уравнением: рН = -lg С(Н+),

отсюда С(Н+) =10-рН = 10-7,4 = 3,9 ×10-8 моль/л.

Ответ: С(Н+) = 3,9 ×10-8моль/л.

Рассчитать ионную силу раствора «Трисоль», применяемого в медицинской практике в качестве плазмозамещающего раствора, учитывая его пропись:

натрия хлорид – 0,5 г,

калия хлорид – 0,1 г,

натрия гидрокарбонат – 0,4 г,

вода для инъекций – до 100 мл.

Решение: Ионная сила раствора (I) определяется как полусумма произведений концентраций каждого иона на квадрат его заряда:

I = ¾ S ci × zi2

Для определения концентрации каждого иона необходимо найти количество веществ, входящих в состав прописи:

0,5г 0,1г

v(NaCl) = ¾¾¾¾ = 0,0085 моль; v(KCl) = ¾¾¾¾ = 0,0013 моль;

58,5г/моль 74,5г/моль

0,4г

v(NaHCO3) = ¾¾¾¾ = 0,0048 моль;

84г/моль

v(X) 0,0085 моль

c (X) = ¾¾ => c (NaCl) = ¾¾¾¾¾¾ = 0,085 моль/л;

Vр-ра 0,1 л

0,0013 моль

с (KCl) = ¾¾¾¾¾ = 0,013 моль/л;

0,1 л

I = ¾ (0,085 × 12 + 0,085 × 12 + 0,013 × 12 + 0,013 × 12 + 0,048 × 12 + 0,048 × 12) =

= 0,146 моль/л.

Для сравнения: ионная сила плазмы крови равна 0,15 моль/л.

Ответ: ионная сила раствора «Трисоль» равна 0,146 моль/л, что соответствует ионной силе плазмы крови.

Стеклянный электрод, соединенный в гальваническую цепь с электродом сравнения при Т = 298 К, сначала погрузили раствор с рН = 3,5, а затем – в исследуемую пробу молока. При этом ЭДС цепи возросла на 0,15 В. рН молока в норме находится в пределах 6,6 – 6,9. Оцените результат исследования молока, если учесть, что измерительный электрод заряжается отрицательно по отношению к электроду сравнения.

Решение:

1) Потенциал стеклянного электрода в растворе с рН = 3,5 определяется по уравнению j1 = j0 + 0,059 × 3,5.

2) Потенциал стеклянного электрода в исследуемой пробе молока определяется по уравнению j2 - j1 = 0,15, тогда

0,15 = 0,059 × (рН – 3,5);

0,15

рН = 3,5 + ¾¾ = 6,04;

0,059

6,04 < 6,6, следовательно, молоко прокисло.

Ответ: рН пробы молока ниже нормы, молоко прокисло.

В каком соотношении находятся исходные компоненты фосфатной и бикарбонатной буферных систем в плазме крови при pH=7,36, если для плазмы рК(Н2РО4-)= 6,8; рК(Н2СО3)=6,1.

Решение:

pН(ф.б.)=рК(Н2РО4-)+lg[HPO42-]/[H2PO4];

pН(ф.б.)=рК(Н2СО3)+ lg[HСО3-]/[ H2СО3];

lg[HPO42-]/[H2PO4]=7,36-6,8=0,56; lg[HСО3-]/[ H2СО3]=7,36-6,1=1,26;

[HPO42-]/[H2PO4]=3,63; [HСО3-]/[ H2СО3]=18,2.

И в фосфатной, и в бикарбонатной буферных системах сопряжение оснований больше, чем кислот, что необходимо для живых организмов, в результате метаболизма которых образуется значительно больше кислот, чем оснований.

Ответ: исходные компоненты фосфатной и бикарбонатной буферных систем (основание/кислота) находятся соответственно в соотношениях 3,63:1 и 18,2:1.

