سيكون الموضوع الرئيسي لهذه المقالة هو الجسيم الغرواني. هنا سننظر في المفهوم والميسيلات. وأيضًا التعرف على الأنواع الرئيسية لتنوع الجسيمات المتعلقة بالغروانية. بشكل منفصل ، نتناول الميزات المختلفة للمصطلح قيد الدراسة ، وبعض المفاهيم الفردية وغير ذلك الكثير.

مقدمة

يرتبط مفهوم الجسيمات الغروانية ارتباطًا وثيقًا بالحلول المختلفة. معًا ، يمكن أن يشكلوا مجموعة متنوعة من الأنظمة المتجانسة والمشتتة. عادة ما يتراوح حجم الجسيمات التي تشكل مثل هذه الأنظمة من واحد إلى مائة ميكرون. بالإضافة إلى وجود سطح به حدود منفصلة بوضوح بين وسط التشتت والطور ، تتميز الجسيمات الغروية بخاصية ثبات منخفض ، ولا يمكن للحلول نفسها أن تتشكل تلقائيًا. يؤدي وجود تنوع كبير في بنية الهيكل الداخلي والأبعاد إلى إنشاء عدد كبير من الطرق للحصول على الجسيمات.

مفهوم النظام الغرواني

في المحاليل الغروانية ، تشكل الجسيمات في مجملها أنظمة من النوع المشتت ، والتي تكون وسيطة بين الحلول ، والتي يتم تعريفها على أنها صحيحة وخشنة. في هذه المحاليل ، يكون للقطرات والجسيمات وحتى الفقاعات التي تشكل الطور المشتت أحجامًا تتراوح من واحد إلى ألف نانومتر. يتم توزيعها بسمك الوسط المشتت ، كقاعدة عامة ، مستمر ، وتختلف عن النظام الأصلي في التكوين و / أو حالة التجميع. لفهم معنى وحدة المصطلحات بشكل أفضل ، من الأفضل اعتبارها على خلفية الأنظمة التي تشكلها.

تحديد الخصائص

من بين خصائص المحاليل الغروانية ، يمكن تحديد أهمها:

• لا تتداخل جسيمات التكوين مع مرور الضوء.
• الغرويات الشفافة لها القدرة على تشتيت أشعة الضوء. هذه الظاهرة تسمى تأثير تيندال.
• شحنة الجسيم الغرواني هي نفسها بالنسبة لأنظمة التشتت ، ونتيجة لذلك لا يمكن أن تحدث في المحلول. في الحركة البراونية ، لا يمكن للجسيمات المشتتة أن تترسب ، وذلك بسبب صيانتها في حالة طيران.

أنواع رئيسية

وحدات التصنيف الرئيسية للحلول الغروانية:

• يسمى تعليق الجسيمات الصلبة في الغازات بالدخان.
• يسمى تعليق الجزيئات السائلة في الغازات الضباب.
• يتكون الهباء الجوي من جزيئات صغيرة من النوع الصلب أو السائل معلقة في وسط غازي.
• يسمى تعليق الغاز في السوائل أو المواد الصلبة بالرغوة.
• المستحلب هو معلق سائل في سائل.
• Sol هو نظام مشتت من النوع المتغاير للغاية.
• الجل عبارة عن تعليق مكون من مكونين. الأول يخلق إطارًا ثلاثي الأبعاد ، سيتم ملء الفراغات بمذيبات منخفضة الوزن الجزيئي.
• يسمى تعليق الجسيمات الصلبة في السوائل التعليق.

في كل هذه الأنظمة الغروانية ، يمكن أن تختلف أحجام الجسيمات اختلافًا كبيرًا اعتمادًا على طبيعة منشأها وحالة التجميع. ولكن على الرغم من هذا العدد المتنوع للغاية من الأنظمة ذات الهياكل المختلفة ، فكلها غروانية.

تنوع الأنواع من الجسيمات

الجسيمات الأولية ذات الأبعاد الغروانية ، حسب نوع البنية الداخلية ، تنقسم إلى الأنواع التالية:

1. معلق. وتسمى أيضًا الغرويات التي لا رجعة فيها ، والتي لا يمكن أن توجد بمفردها في فترات زمنية طويلة.
2. الغرويات من نوع Micellar ، أو كما يطلق عليها أيضًا ، شبه الغرويات.
3. الغرويات من النوع القابل للعكس (الجزيئي).

تختلف عمليات تكوين هذه الهياكل اختلافًا كبيرًا عن بعضها البعض ، مما يعقد عملية فهمها على مستوى تفصيلي ، على مستوى الكيمياء والفيزياء. الجسيمات الغروية ، التي تتكون منها هذه الجسيمات ، لها أشكال وظروف مختلفة للغاية لعملية تكوين نظام متكامل.

تعريف معلق

المعلقون عبارة عن محاليل تحتوي على عناصر معدنية وتنوعاتها في شكل أكسيد وهيدروكسيد وكبريتيد وأملاح أخرى.

جميع الجزيئات المكونة للمواد المذكورة أعلاه لها شبكة بلورية جزيئية أو أيونية. أنها تشكل مرحلة من نوع مشتت من مادة - معلق.

السمة المميزة التي تجعل من الممكن تمييزها عن المعلقين هي وجود مؤشر تشتت أعلى. لكنهم مترابطون بسبب عدم وجود آلية تثبيت للدقة.

يتم تفسير عدم رجوع المواد المعلقة من خلال حقيقة أن رواسب عملية التبخير لا تسمح للشخص بالحصول على سول مرة أخرى عن طريق إنشاء اتصال بين الرواسب نفسها والوسط المشتت. جميع المعلقون يرهبون الخوف. في مثل هذه الحلول تسمى الجسيمات الغروية المتعلقة بالمعادن ومشتقات الملح التي تم سحقها أو تكثيفها.

