หัวข้อหลักของบทความนี้จะเป็นอนุภาคคอลลอยด์ ที่นี่เราจะพิจารณาแนวคิดและไมเซลล์ และยังทำความคุ้นเคยกับความหลากหลายของสายพันธุ์หลักของอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับคอลลอยด์ แยกจากกัน เราอาศัยคุณลักษณะต่างๆ ของคำศัพท์ที่อยู่ระหว่างการศึกษา แนวคิดส่วนบุคคลบางส่วน และอื่นๆ อีกมากมาย

บทนำ

แนวคิดของอนุภาคคอลลอยด์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับสารละลายต่างๆ พวกมันสามารถสร้างระบบไมโครเฮเทอโรจีเนียสและกระจายตัวได้หลากหลาย อนุภาคที่สร้างระบบดังกล่าวมักจะมีขนาดตั้งแต่หนึ่งถึงหนึ่งร้อยไมครอน นอกจากการมีพื้นผิวที่มีขอบเขตแยกอย่างชัดเจนระหว่างตัวกลางที่กระจายตัวและเฟสแล้ว อนุภาคคอลลอยด์ยังมีลักษณะเฉพาะด้วยคุณสมบัติของความเสถียรต่ำ และสารละลายเองก็ไม่สามารถก่อตัวได้เองตามธรรมชาติ การปรากฏตัวของโครงสร้างภายในและมิติที่หลากหลายทำให้เกิดวิธีการมากมายในการรับอนุภาค

แนวคิดของระบบคอลลอยด์

ในสารละลายคอลลอยด์ อนุภาคในรูปแบบที่สมบูรณ์ของระบบประเภทที่กระจัดกระจาย ซึ่งเป็นตัวกลางระหว่างสารละลายซึ่งกำหนดว่าเป็นจริงและหยาบ ในสารละลายเหล่านี้ หยด อนุภาค และแม้แต่ฟองสบู่ที่ก่อตัวเป็นเฟสที่กระจัดกระจายจะมีขนาดตั้งแต่หนึ่งถึงหนึ่งพันนาโนเมตร พวกมันถูกกระจายตามความหนาของตัวกลางที่กระจัดกระจาย ตามกฎแล้ว ต่อเนื่อง และแตกต่างจากระบบเดิมในองค์ประกอบและ/หรือสถานะของการรวมกลุ่ม เพื่อให้เข้าใจความหมายของหน่วยคำศัพท์ได้ดีขึ้น ควรพิจารณาเทียบกับพื้นหลังของระบบที่ก่อตัวขึ้น

การกำหนดคุณสมบัติ

ในบรรดาคุณสมบัติของสารละลายคอลลอยด์สามารถกำหนดคุณสมบัติหลักได้:

• การสร้างอนุภาคไม่รบกวนการผ่านของแสง
• คอลลอยด์โปร่งใสมีความสามารถในการกระจายรังสีของแสง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าเอฟเฟกต์ Tyndall
• ประจุของอนุภาคคอลลอยด์จะเหมือนกันสำหรับระบบกระจายตัว เนื่องจากไม่สามารถเกิดขึ้นในสารละลายได้ ในการเคลื่อนที่แบบบราวเนียน อนุภาคที่กระจัดกระจายไม่สามารถตกตะกอนได้ ซึ่งเกิดจากการบำรุงรักษาในสถานะบิน

ประเภทหลัก

หน่วยการจำแนกหลักของสารละลายคอลลอยด์:

• การแขวนลอยของอนุภาคของแข็งในก๊าซเรียกว่าควัน
• การแขวนลอยของอนุภาคของเหลวในก๊าซเรียกว่าหมอก
• ละอองลอยเกิดจากอนุภาคขนาดเล็กที่เป็นของแข็งหรือของเหลวที่แขวนลอยอยู่ในตัวกลางของแก๊ส
• ก๊าซแขวนลอยในของเหลวหรือของแข็งเรียกว่าโฟม
• อิมัลชันเป็นสารแขวนลอยของเหลวในของเหลว
• โซลเป็นระบบที่แยกย้ายกันไปของประเภท ultramicroheterogeneous
• เจลเป็นสารแขวนลอยของ 2 องค์ประกอบ ขั้นแรกสร้างกรอบสามมิติ ซึ่งช่องว่างจะเต็มไปด้วยตัวทำละลายที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำต่างๆ
• สารแขวนลอยของอนุภาคของแข็งในของเหลวเรียกว่าสารแขวนลอย