К 100 мл крови для изменения рН от 7,36 до 7,00 надо добавить 3,6 мл соляной кислоты с концентрацией 0,1 моль/л. Какова буферная емкость крови по кислоте?

Решение:

Буферная емкость (В) определяется числом моль эквивалентов сильной кислоты или щелочи, которое надо добавить к 1л буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу:

В=n(1/z к-ты (щел.))/∆рН. V р-ра(л);

n(HCl)=n(1/zHCl)=0,1 моль/л.3,6.10-3 л = 3,6.10-4 моль;

В= 3,6.10-4 моль/ 0,36.0,1 л = 0,01 моль/л.

Ответ: буферная емкость по кислоте составляет 0,01 моль/л.

Водный раствор сульфата меди (II) с массовой долей 1% (р=1,009г/мл) назначают в малых дозах для улучшения кроветворной функции. Вычислить активность ионов меди в таком растворе.

Решение:

a(Cu2+) =g.c(Cu2+).

Коэффициент активности у можно рассчитать по уравнению Дебая - Хюккеля:

lg g= -0.51. z2. ÖI,

где z – заряд иона,

I – ионная сила раствора.

Ионная сила раствора

I = ½[c(Cu2+). z2(Cu2+) + c(SO42-). z2(SO42-)];

С(СuSO4) =W. p. 10/ М = 1. 1,009. 10/ 160 = 0,063 моль/л;

I = ½(0,063. 22. + 0,063. 22) = 0,252 моль/л;

lg g= -0,51. 22. Ö0,252 = - 1,02; g = 0,095;

а(Cu2+) = 0,095. 0,063 = 0,006 моль/л.

Ответ: активность ионов меди 0,006 моль/л.

В желудочном соке содержится соляная кислота, которая относится к сильным электролитам и практически полностью диссоциирует в водных растворах. Рассчитайте рН желудочного сока, если массовая доля HCl в нем составляет в норме 0,05%. Плотность желудочного сока принять равной 1 г/см3.

Решение:

1) Так как HCl диссоциирует полностью HCl à H+ + Cl-, то концентрация ионов Н+ равна концентрации HCl.

2) По формуле с = w. r. 10/ М определим молярную концентрацию HCl, а следовательно, и молярную концентрацию ионов водорода:

с(HCl)=0,5. 1. 10 / 36,5 = 0,137 моль/л;

с[H+] = 0,137 моль/л;

3) рН = -lg a(H+), где a(H+) – активная концентрация ионов водорода;

a(H+)=g. с, где g – коэффициент активности, который можно рассчитать или найти по справочнику. Для простоты расчета примем, что g = 1, а = с,

рН = -lg 0,137 = 1,86.

Ответ:рН(желуд. сока) = 1,86.

Рассчитайте, чему равен потенциал цинкового электрода, опущенного в раствор с молярной концентрацией ZnSO4, равной 0,001моль/л, Т=298 К.

Решение:

Величина потенциала, возникающего на границе металл/раствор, определяется по уравнению Нернста jZn2+/Zn= j0Zn2+/Zn+RT/zF × ln a(Zn2+),

Где jZn2+/Zn-потенциал, возникающий на границе металл /раствор;

j0Zn2+/Zn- стандартный потенциал цинкового электрода (справочные данные);

j0Zn2+/Zn= - 0,763 В;

R-универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/моль. К;

Т- температура (К), влияющая на величину электродного потенциала;

z- число электронов в электродной реакции

Zn2++2e«Zn0,z=2;

F - число Фарадея, 96500 Кл/моль;

а(Zn2+) – активная концентрация ионов цинка, равная произведению коэффициента активности (g) на аналитическую концентрацию(с): а=g.с. При больших разведениях (с=10-3 и меньше)g=1;а=с.

jZn2+n= -0, 763+8,31.298/2.96500.ln0,001= - 0,852 В.

Ответ: потенциал цинкового электрода равен – 0,852 В.