لا تختلف طريقة الحصول على الطريقتين اللتين يتم بهما إنشاء الأنظمة المتفرقة دائمًا:

1. الاستلام بالتشتت (سحق الأجسام الكبيرة).
2. طريقة تكثيف المواد الأيونية والمذابة جزيئياً.

تحديد الغرويات micellar

يشار إلى الغرويات Micellar أيضًا باسم شبه الغرويات. يمكن أن تحدث الجسيمات التي يتم تكوينها منها إذا كان هناك مستوى كافٍ من النوع البرمائي. يمكن لمثل هذه الجزيئات أن تشكل فقط مواد ذات وزن جزيئي منخفض عن طريق ربطها في كتلة جزيء - مذيلة.

جزيئات البرمائيات هي هياكل تتكون من جذور هيدروكربونية مع معلمات وخصائص مشابهة لمذيب غير قطبي ومجموعة ماء ، والتي تسمى أيضًا قطبية.

Micelles هي تكتلات خاصة من الجزيئات المتباعدة بانتظام والتي يتم تجميعها معًا في الغالب من خلال استخدام قوى التشتت. تتشكل الميسيلات ، على سبيل المثال ، في المحاليل المائية للمنظفات.

تحديد الغرويات الجزيئية

الغرويات الجزيئية هي مركبات جزيئية عالية من أصل طبيعي وصناعي. يمكن أن يتراوح الوزن الجزيئي من 10000 إلى عدة ملايين. الشظايا الجزيئية لهذه المواد لها حجم جسيم غرواني. تسمى الجزيئات نفسها الجزيئات الكبيرة.

تسمى المركبات ذات النوع الجزيئي العالي الخاضعة للتخفيف بأنها صحيحة ومتجانسة. في حالة التخفيف الشديد ، يبدأون في إطاعة السلسلة العامة من القوانين للتركيبات المخففة.

يعد الحصول على المحاليل الغروانية من النوع الجزيئي مهمة بسيطة إلى حد ما. يكفي الاتصال بالمذيب المقابل.

يمكن أن يذوب الشكل غير القطبي للجزيئات الكبيرة في الهيدروكربونات ، بينما يمكن أن يذوب الشكل القطبي في المذيبات القطبية. مثال على هذا الأخير هو انحلال البروتينات المختلفة في محلول من الماء والملح.

تسمى هذه المواد قابلة للعكس نظرًا لحقيقة أن تعريضها للتبخر مع إضافة أجزاء جديدة يؤدي إلى اتخاذ الجسيمات الغروية الجزيئية شكل محلول. يجب أن تمر عملية حلها بمرحلة تتضخم فيها. إنها سمة مميزة تميز الغرويات الجزيئية على خلفية الأنظمة الأخرى التي تمت مناقشتها أعلاه.

في عملية الانتفاخ ، تخترق الجزيئات التي تشكل المذيب إلى السماكة الصلبة للبوليمر وبالتالي تدفع الجزيئات الكبيرة بعيدًا. هذا الأخير ، نظرًا لحجمه الكبير ، يبدأ في الانتشار ببطء في الحلول. خارجياً ، يمكن ملاحظة ذلك مع زيادة القيمة الحجمية للبوليمرات.

جهاز Micellar

سيكون من السهل دراسة مذيلات النظام الغرواني وهيكلها إذا أخذنا في الاعتبار عملية التشكيل. خذ AgI. في هذه الحالة ، يتم تكوين جسيمات من النوع الغرواني أثناء التفاعل التالي:

AgNO 3 + KI à AgI ↓ + KNO 3

تشكل جزيئات يوديد الفضة (AgI) جزيئات غير قابلة للذوبان عمليًا ، حيث تتكون الشبكة البلورية من الكاتيونات الفضية وأنيونات اليود.

الجسيمات الناتجة لها في البداية بنية غير متبلورة ، ولكن بعد ذلك ، مع استمرار تبلورها التدريجي ، فإنها تكتسب مظهرًا دائمًا.

إذا أخذنا AgNO 3 و KI في المكافئات المقابلة ، فإن الجسيمات البلورية ستنمو وتصل إلى أحجام كبيرة ، وتتجاوز حتى حجم الجسيم الغرواني نفسه ، ثم تترسب بسرعة.

إذا كنت تتناول إحدى المواد الزائدة ، فيمكنك صنع مثبت منها بشكل مصطنع ، والذي سيبلغ عن استقرار الجسيمات الغروية من يوديد الفضة. في حالة وجود كمية زائدة من AgNO 3 ، سيحتوي المحلول على أيونات فضية أكثر إيجابية و NO 3 -. من المهم معرفة أن عملية تكوين المشابك البلورية AgI تخضع لقاعدة Panet-Fajans. لذلك ، فهي قادرة على المضي قدمًا فقط في وجود الأيونات التي تتكون منها هذه المادة ، والتي يتم تمثيلها في هذا المحلول بواسطة كاتيونات الفضة (Ag +).

سيستمر استكمال أيونات أرجنتوم الموجبة على مستوى تكوين الشبكة البلورية للنواة ، والتي يتم تضمينها بقوة في بنية الميلي وتوصل الإمكانات الكهربائية. ولهذا السبب فإن الأيونات المستخدمة لإكمال بناء الشبكة النووية تسمى الأيونات المحددة المحتملة. أثناء تكوين الجسيم الغرواني - المذيلات - هناك ميزات أخرى تحدد مسارًا أو آخرًا للعملية. ومع ذلك ، فقد تم النظر في كل شيء هنا مع ذكر أهم العناصر.

بعض المفاهيم

يرتبط مصطلح الجسيمات الغروية ارتباطًا وثيقًا بطبقة الامتزاز ، والتي تتشكل في وقت واحد مع أيونات من النوع المحدد المحتمل ، أثناء امتزاز الكمية الإجمالية من المضادات.

الحبيبة عبارة عن هيكل يتكون من طبقة أساسية وطبقة امتزاز. لها إمكانات كهربائية من نفس علامة الجهد الإلكتروني ، لكن قيمتها ستكون أصغر وتعتمد على القيمة الأولية للتضادات في طبقة الامتزاز.