ในระบบคอลลอยด์เหล่านี้ ขนาดอนุภาคอาจแตกต่างกันไปมากขึ้นอยู่กับธรรมชาติของแหล่งกำเนิดและสถานะของการรวมกลุ่ม แต่ถึงแม้จะมีระบบจำนวนมากที่มีโครงสร้างต่างกัน แต่ระบบทั้งหมดนั้นเป็นคอลลอยด์

ความหลากหลายของอนุภาค

อนุภาคมูลฐานที่มีขนาดคอลลอยด์ตามประเภทของโครงสร้างภายในแบ่งออกเป็นประเภทต่อไปนี้:

1. สารแขวนลอย พวกเขายังเรียกว่าคอลลอยด์ที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ซึ่งไม่สามารถมีอยู่ได้ด้วยตัวเองในระยะเวลานาน
2. คอลลอยด์ประเภทไมเซลลาร์หรือที่เรียกกันว่ากึ่งคอลลอยด์
3. คอลลอยด์ชนิดย้อนกลับได้ (โมเลกุล)

กระบวนการสร้างโครงสร้างเหล่านี้แตกต่างกันมาก ซึ่งทำให้กระบวนการทำความเข้าใจโครงสร้างเหล่านี้ซับซ้อนขึ้นในระดับรายละเอียด ในระดับเคมีและฟิสิกส์ อนุภาคคอลลอยด์ซึ่งทำให้เกิดอนุภาคดังกล่าว มีรูปร่างและเงื่อนไขที่แตกต่างกันอย่างมากสำหรับกระบวนการสร้างระบบอินทิกรัล

คำจำกัดความของ suspensoids

สารแขวนลอยคือสารละลายที่มีธาตุโลหะและการแปรผันในรูปของออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ ซัลไฟด์ และเกลืออื่นๆ

อนุภาคที่ก่อตัวขึ้นทั้งหมดของสารข้างต้นมีโครงข่ายผลึกโมเลกุลหรือไอออนิก พวกมันก่อตัวเป็นเฟสของสารประเภทที่กระจัดกระจาย - สารแขวนลอย

คุณลักษณะที่โดดเด่นที่ทำให้สามารถแยกความแตกต่างจากสารแขวนลอยคือการมีดัชนีการกระจายตัวที่สูงขึ้น แต่เชื่อมต่อถึงกันโดยไม่มีกลไกการรักษาเสถียรภาพเพื่อความละเอียด

การย้อนกลับไม่ได้ของ suspensoids นั้นอธิบายได้จากความจริงที่ว่าตะกอนของกระบวนการนึ่งของพวกเขาไม่อนุญาตให้บุคคลได้รับโซลอีกครั้งโดยการสร้างการติดต่อระหว่างตัวตะกอนเองกับตัวกลางที่กระจายตัว suspensoids ทั้งหมดเป็นแบบ lyophobic ในสารละลายดังกล่าวเรียกว่าอนุภาคคอลลอยด์ที่เกี่ยวข้องกับโลหะและอนุพันธ์ของเกลือที่ถูกบดหรือควบแน่น

วิธีการได้มานั้นไม่ต่างจากสองวิธีที่ระบบที่กระจัดกระจายอยู่เสมอ:

1. การรับโดยการกระจายตัว (บดขยี้วัตถุขนาดใหญ่)
2. วิธีการควบแน่นของสารที่ละลายด้วยไอออนและโมเลกุล

การหาค่าไมเซลลาร์คอลลอยด์

ไมเซลลาร์คอลลอยด์เรียกอีกอย่างว่ากึ่งคอลลอยด์ อนุภาคที่สร้างขึ้นสามารถเกิดขึ้นได้หากมีประเภทสะเทินน้ำสะเทินบกเพียงพอ โมเลกุลดังกล่าวสามารถสร้างสารที่มีน้ำหนักโมเลกุลต่ำได้โดยการเชื่อมโยงเข้ากับมวลรวมของโมเลกุล - ไมเซลล์