Решение:

1. Вычисляем ионную силу раствора (I) по формуле:

I= 1/2 Sсi × zi2

C(HCl)=0,1 моль/л; С(NaCl)=m(NaCl)/M(NaCl).Vр-ра= 5,85г/ 58,5 г/моль.1л= 0,1 моль/л.

I=1/2 (С(H+).12+С(Cl-).12 + С(Na+).12 + С(Cl-).12)= 1/2(0,1.1+0,1.1+ 0,1.1+0,1.1)= 0,2 моль/л.

По величине (I), пользуясь справочником, находим коэффициент активности g=0,7, и определяем активную концентрацию ионов водорода:

а(Н+)= g.с(Н+)= 0,7.0,1= 0,07 моль/л.

2. Определяем рН исследуемого раствора: рН= - lg0,07 = 1,15.

3. Потенциал водородного электрода рассчитывается по уравнению: j2н+н2= - 0,059 рН;

j2н+н2= - 0,059.1,15= - 0,068 В.

Ответ: потенциал водородного электрода в исследуемом растворе равен

– 0,068 В.

Для измерения рН сока поджелудочной железы была составлена гальваническая цепь из водородного и хлорсеребряного (насыщенного) электродов. Измеренная при 25 °С ЭДС составила 680 мВ. Вычислите рН сока поджелудочной железы и приведите схему гальванической цепи.

Решение:

1) По справочнику определяем потенциал хлорсеребряного (насыщенного) электрода при t=25°С:

jAgCl,KCl (насыщ.)/Ag= 0,222 В.

2) Вычисляем потенциал водородного электрода из уравнения:

Е=j хлорсереб. - j водор., так как потенциал водородного всегда отрицательный и меньше хлорсеребрянного, j водор =j хлорсереб – Е;

j водор = 0,222- 0,680= - 0,458 В.

3) Из уравнения j водор = j°+ 0,059.lg а2 (Н+) или j водор = 0,059 рН;рН=j водор /0,059= - 0,458/0,059= 7,77

4) Запишем схему гальванической цепи:

Pt,Н2| сок поджелудочной железы|| KCl(нас.),AgCl|Ag.

Ответ: рН сока поджелудочной железы равен 7,77(в норме).

При уменьшении концентрации новокаина в растворе с 0,2 моль/л до 0,15 моль/л поверхностное натяжение возрос­ло с 6,9 • 10-2 Н/м до 7,1 • 10-2 Н/м, а у раствора кокаина с 6,5 • 10-2 Н/м до 7,0 • 10-2 Н/м. Сравните величины адсорбции двух веществ в данном интервале концентраций. Т= 293 К.

Решение:

1) Адсорбцию на границе раздела жидкость — газ вычисляют с помощью уравнения Гиббса

где Г — величина адсорбции растворенного вещества, из­меряемая количеством этого вещества (моль), приходящегося на единицу площади поверхности адсорбен­та, моль/м2;

с — равновесная молярная концентрация растворенного ве­щества, моль/л, в узких интервалах измерений рас­считывается как средняя величина:

— поверхностная активность (понижение удельного по­верхностного натяжения, вызванное повышением кон­центрации растворенного вещества в поверхностном

слое); в узком диапазоне - ;∆σ=σ2-σ1, ∆с=с2-с1

R — газовая постоянная, Дж/моль × К.

2) Определяем величину адсорбции новокаина:

3) Определяем величину адсорбции кокаина:

Ответ: адсорбция кокаина при прочих равных условиях выше.

В 50 мл раствора с концентрацией уксусной кислоты 0,1 моль/л поместили адсорбент массой 2 г и взбалтывали смесь до дости­жения адсорбционного равновесия. После этого раствор отфильт­ровали. На титрование 10 мл фильтрата пошло 15 мл раствора титранта с концентрацией КОН, равной 0,05 моль/л. Определите величину адсорбции уксусной кислоты.