التصاق الجسيمات الغروانية هو عملية يشار إليها باسم التخثر. في الأنظمة المتفرقة ، يؤدي إلى تكوين جزيئات أكبر من الجسيمات الصغيرة. تتميز العملية بالتماسك بين المكونات الهيكلية الصغيرة لتشكيل هياكل تخثرية.

هيكل المحاليل الغروية.

حلول الغروانية -الأنظمة الدقيقة غير المتجانسة التي تمر جزيئاتها عبر المرشحات الورقية ولكنها لا تمر عبر أغشية الحيوانات ويتم عرضها من خلال مجهر فائق الدقة.

الجسيمات الغروية لها بنية معقدة: فهي تتكون من نوى وأيونات مكونة للشحنة ومعاكسة.

تتكون الجسيمات الغروانية من حكم Peskov-Faience: على أي سطح صلب للنواة ، في الغالب يتم امتصاص تلك الأيونات التي لها نفس المجموعة الذرية مع النواة ، وتكون زائدة.

على سبيل المثال ، عند إضافتها إلى حل

KJ + AgNO 3 → AgJ ↓ + KNO 3

أ) ما يزيد عن كيلوجول- يتم تكوين مذيلة بشحنة سالبة من الحبيبات

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) x - x K +

م (AgJ) - نواة

nJ - (n-x) K + - طبقة امتصاص العدادات

X K + - طبقة انتشار العدادات

nJ - الأيونات المحدِّدة المحتملة

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) x - - حبيبات

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) x - x K + - micelle

ب) ما يزيد عن AgNO 3- يتم تكوين مذيلة بشحنة موجبة من الحبيبات

(م (AgJ) nAg + (n-x) NO 3 -) x + x NO 3 -

تسمى الأيونات التي تحدد شحنة الجسيم الغرواني تحديد الإمكانات.تجذب النواة ذات الأيونات المحددة المحتملة من أيونات البيئة للشحنة المعاكسة الموجودة في المحلول في إفراط.تشكل بعض المضادات طبقة امتصاص ، بينما يشكل الجزء الآخر طبقة انتشار. يسمى النواة ذات الأيونات المحددة المحتملة وطبقة الامتزاز من الأيونات حبيبة، وتسمى الحبيبة ذات الأوجه المضادة لطبقة الانتشار ميسيل.

الشحنة الكهربائية لكل عدد. تنشأ الجسيمات نتيجة التفكك الإلكتروليتي لمادة المرحلة المشتتة أو بسبب الامتزاز الانتقائي للأيونات. يمكن الكشف عن وجود شحنة بالمرور عبر الحصة. النظام عبارة عن تيار كهربائي ثابت ، ستتحرك الجسيمات تحت تأثيره إلى الأقطاب الكهربائية. تسمى حركة جسيمات المرحلة المشتتة تحت تأثير التيار الكهربائي الكهربائي.

في ظل ظروف معينة ، لا. يمكن أن يكون الجسيم محايدًا -

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) 0 - الحالة الكهربية غير المستقرة ، يسهل تدمير micelle.

2. خواص المحاليل الغروية. تسمى الحلول الغروية اليوم المريخي.وفقًا لطبيعة تفاعل وسيط التشتت مع المرحلة المشتتة ، يتم تمييز ما يلي:

زولي مجفد -يتفاعل بشكل جيد مع الماء (محاليل الغراء ، الجيلاتين ، البروتين ، النشا ، الصابون)

زولي رهاب الموت- ضعف التفاعل أو عدم التفاعل مع المذيب (محاليل بعض الكبريتيدات وهيدروكسيدات المعادن في الماء).

إذا كان المذيب عبارة عن ماء ، فسيتم استدعاء الحل محبة للماء ومضادة للماء.

الخصائص:

1. الحركية الجزيئية - المرتبطة بالحركة الفوضوية للجسيمات (الانتشار).

2. الخصائص الكهربائية - عندما يتم تمرير تيار كهربائي ، تتحرك الحبيبات المشحونة "+" نحو الكاثود ، تتحرك "-" نحو القطب الموجب.

3. بصري - عندما ينتقل الضوء المرئي ، تشتت جسيمات المرحلة المشتتة للنظام الغرواني الضوء الساقط عليها. الضوء المتناثر يشكل حصة حولها. جسيمات المجال المتوهجة. تصبح الميسيل المضيئة نفسها مصدرًا للضوء ويتم تكوين مخروط مضيء في المحلول ؛ لذلك ، تكون المحاليل الغروية غالبًا مزرقة في الضوء عند ملاحظتها في الضوء الجانبي المنتشر ، ومحمر في الضوء المنقول.

4. التخثر ، الهضم ، الترسيب.

عملية التخثرهذا هو تكبير (الالتصاق) للعدد. الجسيمات تحت تأثير عوامل مختلفة أو تمر بشكل عفوي.

في هذه الحالة ، يتحول المجفد المجفد إلى مواد هلامية ، ويتحول سولز الكارهة للماء إلى مسحوق.

العوامل المسببة للتخثر:

- درجة الحرارة -يزيل التسخين الشحنة بسبب تقوية الجزيئات وتدمير القشرة الرطبة للسول.

- إضافة المنحل بالكهرباءتحتوي على أيون شحنة معاكسة لشحنة الجسيم الغرواني.