โมเลกุลแอมฟิฟิลิกเป็นโครงสร้างที่ประกอบด้วยไฮโดรคาร์บอนเรดิคัลที่มีพารามิเตอร์และคุณสมบัติคล้ายกับตัวทำละลายที่ไม่มีขั้วและกลุ่มที่ชอบน้ำ ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าโพลาร์

ไมเซลล์เป็นการรวมตัวแบบพิเศษของโมเลกุลที่เว้นระยะห่างอย่างสม่ำเสมอซึ่งถูกยึดเข้าด้วยกันอย่างเด่นชัดผ่านการใช้แรงกระจัดกระจาย ไมเซลล์ก่อตัวขึ้น ตัวอย่างเช่น ในสารละลายที่เป็นน้ำของผงซักฟอก

ความมุ่งมั่นของคอลลอยด์โมเลกุล

คอลลอยด์โมเลกุลเป็นสารประกอบโมเลกุลสูงที่มีต้นกำเนิดจากธรรมชาติและสังเคราะห์ น้ำหนักโมเลกุลสามารถอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10,000 ถึงหลายล้าน ชิ้นส่วนโมเลกุลของสารดังกล่าวมีขนาดเท่ากับอนุภาคคอลลอยด์ โมเลกุลเองเรียกว่าโมเลกุลขนาดใหญ่

สารประกอบประเภทโมเลกุลสูงที่อยู่ภายใต้การเจือจางเรียกว่า จริง เป็นเนื้อเดียวกัน ในกรณีของการเจือจางอย่างรุนแรง พวกมันจะเริ่มปฏิบัติตามกฎหมายทั่วไปสำหรับสูตรผสมที่เจือจาง

การได้รับสารละลายคอลลอยด์ประเภทโมเลกุลเป็นงานที่ค่อนข้างง่าย เพียงพอที่จะสัมผัสกับตัวทำละลายที่เกี่ยวข้อง

รูปแบบไม่มีขั้วของโมเลกุลขนาดใหญ่สามารถละลายในไฮโดรคาร์บอน ในขณะที่รูปแบบขั้วสามารถละลายในตัวทำละลายที่มีขั้ว ตัวอย่างหลังคือการละลายของโปรตีนหลายชนิดในสารละลายของน้ำและเกลือ

สารเหล่านี้เรียกว่าย้อนกลับได้เนื่องจากการระเหยด้วยการเพิ่มส่วนใหม่ทำให้อนุภาคคอลลอยด์โมเลกุลอยู่ในรูปของสารละลาย กระบวนการละลายต้องผ่านขั้นตอนที่บวม เป็นคุณลักษณะเฉพาะที่แยกความแตกต่างของโมเลกุลคอลลอยด์กับพื้นหลังของระบบอื่นๆ ที่กล่าวถึงข้างต้น

ในกระบวนการของการบวม โมเลกุลที่สร้างตัวทำละลายจะแทรกซึมเข้าไปในความหนาที่เป็นของแข็งของพอลิเมอร์และด้วยเหตุนี้จึงผลักโมเลกุลขนาดใหญ่ออกจากกัน หลังเนื่องจากขนาดใหญ่เริ่มกระจายเป็นสารละลายอย่างช้าๆ ภายนอกสามารถสังเกตได้ด้วยการเพิ่มมูลค่าเชิงปริมาตรของพอลิเมอร์

อุปกรณ์ Micellar

ไมเซลล์ของระบบคอลลอยด์และโครงสร้างของมันจะง่ายต่อการศึกษาหากเราพิจารณาถึงกระบวนการขึ้นรูป ใช้สำหรับ AgI ในกรณีนี้ อนุภาคคอลลอยด์จะเกิดขึ้นระหว่างปฏิกิริยาต่อไปนี้:

AgNO 3 +KI à AgI↓+KNO 3

โมเลกุลซิลเวอร์ไอโอไดด์ (AgI) ก่อตัวเป็นอนุภาคที่ไม่ละลายน้ำ ซึ่งภายในผลึกตาข่ายจะก่อตัวขึ้นจากไอออนบวกของเงินและไอออนของไอโอดีน

