Студопедия Главная Случайная страница Обратная связь

Разделы: Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Коагуляция




 

Для дисперсных систем характерна кинетическая и агрегативная устойчивость. Под кинетической, или седиментационной, устойчивостью понимают способность частиц дисперсной фазы в результате диффузии и броуновского движения находиться во взвешенном состоянии. С уменьшением размера частиц такая устойчивость возрастает, поэтому коллоидно-дисперсные системы являются кинетически устойчивыми. Под агрегативной устойчивостью понимают способность частиц дисперсной фазы противодействовать их укрупнению путем слипания.

Устойчивость золя можно нарушить, устранив одноименный заряд коллоидных частиц и защитную гидратную оболочку. При введении в систему сильного электролита, имеющего противоионы по отношению к заряженным коллоидным частицам, число противоионов в коллоидной частице становится таким, что их заряд полностью нейтрализует заряд потенциалообразующих ионов, т.е. коллоидная частица становится незаряженной. Такое состояние частицы называется изоэлектрическим. Коллоидные частицы не защищены и при столкновении слипаются, укрупняются. Процесс укрупнения частиц, потеря агрегативной устойчивости золя называется коагуляцией. В результате коагуляции снижается кинетическая устойчивость системы, приводящая к седиментации хлопьев коагулята и разделению фаз. Таким образом, кинетическая неустойчивость приводит к агрегативной неустойчивости коллоидной системы.

Для начала явной, т.е. различимой глазом, коагуляции необходимо прибавить к золю некоторое минимальное количество электролита (С), называемое порогом коагуляции. При концентрациях электролита, меньших порога, коагуляция протекает в скрытом состоянии. Коагуляцию золей вызывают те из ионов прибавляемого электролита, заряд которых противоположен по знаку заряда коллоидных частиц. Коагулирующей способностью (Р) иона называется величина, обратная порогу коагуляции:

Р = (132)

Коагулирующее действие иона в значительной степени зависит от его заряда. Чем выше заряд противоиона во введенном электролите, тем при меньшей концентрации наблюдается эффект коагуляции (правило Шульце – Гарди). Коагулирующая способность ионов одного и того же заряда зависит от гидратации ионов. Чем больше гидратация, тем больше порог коагуляции и ниже коагулирующая способность иона. Порог коагуляции золей невелик и выражается в моль/дм3 или мг-экв/ дм3.

 

Пример 32. В три колбы было налито по 100 см3 золя Fe(OH)3. Чтобы вызвать коагуляцию золя, потребовалось добавить в первую колбу 10,5 см3 1 н. хлорида калия, во вторую – 62,5 см3 0,01 н. сульфата натрия и в третью – 37,0 см3 0,001 н. фосфата натрия. Вычислите порог коагуляции каждого электролита и определите знак заряда частиц золя.

Решение. Определяем, сколько мг-экв KCl содержится в 10,5 см3 1 н. хлорида калия:

10,5 см3 ∙ 1 мг-экв/см3 =10,5 мг-экв KCl.

Общий объём раствора (золь + раствор электролита) равен:

100 см3 + 10,5 см3 = 110,5 см3.

Вычисляем порог коагуляции (мг-экв) для хлорида калия:

СKCl = .

Аналогично рассчитываем пороги коагуляции для электролитов Na2SO4 и Na3PO4. В 62,5 см3 0,01 н. раствора Na2SO4 содержится:

62,5 см3 ∙ 0,01 мг-экв/см3 =0,625 мг-экв.

Порог коагуляции равен:

С Na2SO4 =

В 37,0 см3 0,001 н. раствора Na3PO4 содержится:

37,0 см3 ∙ 0,001 мг-экв/см3 =0,037 мг-экв Na3PO4.

Порог коагуляции равен:

С Na3PO4 = .

Электролиты KCl, Na2SO4 и Na3PO4 содержат катионы одинакового заряда, а анионы – разного заряда. Чем больше заряд иона, тем меньше оказывается порог коагуляции. Самый минимальный порог коагуляции и наивысшая коагулирующая способность и ионов . Следовательно, частицы золя Fe(OH)3 заряжены положительно.

Пример 33. Пороги коагуляции золя Fe(OH)3 для электролитов KI и K2Cr2O7 соответственно равны 10,0 и 0,195 ммоль/л эоля.