يُطلق على الحد الأدنى من الإلكتروليت الذي يجب إضافته إلى لتر واحد من محلول سائل للتخثر عتبة التخثر (γ)

دعونا ننتقل إلى ظاهرة أخرى ، عندما يتم تحديد موقع الشحنات من خلال الإمكانات التي تم إنشاؤها إلى حد ما من خلال الشحنات نفسها. هذا التأثير ضروري لسلوك الغرويات. الغرواني هو تعليق لجسيمات صغيرة مشحونة في الماء. على الرغم من أن هذه الجسيمات مجهرية ، إلا أنها لا تزال كبيرة جدًا مقارنة بالذرة. إذا لم يتم شحن الجسيمات الغروية ، فإنها تميل إلى التخثر (الاندماج) في كتل كبيرة ؛ لكن ، عند اتهامهم ، يتنافرون ويبقون في حالة تعليق. إذا كان الملح لا يزال يذوب في الماء ، فإنه يتفكك (ينتشر) إلى أيونات موجبة وسالبة. (يسمى محلول الأيونات هذا بالإلكتروليت.) تنجذب الأيونات السالبة إلى الجسيمات الغروية (نفترض أن شحناتها موجبة) ، ويتم طرد الأيونات الموجبة. نحتاج إلى معرفة كيفية توزيع الأيونات المحيطة بكل جسيم غرواني في الفضاء.

لجعل الفكرة أكثر وضوحًا ، ضع في اعتبارك الحالة أحادية البعد فقط. تخيل جسيمًا غروانيًا ككرة كبيرة جدًا (مقارنة بالذرة!) ؛ ثم يمكننا اعتبار جزءًا صغيرًا من سطحه مستويًا. (بشكل عام ، عند محاولة فهم ظاهرة جديدة ، من الأفضل فهمها على نموذج مبسط للغاية ؛ وعندها فقط ، بعد فهم جوهر المشكلة ، من المفيد إجراء حسابات أكثر دقة).

لنفترض أن توزيع الأيونات يخلق كثافة شحنة وإمكانات كهربائية ، مرتبطة بقانون الكهرباء الساكنة ، أو في حالة أحادية البعد بموجب القانون

كيف سيتم توزيع الأيونات في مثل هذا المجال إذا كانت الإمكانات تطيع هذه المعادلة؟ يمكنك معرفة ذلك باستخدام مبادئ الميكانيكا الإحصائية. السؤال هو كيف نحدد ، بحيث أن كثافة الشحنة التالية من الميكانيكا الإحصائية تفي أيضًا بشرط (7.28)؟

وفقًا للميكانيكا الإحصائية (انظر المسألة 4 ، الفصل 40) ، يتم توزيع الجسيمات ، في حالة توازن حراري في مجال القوى ، بحيث يتم إعطاء كثافة الجسيمات ذات الإحداثيات بواسطة الصيغة

, (7.29)

أين هي الطاقة الكامنة ، هل ثابت بولتزمان ، ودرجة الحرارة المطلقة.

لنفترض أن كل الأيونات لها نفس الشحنة الكهربية ، موجبة أو سالبة. على مسافة من سطح الجسيم الغرواني ، سيكون للأيون الموجب طاقة كامنة

ثم كثافة الأيونات الموجبة

,

وكثافة السالب

إجمالي كثافة الشحنة

,

(7.30)

بالتعويض بـ (7.28) ، نرى أن الإمكانات يجب أن تحقق المعادلة

(7.31)

تم حل هذه المعادلة بالصيغة العامة [اضرب كلا الجانبين في ودمجهما مرة أخرى] ، ولكن بالاستمرار في تبسيط المشكلة ، فإننا نقصر أنفسنا هنا فقط على الحالة المحدودة للجهود المنخفضة أو درجات الحرارة المرتفعة. الصغر يتوافق مع محلول مخفف. إذن الأس صغير ، ويمكننا أخذها

(7.32)

المعادلة (7.31) تعطي

(7.33)

لاحظ أن هناك الآن علامة زائد على الجانب الأيمن (الحل ليس متذبذبًا ، ولكنه أسي).

الحل العام (7.33) له الشكل

, (7.34)

الثوابت ويتم تحديدها من شروط إضافية. في حالتنا ، يجب أن يكون صفرًا ، وإلا ستتحول احتمالية الأحجام الكبيرة إلى ما لا نهاية. لذا،

أين هو الجهد على سطح الجسيم الغرواني.

تنخفض الإمكانات بعامل عند الابتعاد (الشكل 7.7). الرقم يسمى طول ديباي. إنه مقياس لسماكة الغلاف الأيوني المحيط بكل جسيم مشحون كبير في الإلكتروليت. تنص المعادلة (7.36) على أن الغلاف يصبح أرق مع زيادة تركيز الأيونات أو انخفاض درجة الحرارة.

الشكل 7.7. التغيير المحتمل على سطح الجسيم الغرواني. هو طول ديباي.

من السهل الحصول على الثابت في (7.36) إذا كان الشحن السطحي a على سطح الجسيم المشحون معروفًا. نحن نعلم ذلك

(7.37)

قلنا أن الجسيمات الغروية لا تلتصق ببعضها البعض بسبب التنافر الكهربائي. لكننا الآن نرى أنه ليس بعيدًا عن سطح الجسيم ، بسبب الغلاف الأيوني الذي يظهر حوله ، يتناقص الحقل. إذا أصبحت القشرة رقيقة بدرجة كافية ، فستتاح للجسيمات فرصة للتصادم مع بعضها البعض. ثم يلتصقون ببعضهم البعض ، ويستقر الغرواني ويسقط من السائل. يتضح من تحليلنا أنه بعد إضافة كمية مناسبة من الملح إلى المادة الغروية ، سيبدأ هطول الأمطار. هذه العملية تسمى "تمليح الغروانية".

