Примеры решения задач. Пример 1. Определение заряда коллоидных частиц

Пример 1. Определение заряда коллоидных частиц.

Золь иодида серебра AgI получен при добавлении к 0,02 л 0,01 н. раствора KI 0,028 л 0,005 н. AgNO₃. Определить заряд полученного золя и написать формулу его мицеллы.

Решение. При смешивании растворов AgNO₃ и KI протекает реакция:

AgNO₃ + KI = AgI↓ + KNO₃.

Определяем количества AgNO₃ и KI, участвующих в реакции:

AgNO₃ 0,005·0,028 = 1,4 ^. 10^–4 ммоль;

KI 0,02 ^. 0,01 = 2,0·10^–4 ммоль.

Расчёт показывает, что в растворе имеется избыток KI, следовательно, ядром коллоидных частиц золя иодида серебра будут адсорбироваться ионы I^– и частицы золя приобретут отрицательный заряд. Противоионами будут ионы К⁺. Формула мицеллы золя иодида серебра при условии избытка KI имеет вид:

{ m [AgI]· n I^–·(n – x)K⁺} ^{x –} x K⁺.

Пример 2. Определение минимального объёма электролита, необходимого для получения золя.

Какой объём 0,002 н. раствора BaCl₂ надо прибавить к 0,03 л 0,0006 н. Al₂(SO₄)₃, чтобы получить положительно заряженные частицы золя сульфата бария? Написать формулу мицеллы золя BaSO₄.

Решение. Образование золя BaSO₄ происходит по уравнению:

BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃.

Если вещества участвуют в стехиометрических соотношениях, то для реакции необходим объем раствора BaCl₂:

(л).

Для получения положительных частиц золя BaSO₄ в растворе должен быть избыток хлорида бария по сравнению с сульфатом алюминия. Следовательно, для реакции нужно взять больше чем 0,009 л 0,002 н. раствора BaCl₂.

Формула мицеллы золя сульфата бария:

{ m [BaSO₄]· n Ba²⁺·2(n – x)Cl^–} ^{x –} 2 x Cl^–.

Пример 3. Вычисление порога коагуляции электролита.

В каждую из трёх колб налито по 0,01 л золя хлорида серебра. Для достижения коагуляции золя в первую колбу добавлено 0,002 л 1 н. NaNO₃, во вторую 0,012 л. 0,01 н. Сa(NO₃)₂; в третью 0,007 л 0,001 н. Al(NO₃)₃. Вычислить пороги коагуляции электролитов, определить знак заряда частиц золя.

Решение. Вычисляем пороги коагуляции для каждого из добавляемых электролитов по формуле (5):

ммоль/л;

ммоль/л;

ммоль/л.

Добавляемые электролиты NaNO₃, Ca(NO₃)₃ и Al(NO₃)₃ cодержат одинаковый анион NO₃^– и катионы Na⁺, Ca²⁺, Al³⁺, различающиеся величиной заряда. Поскольку действие электролитов различно, коагулирующим действием обладает катион, причем наибольшим действием — трехвалентный ион алюминия. Это следует из наименьшего значения порога коагуляции для Al(NO₃)₃. Также соотношение значений порогов для ионов разных зарядов соответствует второму правилу Шульце—Гарди (формула (6)). Итак, частицы золя хлорида серебра заряжены отрицательно.