อนุภาคที่เกิดขึ้นในขั้นต้นมีโครงสร้างอสัณฐาน แต่เมื่อเกิดการตกผลึกแบบค่อยเป็นค่อยไป พวกมันจึงมีลักษณะถาวร

หากเราใช้ AgNO 3 และ KI ในปริมาณที่เท่ากัน อนุภาคผลึกจะเติบโตและมีขนาดที่สำคัญ เกินกว่าขนาดของอนุภาคคอลลอยด์เอง แล้วตกตะกอนอย่างรวดเร็ว

หากคุณใช้สารตัวใดตัวหนึ่งมากเกินไปคุณสามารถสร้างตัวกันโคลงได้ซึ่งจะรายงานความคงตัวของอนุภาคคอลลอยด์ของซิลเวอร์ไอโอไดด์ ในกรณีของ AgNO 3 มากเกินไป สารละลายจะมีซิลเวอร์ไอออนบวกและ NO 3 - มากกว่า สิ่งสำคัญคือต้องรู้ว่ากระบวนการสร้างตะแกรงคริสตัล AgI เป็นไปตามกฎของ Panet-Fajans ดังนั้นจึงสามารถดำเนินการได้เฉพาะเมื่อมีไอออนที่ประกอบเป็นสารนี้ซึ่งในสารละลายนี้จะแสดงด้วยไอออนเงิน (Ag +)

ไอออน Argentum ที่เป็นบวกจะยังคงเสร็จสมบูรณ์ที่ระดับการก่อตัวของตาข่ายผลึกของนิวเคลียส ซึ่งรวมอยู่ในโครงสร้างไมเซลล์อย่างแน่นหนาและสื่อสารศักย์ไฟฟ้า ด้วยเหตุนี้เองที่ไอออนที่ใช้ในการสร้างโครงข่ายนิวเคลียร์ให้เสร็จสมบูรณ์จึงเรียกว่าไอออนที่กำหนดศักยภาพได้ ในระหว่างการก่อตัวของอนุภาคคอลลอยด์ - ไมเซลล์ - มีคุณสมบัติอื่น ๆ ที่กำหนดกระบวนการอย่างใดอย่างหนึ่ง อย่างไรก็ตาม ทุกสิ่งได้รับการพิจารณาที่นี่ด้วยการกล่าวถึงองค์ประกอบที่สำคัญที่สุด

แนวคิดบางอย่าง

คำว่าอนุภาคคอลลอยด์มีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับชั้นการดูดซับ ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกันกับไอออนของชนิดที่เป็นตัวกำหนดศักย์ไฟฟ้า ระหว่างการดูดซับปริมาณรวมของเคาน์เตอร์ไอออน

แกรนูลเป็นโครงสร้างที่เกิดจากแกนกลางและชั้นดูดซับ มีศักย์ไฟฟ้าเท่ากับเครื่องหมายเดียวกับศักย์ E แต่ค่าของมันจะน้อยกว่าและขึ้นอยู่กับค่าเริ่มต้นของตัวนับในชั้นการดูดซับ

การยึดเกาะของอนุภาคคอลลอยด์เป็นกระบวนการที่เรียกว่าการแข็งตัวของเลือด ในระบบกระจายตัวจะนำไปสู่การก่อตัวของอนุภาคขนาดใหญ่จากอนุภาคขนาดเล็ก กระบวนการนี้มีลักษณะเฉพาะโดยการทำงานร่วมกันระหว่างส่วนประกอบโครงสร้างขนาดเล็กเพื่อสร้างโครงสร้างการแข็งตัวของเลือด

โครงสร้างของสารละลายคอลลอยด์

สารละลายคอลลอยด์ -ระบบจุลภาคที่อนุภาคผ่านตัวกรองกระดาษแต่ไม่ผ่านเยื่อหุ้มของสัตว์และถูกมองผ่านกล้องจุลทรรศน์อัลตราไมโครสโคป

อนุภาคคอลลอยด์มีโครงสร้างที่ซับซ้อน: ประกอบด้วยนิวเคลียส ไอออนที่สร้างประจุ และเคาน์เตอร์ไอออน