مثال آخر مثير للاهتمام هو تأثير انحلال الملح على ترسيب البروتين. جزيء البروتين هو سلسلة طويلة ومعقدة ومرنة من الأحماض الأمينية. لديها شحنة هنا وهناك ، وفي بعض الأحيان يتم توزيع شحنة من علامة واحدة ، على سبيل المثال سالبة ، على طول السلسلة بأكملها. نتيجة التنافر المتبادل للشحنات السالبة ، تستقيم سلسلة البروتين. إذا كان لا يزال هناك جزيئات متسلسلة أخرى مماثلة في المحلول ، فلن تلتصق ببعضها البعض بسبب نفس التنافر. هذه هي الطريقة التي يظهر بها تعليق جزيئات السلسلة في سائل. لكن الأمر يستحق إضافة الملح هناك ، حيث ستتغير خصائص التعليق. سيقل طول ديباي ، وستبدأ الجزيئات في الاقتراب من بعضها البعض والالتفاف في شكل حلزوني. وإذا كان هناك الكثير من الملح ، فإن جزيئات البروتين ستبدأ في الترسب. هناك العديد من الظواهر الكيميائية الأخرى التي يمكن فهمها بناءً على تحليل القوى الكهربائية.

1 . يتم الحصول على فلوريد الكالسيوم عن طريق خلط 32 مل من محلول فلوريد الصوديوم مع تركيز مولاري NaF يساوي 8.0 · 10 -3 مول / لتر و 25 مل من محلول كلوريد الكالسيوم مع تركيز CaCl 2 مولاري يساوي 9.6 · 10 -3 مول / لتر. اكتب صيغة micelle من sol الذي تم الحصول عليه ، وحدد جميع الأجزاء المكونة لها. حدد نوع المادة الغروانية وعلامة شحنة حبيبة جسيم محلول غرواني واتجاه حركتها في المجال الكهربائي.

المحلول. بمعرفة التركيزات المولية لمحاليل NaF و CaCl 2 ، نحدد كمية فلوريد الصوديوم ν (NaF) وكلوريد الكالسيوم ν (СаСl 2) المواد التي دخلت في تفاعل التبادل وفقًا للمعادلة

2NaF + CaCl 2 \ u003d ↓ CaF 2 + 2NaCl:

ν (NaF) \ u003d Cμ (NaF) V (NaF) \ u003d (8.0 10 -3 مول / لتر) (32 10 -3 لتر) \ u003d 2.56 10 -4 مول ،

ν (CaCl 2) \ u003d Cμ (CaCl 2) V (CaCl 2) \ u003d (9.6 10 -3 مول / لتر) (25 10 -3 لتر) \ u003d 2.4 10 -4 مول.

وفقًا لمعادلة التفاعل ، تتفاعل المواد مع بعضها البعض في النسبة ν (NaF): ν (CaCl 2) \ u003d 2: 1 ، ومن الحسابات المذكورة أعلاه يمكن ملاحظة أن ν (NaF): ν (CaCl 2 ) \ u003d (2.56 10-4) / (2.4 10 -4) \ u003d 1.07: 1 ، أي يحتوي المحلول على فائض من كلوريد الكالسيوم ، والذي يعمل في هذه الحالة كعامل استقرار للمذيلة الغروية. نظرًا لأننا ، وفقًا لظروف المشكلة ، نتحدث عن المحاليل المائية للأملاح المتفاعلة ، فإن أيونات المثبت (Ca + و Cl -) سيتم ترطيبها ، أي محاطة بجزيئات المذيب H 2 O. وفي نفس الوقت ، جرثومةتتكون الجسيمات الغروية من جزيئات غير قابلة للذوبان فلوريد الكالسيوم CaF 2لكونها مادة بلورية لا تمتص الماء. من هنا الاستنتاج الأول- الجسيمات الغروانية نافرة من الماء.

من أيونات المثبت القريبة جينيًا من تكوين الجنين (وفقًا لقاعدة Peskov-Fajans) أيون الكالسيوم Ca 2+. من هنا نفعل الاستنتاج الثاني – تحديد الأيونات المحتملةسيكون هناك أيونات Ca 2+ H 2 O، وبالتالي حبيبةالمذيلات الغروانية سوف تكون مشحونة إيجابيا، بمعنى آخر. في مجال كهربائي سوف الانتقال إلى الكاثود.

المضاداتتعمل أيونات الكلوريد المائية من المثبت في هذا المحلول 2Cl - (q + ℓ) H 2 O، والتي تقع حول النواة طبقتان: الأول هو الامتزاز ، ويتكون من 2Cl - · qH 2 O ، والثاني منتشر ، هيكله هو 2Cl - · ℓH 2 O.

الآن يمكننا كتابة صيغة ميسيلار لجسيم محلول فلوريد الكالسيوم:

([(m (CaF 2) nCa 2+ H 2 O) 2 n + 2 (n-x) Cl - qH 2 O] 2 x + + 2xCl - H 2 O) 0.

القدره- |جرثومة _| الامتزاز طبقة منتشرة. طبقة

تعريف | نواة| مضاد

وهو | حبيبة |

| ميسيل|

كما ترون ، فإن حبيبات CaF 2 sol في هذه الحالة مشحونة بشكل إيجابي وعندما يتم تطبيق مجال كهربائي ، سوف تتحرك الحبيبة نحو القطب السالب الشحنة (الكاثود) ، وتعاكسات الطبقة المنتشرة (2xCl - ℓH 2 O ) ستتحرك نحو القطب الموجب الشحنة (الأنود).

إجابه: يتكون محلول كاره للماء ، الحبيبة مشحونة إيجابيا ، تتحرك تحت تأثير مجال كهربائي إلى الكاثود.

2 . يتم الحصول على كبريتات الباريوم عن طريق خلط أحجام متساوية من محاليل نترات الباريوم وحمض الكبريتيك. اكتب معادلة ميسيل سول الذي تنتقل حبيباته إلى القطب الموجب في مجال كهربائي. أجب عن سؤال ما إذا كانت التركيزات المولية الأولية للإلكتروليت ستكون هي نفسها. حدد طبيعة وهيكل مذلة الحل.

المحلول. ستكون المرحلة المشتتة غير القابلة للذوبان في المحلول الغرواني المتكون من خلط محاليل Ba (NO 3) 2 و H 2 SO 4 عبارة عن كبريتات الباريوم البلورية ، وفقًا لتفاعل التبادل

با (لا 3) 2 + H 2 SO 4 = ↓ BaSO 4 + 2HNO 3.