Решение:

1) По результатам титрования находим равновесную концен­трацию уксусной кислоты:

2) Определяем адсорбцию по разности концентраций исход­ного и равновесного растворов уксусной кислоты (адсорбата):

где с0 и сравн. — начальная и равновесная концентрации адсорбата;

V—объем раствора, из которого ведется адсорбция;

m —масса адсорбента.

Ответ: величина адсорбции уксусной кислоты составила. 6,25-10-4 моль/г.

Емкость адсорбента АДБ по холестерину составляет 0,7 мкмоль/г. Какая масса холестерина адсорбируется из плазмы крови, содержащей 4,8 мкмоль/мл холестерина, если а = 2 мкмоль/мл, М хол. = 386,6 г/моль? Как изменится величина адсорбции, если концентрация холестерина в плазме увеличится до 5,4 мкмоль/мл?

Решение:

1) Величину адсорбции определяем по уравнению Ленгмюра, принимая, что предельная адсорбция равна емкости адсорбента 0,7 мкмоль/г, или 0,7 •10-6 моль/г:

2) Массу холестерина, адсорбированного из плазмы, опреде­ляем по формуле

m = n ∙M, где n = Г

m(хол)1 =4,9∙10-7 моль ∙386,6 г/моль =189,4∙ 10-6 г =1,89∙10-4 г.

m(хол)2 =5,1∙10-7 моль ∙386,6 г/моль =1,97∙10-4 г.

Ответ: с увеличением концентрации холестерина величина адсорбции увеличивается; m(хол)1 =1,89∙10-4 г., m(хол)2 =1,97∙10-4 г.

Степень адсорбции пропионовой кислоты из водного раствора углем массой 2 г составила 60%. Определите массу пропи­оновой кислоты (г) в 1 л водного раствора до адсорбции, если удельная адсорбция равна 2,32 • 10-3 моль/г.

Решение:

1) Величину адсорбции из раствора и степень адсорбции определяем по формулам:

3) Вычисляем массу пропионовой кислоты:

m(C2H5COOH)=c0(C2H5COOH)∙M(C2H5COOH)∙Vр-ра

m(C2H5COOH)=7,73∙10-3моль/л∙74 г/моль∙1л=0,572 г.

Ответ: m (C2H5COOH) в 1 л раствора до адсорбции состави­ла 0,572 г.

Рассчитать рН ацетатного буферного раствора, приготовленного из 80 мл c молярной концентрацией эквивалента СН3СООН 0,1моль/л и 20 мл раствора СН3СООNa с молярной концентрацией эквивалента 0,1моль/л. Кд(СН3СООН) = 1,74 × 10-5.

Решение:

Расчет рН буферных растворов производится по уравнению Гендерсона – Гассельбаха:

рН= р Кк-ты + lg(C(1/z соли) × V соли / C(1/z к-ты) ×Vк-ты), где рК=-lgКд.

рН= 4,76 +lg (20 × 10-3л × 0,1 моль/л / 80 × 10-3 л × 0,1 моль/л) = 4,16

Ответ: рН ацетатного буферного раствора 4,16

1. Ответить письменно на вопросы:

1) Ионная сила раствора. Зависимость коэффициента активности от ионной силы.

2) Электроды сравнения. Стандартный водородный электрод. Хлорсеребряный электрод. Измерение электродных потенциалов.

3) Поверхностные явления. Поверхностная энергия. Поверхностное натяжение, его зависимость от температуры.

2. Решить задачи:

Задача №1. Рассчитать емкость буферного раствора по кислоте, если при добавлении к 50 мл этого раствора 2 мл соляной кислоты с концентрацией 0,8 моль/л рН изменится от 7,3 до 7,0.

Задача №2. Рассчитайте ЭДС концентрированного гальванического элемента состоящего из двух водородных электродов, первый из которых опущен в раствор рН 4, а второй – с рН 6.

Задача №3. Определите энергию Гиббса поверхности капель водяного тумана массой 3,5 г при 298 К, если поверхностное натяжение воды 71,97мДж/м2, плотность воды 0,998 г/см3, дисперсность частиц равна 45мкм-1.