อนุภาคคอลลอยด์เกิดจาก กฎ Peskov-Faience: บนพื้นผิวที่เป็นของแข็งใดๆ ของนิวเคลียส ไอออนเหล่านั้นส่วนใหญ่จะถูกดูดซับซึ่งมีการจัดกลุ่มอะตอมเดียวกันกับนิวเคลียสและมีส่วนเกิน

ตัวอย่างเช่น เมื่อเติมลงในสารละลาย

KJ + AgNO 3 → AgJ↓ + KNO 3

ก) เกิน KJ– เกิดไมเซลล์ที่มีประจุลบของแกรนูลขึ้น

( ม.(AgJ) nJ - (n-x)K + ) x - x K +

ม.(AgJ) - เคอร์เนล

nJ - (n-x)K + - ชั้นดูดซับของเคาน์เตอร์

X K + - ชั้นการแพร่กระจายของเคาน์เตอร์

nJ - ไอออนที่กำหนดศักยภาพ

( ม.(AgJ) nJ - (n-x)K + ) x - - แกรนูล

( ม.(AgJ) nJ - (n-x)K + ) x - x K + - ไมเซลล์

ข) เกิน AgNO 3– เกิดไมเซลล์ที่มีประจุบวกของแกรนูลขึ้น

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

ไอออนที่กำหนดประจุของอนุภาคคอลลอยด์เรียกว่า การกำหนดศักยภาพนิวเคลียสที่มีไอออนกำหนดศักยภาพจะดึงดูดไอออนของสิ่งแวดล้อมที่มีประจุตรงข้ามซึ่งมีอยู่ในสารละลายใน ส่วนเกิน.เคาน์เตอร์ไอออนบางตัวสร้างชั้นการดูดซับ ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งสร้างชั้นการแพร่ แกนที่มีไอออนกำหนดศักย์ไฟฟ้าและชั้นดูดซับของเคาน์เตอร์ไอออนเรียกว่า เม็ดและเรียกว่าเม็ดที่มีเคาน์เตอร์ของชั้นการแพร่กระจาย มิเชล

ค่าไฟฟ้าต่อนับ อนุภาคเกิดขึ้นจากการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของสารในเฟสที่กระจายตัวหรือเนื่องจากการดูดซับไอออนแบบเลือก สามารถตรวจพบการมีอยู่ของค่าใช้จ่ายโดยผ่านเงินเดิมพัน ระบบนี้เป็นกระแสคงที่ภายใต้อิทธิพลของอนุภาคจะเคลื่อนไปที่อิเล็กโทรด การเคลื่อนที่ของอนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายภายใต้การกระทำของกระแสไฟฟ้าเรียกว่า อิเล็กโตรโฟรีซิส

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ไม่มี อนุภาคสามารถเป็นกลาง -

( m(AgJ) nJ - (n-x)K + ) 0 – สถานะไอโซอิเล็กทริก ไม่เสถียร ไมเซลล์ถูกทำลายได้ง่าย

2. คุณสมบัติของสารละลายคอลลอยด์ สารละลายคอลลอยด์เรียกว่า โซลตามลักษณะของปฏิกิริยาของตัวกลางการกระจายตัวกับเฟสที่กระจัดกระจาย

โซลี ไลโอฟิลิก -ทำปฏิกิริยากับน้ำได้ดี (สารละลายกาว เจลาติน โปรตีน แป้ง สบู่)

โซลี ไม่ชอบน้ำ- มีปฏิกิริยาเล็กน้อยหรือไม่ทำปฏิกิริยากับตัวทำละลาย (สารละลายของซัลไฟด์บางชนิด, ไฮดรอกไซด์ของโลหะในน้ำ)

ถ้าตัวทำละลายเป็นน้ำ จะเรียกว่า โซล ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ

คุณสมบัติ:

1. จลนพลศาสตร์ระดับโมเลกุล - เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของอนุภาค (การแพร่กระจาย) ที่วุ่นวาย

2. คุณสมบัติทางไฟฟ้า - เมื่อกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน แกรนูลที่มีประจุ “+” จะเคลื่อนไปทางแคโทด “-” จะเคลื่อนไปทางแอโนด