نظرًا لأن المرحلة المشتتة لها بنية بلورية ، فإن الميسيل المتكونة على أساسها تكون كارهة للماء. إذا تحركت الحبيبة إلى القطب الموجب ، فعندئذ يكون لها شحنة سالبة ، وبالتالي ، فإن الأنيونات المميعة فقط SO 4 2- · pH 2 O (قاعدة Peskov-Faience) يمكن أن تكون أيونات محتملة. من الواضح أن البروتونات المائية 2Н + · (q + ℓ) H 2 O تعمل كمضادات ، أي حمض الكبريتيك هو المنحل بالكهرباء المثبت ، مما يعني أن تركيزه في هذا النظام يجب أن يكون أكبر مقارنة بتركيز محلول نترات الباريوم: С μ (H 2 SO 4)> С μ (Ba (NO 3) 2 .

مع الأخذ في الاعتبار التحليل الذي تم إجراؤه ، نقوم ببناء معادلة مذيلة من محلول كبريتات الباريوم الكارهة للماء:

([(m (BaSO 4) nSO 4 2- الرقم الهيدروجيني 2 O) 2 n- 2 (n-x) H + qH 2 O] 2 x- + 2xH + H 2 O) 0.

القدره- | جرثومة | الامتزاز طبقة منتشرة. طبقة

تعريف | نواة| مضاد

وهو| حبيبة |

| ميسيل|

إجابه: كبريتات الباريوم الكارهة للماء ، حبيبات سالبة الشحنة ، في محلول С μ (H 2 SO 4)> С μ (Ba (NO 3) 2 .

3 . يتم الحصول على محلول هيدروكسيد الحديد (3) عن طريق إضافة 15 مل من محلول كلوريد الحديد (3) مع جزء كتلي من FeCl 3 يساوي 2٪ ، إلى 85 مل من الماء المقطر المغلي ، نتيجة التحلل المائي الجزئي من الملح حسب المعادلة:

FeCl 3 + 3H 2 O \ u003d ↓ Fe (OH) 3 + 3HCl.

اكتب الصيغ الممكنة لـ Fe (OH) 3 sol micelles ، مع الأخذ في الاعتبار أن الأيونات التالية كانت موجودة في المحلول أثناء تكوين جزيئات هيدروكسيد الحديد (3): Fe 3+ ، FeO + ، H + ، Cl - ، OH -. في هذه الحالة ، يتم ترطيب جميع الأيونات بواسطة جزيئات مذيب.

المحلول. كما توضح معادلة التحلل المائي الواردة في بيان المشكلة ، فإن تكوين هيدروكسيد الحديد غير القابل للذوبان (3) يتوافق مع النسبة C μ (Fe 3 +): C μ (OH -) = ν (Fe 3 +): ν (OH -) = 1: 3.

دعونا نحدد كمية المادة لكل من المشاركين في عملية التحلل المائي. وفقًا لبيانات الجدول رقم 3 من الملحق رقم 10 ، تبلغ كثافة محلول 2٪ من كلوريد الحديديك (3) في الظروف العادية 1.015 جم / سم 3. يتم تحديد اعتماد كتلة FeCl 3 وكسر الكتلة ω (FeCl 3) من النسبة m (FeCl 3) \ u003d ω (FeCl 3) V p-ra (FeCl 3) ρ p-ra (FeCl 3) . من ناحية أخرى ، كمية مادة الملح ν (FeCl 3) \ u003d m (FeCl 3) / M (FeCl 3) ، حيث M (FeCl 3) هي الكتلة المولية لكلوريد الحديد ، وهي تساوي M (FeCl 3) \ u003d 56 + 3 35.5 = 162.5 جم / مول. من هنا نحصل على صيغة حسابية لتحديد كمية مادة الملح ، ومن ثم كمية مادة أيونات Fe 3+ التي دخلت في تفاعل التحلل المائي:

ν (Fe 3+) \ u003d ν (FeCl 3) \ u003d [ω (FeCl 3) V p-ra (FeCl 3) ρ p-ra (FeCl 3)] / M (FeCl 3).

دعونا نجري الحسابات المقابلة ونحصل على:

ν (Fe 3+) \ u003d ν (FeCl 3) \ u003d (0.02 15 1.015) / 162.5 \ u003d 1.85 10 -3 مول.

لتحديد تركيز C μ وكمية المادة ν من أيونات هيدروكسيد OH ، دعنا نتذكر قاعدة المنتج الأيوني للماء. تنص على أنه في محلول محايد ، تكون التركيزات المولية لأيونات H + و OH متساوية ولا تتجاوز 1 10-7 مول / لتر. أثناء التحلل المائي ، كما تظهر المعادلة في حالة المشكلة ، سيكون تركيز OH أقل (يؤدي التحلل المائي إلى تحمض المحلول). حتى لو افترضنا وجود 100 مل من الماء النقي في نظامنا ، فلن تحتوي على أكثر من 1 · 10 -7 مول من أيونات OH.

لذلك ، لا يمكن للماء تحت أي ظرف من الظروف أن يعمل بمثابة إلكتروليت مثبت في تكوين مذيلات هيدروكسيد الحديد (3) (كمصدر لأيونات OH و H +). لكن الأيونات الأخرى - Fe 3+ ، FeO + ، Cl - يمكن أن تشارك في تثبيت الجسيمات الغروية. بناءً على هذه الاعتبارات ، نقوم ببناء صيغتين محتملتين لمذيلات sol ، مع عدم نسيان أن هيدروكسيد الحديد مادة غير متبلورة ، وبالتالي يمتص بفعالية جزيئات المذيبات. هذا يعني أن كلا المذيلات المحتملة ستكون محبة للماء بطبيعتها.