Задача №4. При уменьшении концентрации анальгина в растворе с 0,3 моль/л до 0,21 моль/л поверхностное натяжение возросло с 6,5 × 10-2 Н/м до 7,4 × 10-2 Н/м, а у раствора пенталгина с 6,2 × 10-2 Н/м до 7,2 × 10-2 Н/м. Сравните величины адсорбции двух веществ в данном интервале концентраций, при Т = 295 К.

1. Ответить письменно на вопросы:

1) Буферные системы и растворы. Механизм их действия. Буферная ёмкость.

2) Ионоселективные электроды. Стеклянный электрод. Другие виды ионоселективных электродов. Применение в фармации.

3) Теория мономолекулярного слоя Лэнгмюра. Уравнения изотерм адсорбции (Фрейндлих, Лэнгмюр).

2. Решить задачи:

Задача №1. Рассчитать концентрацию ионов водорода в фосфатном буферном растворе, содержащим 10 мл дигидрофосфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,8 моль/л и 300 мл гидрофосфата натрия с молярной концентрацией эквивалента 0,5 моль/л, если Кд = 6,2×10-8.

Задача №2. ЭДС концентрационного гальванического элемента, состоящего из двух водородных электродов, один из которых опущен в раствор рН 9, равна 0,15 В. Рассчитайте активную концентрацию ионов водорода в жидкой фазе другого водородного электрода.

Задача №3. Вычислите поверхностное натяжение воды при t=30°С по следующим данным сталагмометрического исследования: число капель воды равно 28, число капель ацетона равно 91. Поверхностное натяжение ацетона при 30°С равно 22,9×10-3 Н/м.

Задача №4. В 30 мл раствора с концентрацией некоторого вещества, равной 0,220 моль/л, поместили активированный уголь массой 1,5 г. Раствор с адсорбентом взбалтывали до установления адсорбционного равновесия, в результате чего концентрация вещества снизилась до 0,175 моль/л. Вычислите величину адсорбции и степень адсорбции (в %).

1. Ответить письменно на вопросы:

1) Буферные системы крови

2) Электроды определения

3) Адсорбция на границе т/г т/ж

2. Решить задачи:

Задача №1. Средний рН внеклеточной среды - 7,4, внутриклеточной – 6,9. Чему равно соотношение концентраций протонов внеклеточной и внутриклеточной среды?

Задача №2. Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из водородного электрода, с активной концентрацией ионов водорода в жидкой фазе 0, 15 моль/л и медного электрода, который опущен в раствор с активной концентрацией ионов меди Cu2+ 0,1 моль/л, если j° Сu2+/Cu= 0,34 В.

Задача №3. Рассчитайте полную поверхностную энергию 5 г эмульсии бензола в воде с концентрацией 75% (масс.) и дисперсностью D = 2 мкм-1 при температуре 313 К. Плотность бензола при этой температуре r = 0,858 г/см3, поверхностное натяжение s = 32,0 мДж/м2, температурный коэффициент поверхностного натяжения бензола d s/ d T = -0,13 мДж/(м2× К).

Задача №4. Сравните величины адсорбции растворов лидокаина и дикаина при Т = 298 К. Если при уменьшении концентрации лидокаина в растворе с 0,3 моль/л до 0,15 моль/л поверхностное натяжение возросло с 5,9 × 10-2 Н/м до 7,3 × 10-2 Н/м, а у раствора дикаина с 6,2 × 10-2 Н/м до 7,0 × 10-2 Н/м.

1. Ответить письменно на вопросы:

1) Потенциометрический метод измерения рН. Потенциометрическое титрование. Применение в биологии и медицине.

2) Проводники второго рода. Молярная электропроводность. Закон Кольрауша.

3) Избыточная адсорбция. Уравнение изотермы адсорбции Гиббса.