3. ออปติคอล - เมื่อแสงที่มองเห็นถูกส่งผ่าน อนุภาคของเฟสที่กระจัดกระจายของระบบคอลลอยด์จะกระจายแสงที่ตกกระทบบนพวกมัน แสงที่กระจัดกระจายก่อตัวเป็นเสารอบ อนุภาคสนามเรืองแสง ไมเซลล์ที่เรืองแสงเองจะกลายเป็นแหล่งกำเนิดแสงและเกิดกรวยเรืองแสงขึ้นในสารละลาย ดังนั้น สารละลายคอลลอยด์ส่วนใหญ่จะมีแสงเป็นสีน้ำเงินเมื่อสังเกตในแสงที่กระจัดกระจายด้านข้าง และเป็นสีแดงในแสงที่ส่องผ่าน

4. การแข็งตัวของเลือด peptization การตกตะกอน

กระบวนการจับตัวเป็นก้อนนี่คือการขยาย (ติดกัน) ของการนับ อนุภาคภายใต้อิทธิพลของปัจจัยต่างๆ หรือผ่านไปเองตามธรรมชาติ

ในกรณีนี้ โซลที่แช่เยือกแข็งจะกลายเป็นเจล และโซลที่ไม่ชอบน้ำจะกลายเป็นผง

ปัจจัยที่ทำให้เกิดการแข็งตัวของเลือด:

- อุณหภูมิ -ความร้อนจะขจัดประจุเนื่องจากการเสริมความแข็งแกร่งของอนุภาคและการทำลายเปลือกไฮเดรตของโซล

- การเติมอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยไอออนที่มีประจุตรงข้ามกับอนุภาคคอลลอยด์

ปริมาณอิเล็กโทรไลต์ขั้นต่ำที่ต้องเติมลงในโซล 1 ลิตรเพื่อให้เกิดการแข็งตัวเรียกว่า เกณฑ์การแข็งตัวของเลือด (γ)

ให้เราหันไปดูปรากฏการณ์อื่นเมื่อตำแหน่งของประจุถูกกำหนดโดยศักยภาพที่สร้างขึ้นในระดับหนึ่งโดยตัวประจุเอง ผลกระทบนี้จำเป็นต่อพฤติกรรมของคอลลอยด์ คอลลอยด์คือสารแขวนลอยของอนุภาคที่มีประจุขนาดเล็กในน้ำ แม้ว่าอนุภาคเหล่านี้จะมีขนาดเล็กมาก แต่ก็ยังมีขนาดใหญ่มากเมื่อเทียบกับอะตอม หากอนุภาคคอลลอยด์ไม่ถูกประจุ พวกมันมักจะจับตัวเป็นก้อน (ผสาน) เป็นก้อนขนาดใหญ่ แต่เมื่อถูกตั้งข้อหา พวกเขาผลักไสซึ่งกันและกันและยังคงถูกระงับ หากเกลือยังคงละลายในน้ำ เกลือจะแยกตัวออกจากกัน (กระจาย) เป็นไอออนบวกและประจุลบ (สารละลายของไอออนดังกล่าวเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์) ไอออนลบจะดึงดูดอนุภาคคอลลอยด์ (เราคิดว่าประจุเป็นบวก) และไอออนบวกจะถูกขับไล่ เราจำเป็นต้องรู้ว่าไอออนที่อยู่รอบๆ อนุภาคคอลลอยด์แต่ละอนุภาคกระจายตัวในอวกาศอย่างไร

เพื่อให้แนวคิดชัดเจนขึ้น ให้พิจารณาเฉพาะกรณีมิติเดียว ลองนึกภาพอนุภาคคอลลอยด์เป็นลูกบอลขนาดใหญ่มาก (เมื่อเทียบกับอะตอม!) จากนั้นเราสามารถพิจารณาส่วนเล็ก ๆ ของพื้นผิวเป็นระนาบ (โดยทั่วไป เมื่อพยายามทำความเข้าใจปรากฏการณ์ใหม่ ควรทำความเข้าใจในแบบจำลองที่เรียบง่ายที่สุด และเมื่อเข้าใจแก่นแท้ของปัญหาแล้ว ก็ควรค่าแก่การคำนวณที่แม่นยำยิ่งขึ้น)

สมมุติว่าการกระจายตัวของไอออนจะสร้างความหนาแน่นของประจุและศักย์ไฟฟ้า ซึ่งสัมพันธ์กันโดยกฎไฟฟ้าสถิต หรือในกรณีหนึ่งมิติตามกฎหมาย

ไอออนจะถูกกระจายในสนามอย่างไรถ้าศักยภาพเป็นไปตามสมการนี้? คุณสามารถค้นหาโดยใช้หลักการของกลศาสตร์สถิติ คำถามคือจะตรวจสอบอย่างไร เพื่อให้ความหนาแน่นประจุที่ตามมาจากกลศาสตร์ทางสถิติเป็นไปตามเงื่อนไข (7.28) ด้วย?