حالة 1): أيونات محتملة - Fe 3+ pH 2 O ؛ المضادات - 3Cl - (q + ℓ) H 2 O. في ظل هذه الظروف ، ستبدو صيغة الميسيل المحبة للماء من Fe (OH) 3 sol على النحو التالي: ([(m (Fe (OH) 3 rH 2 O nFe 3 + الرقم الهيدروجيني 2 O) 3 n + 3 (n-x) Cl - qH 2 O] 3 x + + 3xCl - H 2 O) 0.

الحالة 2): أيونات محتملة - الحديد O + الرقم الهيدروجيني 2 O ؛ مضادات - Cl - (q + ℓ) H 2 O. ماء ميسيل ، صيغته

([(m (Fe (OH) 3 rH 2 O nFeO + pH 2 O) n + (n-x) Cl - qH 2 O] x + xCl - H 2 O) 0.

في كلتا الحالتين ، الحبيبات لها شحنة موجبة وتتحرك نحو القطب السالب في المجال الكهربائي.

إجابه: احتمال تكوين مذيلات محبة للماء مع حبيبات موجبة الشحنة

([(m (Fe (OH) 3 rH 2 O nFeO + pH 2 O) n + (n-x) Cl - qH 2 O] x + xCl - H 2 O) 0

و ([(m (Fe (OH) 3 rH 2 O nFe 3+ pH 2 O) 3 n + 3 (n-x) Cl - qH 2 O] 3 x + 3xCl - H 2 O) 0.

4 . يمكن الحصول على محلول سول الأزرق البروسي عن طريق تفاعل كميات غير مكافئة من المحاليل المخففة من كلوريد الحديد (3) وكلوريد البوتاسيوم فيريسيانات K4. اكتب معادلات مذيلات محلول الكارهة للماء ، مع الأخذ في الاعتبار أن الأيونات المعقدة تخضع للترطيب بنفس القوة مثل تلك البسيطة.

المحلول. يعتمد تكوين المحاليل الغروانية على تفاعل التبادل الذي يؤدي إلى تكوين مرحلة غير قابلة للذوبان:

4 FeCl 3 + 3K 4 = ↓ Fe 4 3 + 12KCl.

الجسيمات غير القابلة للذوبان من سداسي الفرات (2) الحديد (3) تشكل نواة غروانية ، وهي كارهة للماء ، لأن. المادة لها بنية بلورية. اعتمادًا على الأملاح التي يتم تناولها بكمية زائدة ، يمكن أن تعمل أيونات رطبة 4 - pH 2 O أو كاتيونات رطبة Fe 3+ pH 2 O كأيونات محتملة. وفقًا لذلك ، ستكون المضادات في حالات مختلفة إما 4K + (q + ℓ) H 2 O ، أو 4Cl - (q + ℓ) H 2 O.

بناءً على التحليل الذي تم إجراؤه ، سنقوم بتكوين الصيغ للمذيلات المحتملة:

أ) C N K 4> C N FeCl 3 ، ثم

([(m (Fe 4 3 n 4- pH 2 O) 4 n- 4 (n-x) K + q (H 2 O)] 4 x- + 4xK + H 2 O) 0 ؛

ب) C N K 4< С N FeCl 3 , тогда

([(م (Fe 4 3 nFe 3+ pH 2 O) 3 n + 3 (n-x) Cl - qH 2 O] 3 x + 3xCl - H 2 O) 0.

على الرغم من أن كلا الميسلين كارهين للماء ، إلا أن شحنات حبيباتهما معاكسة للإشارة. إذا تم خلط المحاليل بكميات معادلة ، فسيتم تعويض الشحنات في مرحلة تكوين الحبيبات وسوف تتخثر المذيلات (سيتم تدميرها).

إجابه: صيغ الميسيلات المتكونة في حالتين مختلفتين لها الشكل:

أ) ([(m (Fe 4 3 n 4- pH 2 O) 4 n- 4 (n-x) K + q (H 2 O)] 4 x- + 4xK + H 2 O) 0 ؛

ب) (((م (Fe 4 3 nFe 3+ pH 2 O) 3 n + 3 (n-x) Cl - qH 2 O] 3 x + + 3xCl - H 2 O) 0.

5 . احسب حجم 0.0025 M. محلول KI لإضافته إلى 0.035 لتر من 0.003 نيوتن. محلول Pb (NO 3) 2 للحصول على محلول مسعور من يوديد الرصاص وخلال الرحلان الكهربي ، تنتقل مواجهته إلى القطب الموجب. بناء صيغة micelle من sol.

المحلول. كما تم التأكيد أكثر من مرة ، يعتمد تكوين محلول غرواني على تفاعل التبادل الذي يؤدي إلى تكوين مرحلة مشتتة غير قابلة للذوبان: 2KI + Pb (NO 3) 2 = ↓ PbI 2 + 2 KNO 3.

إذا تحركت الأيونات المضادة للميلي أثناء الرحلان الكهربائي إلى القطب الموجب ، فإنها تكون سالبة الشحنة ، والأيونات الموجبة هي الأيونات المحددة المحتملة. وفقًا لقاعدة Peskov-Fajans ، بالنسبة لمرحلة PbI 2 المشتتة ، يمكن أن يكون هذا فقط كاتيونات الرصاص Pb 2+. ومن ثم فمن الواضح أن محلول نترات الرصاص Pb (NO 3) 2 يعمل كمثبت بالكهرباء و NO 3 - تصبح الأنيونات مضادة.

في ظل هذه الظروف ، يجب أن يكون مثبت الإلكتروليت زائدًا ، لذلك ،

C N (Pb (NO 3) 2 V (Pb (NO 3) 2> C N (KI) V (KI).

دعونا نحل عدم المساواة الناتجة فيما يتعلق بحجم محلول يوديد البوتاسيوم ، مع تذكر أن C N (KI) = C μ (KI) = 0.0025 مول / لتر.

الخامس (كي)< [С N (Pb(NO 3) 2 ·V(Pb(NO 3) 2 ]/C N (KI);

الخامس (كي)< (0,003·0,035)/0,0025 < 0,042 (л).