2. Решить задачи:

Задача №1. Рассчитать ёмкость буферного раствора по щёлочи, если при добавлении к 50 мл этого раствора 2 мл гидроксида калия с молярной концентрацией эквивалента 0,8 моль/л рН изменится от 7,3 до 7,45.

Задача №2. ЭДС гальванического элемента, состоящего из водородного электрода, который опущен в раствор рН 9, и медного электрода, равна

0,25 В. Рассчитайте активную концентрацию ионов меди Cu2+ в жидкой фазе медного электрода, если j° Сu2+/Cu= 0,34 В.

Задача №3. Определите поверхностное натяжение бензола при 293, 313 и 343 К. Примите, что полная поверхностная энергия не зависит от температуры и для бензола равна 61,9 мДж/м2. Температурный коэффициент d s/ d T = -0,13 мДж/(м2× К).

Задача №4. Рассчитайте величину адсорбции уксусной кислоты на твердом адсорбенте, если ее равновесная концентрация составила 0,22 моль. дм-3, а константы в уравнении Фрейндлиха равны: K = 1,50 моль/г, n = 0,75.

Вариант V

Ответить письменно на вопросы:

1) Коэффициент активности и зависимость его от общей концентрации электролитов. Привести примеры.

2) Окислительно-восстановительные электроды

3) Адсорбция электролитов.

Решить задачи:

Задача №1. Рассчитать ёмкость буферного раствора по щёлочи, если при добавлении к 50 мл этого раствора 2 мл гидроксида калия с молярной концентрацией эквивалента 0,8 моль/л рН изменится от 7,3 до 7,45.

Задача №2. Рассчитайте ЭДС концентрированного гальванического элемента, состоящего из двух водородных электродов, первый из которых опущен в

раствор с рН 8, а второй – с рН 5.

Задача №3. Рассчитайте полную поверхностную энергию 10 г эмульсии хлороформа в воде с концентрацией 45% (масс.) и дисперсностью 5 мкм-1 при

температуре 293 К. Плотность хлороформа 1,498 г/см3, межфазное поверхностное натяжение 27,3 10-3 Дж/м2, температурный коэффициент поверхностного натяжения хлороформа d s/ d T = -0,15 мДж/(м2× К).

Задача №4. Величина предельной адсорбции высших предельных спиртов составляет 7,6910-6 моль/м2. Определите длину молекулы пропанола и бутанола. Какова площадь поперечного сечения молекулы спиртов этого ряда? (плотность пропанола и бутанола равна соответственно 0,804 и 0,809 г/ мл).

ЛИТЕРАТУРА:

1. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С. и др. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М., Высшая школа,2000 г; стр. 66 –

119; стр. 131-139; 450 – 490; стр. 423-449.

2. Мушкамбаров Н. Н. Физическая и коллоидная химия: Учеб. для фарм. ин-

тов и фак-тов: Курс лекций, М., 2002. стр. 115-134; стр. 134 –174;

стр. 246 – 287.

Пузаков С.А. Сборник задач и упражнений по общей химии: Учеб. пособие /С.А. Пузаков, В.А. Попков и др. – М.: Высш. шк., 2004; стр. 67 – 76; 85 – 104; стр. 145 – 168; стр.192 - 200.

Ершов Ю.А.,Кононов А.М.,Пузаков С.А. и др. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов. М. Высш. шк. – 2001 г; стр. 84 – 98; стр. 122 – 161; стр. 166 – 169

Литвинова Т.Н. Задачи по общей химии с медико-биологической направленностью. – Ростов н/Д: «Феникс», 2001.

Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М.- 1989 г.

Тема: Коллоидная химия

Множество формульных единиц (до нескольких тысяч), соединя­ясь вместе, образуют агрегат. Ионы, сообщающие поверхности агре­гата определенный заряд, называются потенциалопределяющими ионами. Потенциалопределяющие ионы удерживаются на поверхно­сти агрегата за счет межмолекулярных взаимодействий. Агрегат вме­сте со слоем потенциалопределяющих ионов принято называть яд­ром коллоидной частицы.