Во сколько раз коагулирующая способность бихромата калия больше, чем у йодида калия?

Решение. Коагулирующие способности электролитов являются величинами, обратными их порогам коагуляции (132):

Р KI = = 0,1; Р = .

 

Р KI : Р = 0,1 : 5,1 = 1 : 51.

Для золя Fe(OH)3 коагулирующая способность бихромата калия больше, чем йодида калия, в 51 раз.

 

Вариант 1.

 

20. Пороги коагуляции электролитов для золя иодида серебра (моль/л): CKCl=256,0; CBa(NO3)2=6,0; CAl(NO3)3=0,067; CKNO3=260,0; CSr(NO3)2 =7,0. Определить знак заряда частиц данного золя и вычислить коагулирующую способность каждого из электролитов.

Вариант 2.

20. Золь иодида серебра получен смешиванием равных объёмов растворов иодида калия и нитрата серебра. Пороги коагуляции С(моль/л) для различных электролитов и данного золя имеют следующие значения: ССа(NO3)2 =315; CNaCl=300; CMgCl2=320; CNa3PO4=0,6; CNa2SO4=20; CAlCl3=330. Какой из электролитов: KI или AgNO3 взят в большей концентрации для приготовления золя? Дайте обоснованный ответ.

 

Вариант 3.

20. В три колбы налито по 50 см3 золя гидроксида железа. Чтобы вызвать коагуляцию золя, потребовалось добавить в первую колбу 5,30 см3 1н KCl; в другую – 31,5 см3 0,01н Na2SO4; в третью – 18,7 см3 0,001н Na3PO4. Вычислить порог коагуляции каждого электролита и определить знак заряда золя.

 

Вариант 4.

20. К 5см3 золя Fe(OH)3 для начала явной коагуляции необходимо добавить один из следующих растворов: 4см3 3н хлорида калия; 0,5см3 0,01н сульфата калия; 3,9см3 0,0005н железистосинеродистого калия. Вычислить порог коагуляции для этих электролитов. Во сколько раз коагулирующая способность K4[Fe(CN)6] выше, чем у K2SO4 и KCl?

 

Вариант 5.

20. Концентрации коагуляции электролитов (моль/л) для данного золя оказались равными:

С = 50,0; С = 0,717; С = 0,093; СNaCl = 51,0; С = 0,810;

С = 0,095.

Определите знак заряда золя.

 

Вариант 6.

20. Пороги коагуляции электролитов для золя йодида серебра:

СKCl = 256,0; C =6,0; С =0,067; С =260,0; С = 7,0.

Определите знак заряда частиц данного золя и вычислите коагулирующую способность каждого из электролитов.

Вариант 7.

20. Золь хлорида серебра получен смешиванием равных объемов 0,0095 М хлорида калия и 0,012 н. нитрата серебра. Какой из электролитов: K3[Fe(CN)6], K4[Fe(CN)6] или MgSO4 будет иметь наибольший порог крагуляции для данного золя?

Вариант 8.

20. К 100 см3 0,003%-ного раствора хлорида натрия добавлено 250 см3 0,001 н. нитрата серебра. Для изучения коагуляции к полученному золю хлорида серебра добавлены следующие электролиты: KBr, Ba(NO3)2, K2CrO4, MgSO4, AlCl3. Какой из добавленных электролитов имеет наименьший порог коагуляции; наименьшую коагулирующую спосоность?

Вариант 9.

20. Для положительного золя Fe(OH)3 коагулирующими ионами являются анионы. Пороги коагуляции солей с одновалентными анионами близки между собой и составляют в среднем 10,69 ммоль/дм3. Соли с двухвалентными анионами имеют также близкие между собой пороги коагуляции 0,200 ммоль/дм3. Во сколько раз коагулирующая способность двухвалентных анионов больше, чем одновалентных?

Вариант 10.

20. Какое количество электролита 0,01 М K2Cr2O7 (см3) нужно добавить к 1л золя гидроксида алюминия, чтобы вызвать его коагуляцию? Порог коагуляции 0,63 ммоль/дм3.

 







Дата добавления: 2014-10-22; просмотров: 3435. Нарушение авторских прав

codlug.info - Студопедия - 2014-2017 год . (0.007 сек.) русская версия | украинская версия