هذا يعني أنه يجب استخدام أقل من 42 مل من محلول يوديد البوتاسيوم 0.0025 مول / لتر لتحضير محلول يوديد الرصاص.

الصيغة الخاصة بالمذيلة الطاردة للماء من يوديد الرصاص سول هي:

إجابه: للحصول على محلول يوديد الرصاص مع حبيبات موجبة ومضادات سلبية ، يجب استخدام أقل من 42 مل من محلول KI ؛

سول ميسيل له طبيعة كارهة للماء ، تركيبته

([(m (PbI 2) nPb 2+ pH 2 O) 2 n + 2 (n-x) NO 3 - qH 2 O] 2 x + + 2xNO 3 - H 2 O) 0.

اكتب صيغة مذيلة كبريتات الباريوم محلول مشتق عن طريق تفاعل محلول كلوريد الباريوم مع زيادة طفيفة في محلول كبريتات الصوديوم؟

المحلول:

أساس الحصول على سول هو رد الفعل:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 ex. \ u003d 2 NaCl + Ba SO 4 ¯

شرط الحصول على sol هو فائض Na 2 SO 4 ، وهو مثبت سولار.

سيحتوي المحلول على أيونات الصوديوم وأيونات الكبريتات المتكونة أثناء تفكك كبريتات الصوديوم

Na 2 SO 4 \ u003d 2Na + + SO²⁻

يتم امتصاص أيونات الكبريتات على سطح الركام.

النواة الناتجة لجسيم غرواني:

[(BaSO 4) م ∙ nSO²⁻

النواة التي تحمل شحنة سالبة تجذب من المحلول أيونات الإشارة المعاكسة ، والتي تسمى المضادات. في حالتنا ، تعمل كاتيونات الصوديوم كمضادات.

صيغة micelle من sol الناتج:

([(BaSO 4) m nSO²⁻] 2 (n-x) Na +) 2x- 2xNa +

إلى أي قطب كهربائي ستتحرك جسيمات محلول سولار الناتج عن تفاعل نترات الفضة مع فائض من كلوريد الصوديوم؟

المحلول . عند خلط محاليل AgNO3 و NaCl izb. رد فعل يحدث

AgNO3 + NaCl (على سبيل المثال) = AgCl + NaNO3.

يتكون قلب جسيم محلول كلوريد الفضة الغرواني من مجموعة من الجزيئات (mAgCl) وأيونات الكلوريد المكونة للشحنة ، والتي تزيد في المحلول وتوفر الجسيمات الغروية بشحنة سالبة. المضادات هي أيونات الصوديوم المميهة.

صيغة ميسيل كلوريد الفضة هي:

[م(AgCl) ن Cl- ( ن - س) نا +] x – xنا +

يحتوي الجسيم الغرواني على شحنة سالبة ، مما يعني أنه سيتحرك نحو القطب الموجب الشحنة - الكاثود.

اكتب صيغ مذيلات المحاليل الغروية للمواد التالية:

أ) حمض السيليك: الركام م[Н2SiO3] ، المثبت الأيوني K2SiO3 ® 2K + + SiO32–

ب) هيدروسول الذهب: الركام م[Au] ، المثبت الأيوني NaAuO2 ® Na + + AuO2–

ج) ثاني أكسيد القصدير: الركام م، المثبت الأيوني K2SnO3 ® 2K + + SnO32–

المحلول:

أ)يحدث تكوين محلول من حمض السيليك عن طريق التفاعل

K 2 SiO 3 فائض + 2HCl \ u003d H 2 SiO 3 + 2KCl.

K 2 SiO 3 2K⁺ + SiO₃²⁻

على مجمع الجسيمات المحايد كهربائيًا (mH 2 SiO 3) ، يتم امتصاص أيونات العنصر الذي يمثل جزءًا من النواة. هذه هي أيونات HSiO 3 ، والتي تتشكل نتيجة للتحلل المائي لملح K 2 SiO 3:

K 2 SiO 3 + H 2 O KHSiO 3 + KOH أو في شكل أيوني

SiO 3 2− + H 2 O HSiO 3 + OH ‾.

يتم امتصاص HSiO 3 أيونات على سطح جسيمات السيليكا سول ، مما يمنحها شحنة سالبة. المضادات هي أيونات الهيدروجين المائي H +. صيغة ميسيل حمض السيليك:

{[(م H 2 SiO 3) ن HSiO 3 ‾ ( ن-س) H + ∙ ذ H2O] x − + x H + ∙ ض H2O).

ب)يحدث تكوين محلول مائي ذهبي تحت تأثير عامل مختزل على ملح حمض الذهب في وسط قلوي ضعيف:

2NaAuO 2 + 3HCHO + Na 2 CO 3 \ u003d 2Au + ZHCOONa + NaHCO 3 + H 2 O.

على تراكمات الجسيمات (mAu) ، يتم امتصاص أيونات العنصر الذي يشكل جزءًا من النواة. هذه هي أيونات AuO 2 ،

صيغة Sol micelle:

(م nAu²⁻ (n-x) Na⁺) x ⁻ xNa⁺

في)يحدث تكوين محلول ثاني أكسيد القصدير على النحو التالي:

K2SnO3 2K⁺ + SnO3²⁻

على مجموعة جسيمات متعادلة كهربائيًا (mSnO 2) ، يتم امتصاص أيونات عنصر يمثل جزءًا من النواة. هذه هي أيونات SnO 3 2‾:

K 2 SnO 3 SnO 3 2⁻ + 2K⁺

يتم امتصاص أيونات SnO 3 2‾ على سطح جسيمات سول ، مما يمنحها شحنة سالبة. العدادات هي أيونات K +. صيغة ميسيل لثاني أكسيد القصدير سول هي:

{[(م SNO2) ن SnO 3 2‾ (2 ن-س) K +] 2 − + xك +).