Противоионы имеют знак заряда, проти­воположный потенциалопределяющим ионам. На противоионы со стороны ядер коллоидных частиц действует электростатическое при­тяжение, В то же время противоионы могут принимать участие в тепловом движении как кинетически самостоятельные единицы. Таким образом, часть противоионов достаточно тесно связана с по­верхностью ядер, вместе с потенциалопределяющими ионами они образуют адсорбционный слой. Остальная часть противоионов обра­зует диффузный слой. Агрегат вместе с адсорбционным слоем обра­зует коллоидную частицу.

Знак заряда коллоидной частицы опреде­ляется знаком заряда потенциалопределяющих ионов, а величина за­ряда — толщиной диффузного слоя. Чем меньше диффузный слой, тем больше противоионов находится в адсорбционном слое и тем меньше заряд коллоидной частицы. Коллоидная частица и проти­воионы диффузного слоя образуют мицеллу. Мицелла электроней­тральна.

В общем виде строение мицеллы можно представить так:

{m[формульные единицы] потенциалопределяющие ионы противоионы} противоионы

|______________________| |______________________________________| |____________|

агрегат адсорбционный слой диффузный слой

|_________________________________________________|

ядро

|______________________________________________________________|

гранула

|____________________________________________________________________________|

мицелла

Золи, образующиеся в результате обменной реакции, могут отли­чаться знаком заряда частиц дисперсной фазы. Например, золь иодида серебра можно получить по реакции

AgNO3 + Kl → KNO3 + AgI↓

либо в условиях избытка нитрата серебра, либо иодида калия. Рас­смотрим оба случая.

Золь, полученный при избытке нитрата серебра, имеет положи­тельно заряженные частицы. После того, как образуются агрегаты AgI, в растворе останутся ионы К+, NO3- и Ag+. В соответствии с пра­вилом Панета—Фаянса кристаллическую решетку иодида серебра из присутствующих в растворе ионов могут достроить только ионы се­ребра. Они и сообщат поверхности агрегатов положительный заряд. Противоионами в рассматриваемом примере являются нитрат ионы. Схема строения мицеллы такого золя записывается следующим об­разом:

{m[AgI] ×nAg+(n-x)NO3-}x+xNO3-

где т — число формульных единиц AgI в агрегате; п — число потенциалопределяющих ионов; х — число противоионов в составе диф­фузного слоя.

Золь, полученный при избытке иодида калия, имеет отрицатель­но заряженные частицы. После того, как образуются агрегаты AgI, в растворе останутся ионы К+, I- и NO3-. В соответствии с правилом Панета—Фаянса кристаллическую решетку иодида серебра из при­сутствующих в растворе ионов могут достроить только иодид -ионы (потенциалопределяющие ионы). Противоионами являются ионы калия. Схема строения мицеллы:

{m[AgI]nI-(n-x)K+}x-xK+

где т — число формульных единиц AgI в агрегате; п — число потенциалопределяющих ионов; x — число противоионов в составе диф­фузного слоя.

Перед решением задач необходимо выучить основные понятия:

1) дисперсная система;

2) седиментационная и агрегативная устойчивость;

3) коагуляция, порог коагуляции, коагулирующая способность электролита;

4) правило Шульце—Гарди;

5) правило Панета—Фаянса;

6) пептизация.

7) полимер;

8) вязкость;

8) полиамфолит;

9) изоэлектрическое состояние и изоэлектрическая точка.

Разобрать следующие вопросы:

1) механизм возникновения электрического заряда коллоидных частиц;

2) строение мицелл;

3) электрофорез;

4) механизм набухания, количественная оценка степени набуха­ния;

5) виды вязкости, уравнение Штаудингера и его модификация;

6) осмотическое давление растворов полимерных неэлектролитов, уравнение

Галлера

7) коллоидная защита;

Дата добавления: 2013-12-12