ตามกลศาสตร์ทางสถิติ (ดูประเด็นที่ 4 ตอนที่ 40) อนุภาคที่อยู่ในสภาวะสมดุลทางความร้อนในสนามของแรงจะกระจายในลักษณะที่ความหนาแน่นของอนุภาคที่มีพิกัดถูกกำหนดโดยสูตร

, (7.29)

โดยที่พลังงานศักย์อยู่ที่ไหน คือค่าคงที่ Boltzmann และเป็นอุณหภูมิสัมบูรณ์

สมมติว่าไอออนทั้งหมดมีประจุไฟฟ้าเท่ากัน บวกหรือลบ ที่ระยะห่างจากพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ ไอออนบวกจะมีพลังงานศักย์

ความหนาแน่นของไอออนบวกมีค่าเท่ากับ

,

และความหนาแน่นของลบ

ความหนาแน่นของประจุทั้งหมด

,

(7.30)

แทนที่ด้วย (7.28) เราจะเห็นว่าศักยภาพต้องเป็นไปตามสมการ

(7.31)

สมการนี้แก้ได้ในรูปแบบทั่วไป [คูณทั้งสองข้างด้วยและรวมส่วน ] แต่เพื่อให้ปัญหาง่ายขึ้นต่อไป เราจำกัดตัวเราที่นี่เฉพาะกรณีจำกัดของศักย์ต่ำหรืออุณหภูมิสูงเท่านั้น ความเล็กสอดคล้องกับสารละลายเจือจาง เลขชี้กำลังนั้นเล็กและเราสามารถนำ

(7.32)

สมการ (7.31) ให้

(7.33)

สังเกตว่าตอนนี้มีเครื่องหมายบวกอยู่ทางด้านขวา (วิธีแก้ปัญหาไม่ใช่การแกว่ง แต่เป็นเลขชี้กำลัง)

สารละลายทั่วไป (7.33) มีรูปแบบ

, (7.34)

ค่าคงที่และถูกกำหนดจากเงื่อนไขเพิ่มเติม ในกรณีของเราจะต้องเป็นศูนย์ไม่เช่นนั้นศักยภาพของวัตถุขนาดใหญ่จะเปลี่ยนเป็นอนันต์ ดังนั้น,

ศักยภาพที่บนพื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์อยู่ที่ไหน

ศักยภาพลดลงตามปัจจัยเมื่อย้ายออก (รูปที่ 7.7) จำนวนนี้เรียกว่าความยาว Debye; เป็นการวัดความหนาของเปลือกไอออนที่ล้อมรอบอนุภาคที่มีประจุขนาดใหญ่ในอิเล็กโทรไลต์ สมการ (7.36) ระบุว่าเปลือกจะบางลงเมื่อความเข้มข้นของไอออนเพิ่มขึ้นหรืออุณหภูมิลดลง

รูปที่ 7.7 การเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้นที่พื้นผิวของอนุภาคคอลลอยด์ คือความยาวของเดบเบ้

ค่าคงที่ใน (7.36) นั้นหาได้ง่ายหากทราบค่าที่พื้นผิว a บนพื้นผิวของอนุภาคที่มีประจุ เรารู้ว่า

(7.37)

เรากล่าวว่าอนุภาคคอลลอยด์ไม่เกาะติดกันเนื่องจากแรงผลักไฟฟ้า แต่ตอนนี้เราเห็นว่าไม่ไกลจากพื้นผิวของอนุภาคเนื่องจากเปลือกไอออนิกที่ปรากฏขึ้นรอบ ๆ สนามจึงลดลง ถ้าเปลือกบางพอ อนุภาคก็จะมีโอกาสชนกัน จากนั้นพวกมันก็จะเกาะติดกัน คอลลอยด์ก็จะจับตัวและหลุดออกจากของเหลว จากการวิเคราะห์ของเราเป็นที่ชัดเจนว่าหลังจากเติมเกลือในปริมาณที่เหมาะสมลงในคอลลอยด์แล้ว การตกตะกอนจะเริ่มขึ้น กระบวนการนี้เรียกว่า "การทำเกลือคอลลอยด์"

อีกตัวอย่างหนึ่งที่น่าสนใจคือผลของการละลายของเกลือต่อการตกตะกอนของโปรตีน โมเลกุลโปรตีนเป็นสายโซ่กรดอะมิโนที่ยาว ซับซ้อน และยืดหยุ่นได้ มันมีประจุที่นี่และที่นั่น และในบางครั้งประจุของเครื่องหมายเดียว กล่าวคือ เชิงลบ ถูกกระจายไปทั่วทั้งห่วงโซ่ อันเป็นผลมาจากการผลักกันของประจุลบทำให้สายโปรตีนยืดตรง หากยังมีโมเลกุลของสายโซ่ที่คล้ายกันอยู่ในสารละลาย พวกมันจะไม่เกาะติดกันเนื่องจากแรงผลักแบบเดียวกัน นี่คือลักษณะที่โมเลกุลของสายโซ่แขวนลอยปรากฏในของเหลว แต่มันก็คุ้มค่าที่จะเติมเกลือที่นั่นเนื่องจากคุณสมบัติของสารแขวนลอยจะเปลี่ยนไป ความยาวของ Debye จะลดลง โมเลกุลจะเริ่มเข้าหากันและม้วนตัวเป็นเกลียว และถ้ามีเกลือมาก โมเลกุลของโปรตีนก็จะเริ่มตกตะกอน มีปรากฏการณ์ทางเคมีอื่นๆ อีกมากมายที่สามารถเข้าใจได้จากการวิเคราะห์กำลังไฟฟ้า

1 . แคลเซียมฟลูออไรด์โซลได้มาจากการผสมสารละลายโซเดียมฟลูออไรด์ 32 มล. กับความเข้มข้นของโมลาร์ NaF เท่ากับ 8.0·10 -3 โมล/ลิตร และสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ 25 มล. ที่มีความเข้มข้น 2 โมลาร์ของ CaCl เท่ากับ 9.6·10 -3 โมล/ลิตร เขียนสูตรไมเซลล์ของโซลที่ได้รับ ระบุส่วนประกอบทั้งหมด กำหนดชนิดของคอลลอยด์ สัญลักษณ์ของประจุของแกรนูลของอนุภาคโซลคอลลอยด์ และทิศทางการเคลื่อนที่ในสนามไฟฟ้า

วิธีการแก้. เมื่อทราบความเข้มข้นของโมลาร์ของสารละลาย NaF และ CaCl 2 เราจะกำหนดปริมาณของโซเดียมฟลูออไรด์ ν (NaF) และแคลเซียมคลอไรด์ ν (СаСl 2) สารที่เข้าสู่ปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนตามสมการ

2NaF + CaCl 2 \u003d ↓CaF 2 + 2NaCl:

ν(NaF) \u003d Cμ (NaF) V (NaF) \u003d (8.0 10 -3 mol / l) (32 10 -3 l) \u003d 2.56 10 -4 โมล

ν (CaCl 2) \u003d Cμ (CaCl 2) V (CaCl 2) \u003d (9.6 10 -3 mol / l) (25 10 -3 l) \u003d 2.4 10 -4 mol

จากสมการปฏิกิริยา สารมีปฏิกิริยาต่อกันในอัตราส่วน ν (NaF): ν (CaCl 2) \u003d 2: 1 และจากการคำนวณข้างต้น จะเห็นได้ว่า ν (NaF): ν (CaCl 2 ) \u003d (2.56 10 - 4) / (2.4 10 -4) \u003d 1.07: 1 เช่น สารละลายมีแคลเซียมคลอไรด์ส่วนเกิน ซึ่งในกรณีนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกันโคลงไมเซลล์คอลลอยด์ เนื่องจากตามสภาพของปัญหา เรากำลังพูดถึงสารละลายที่เป็นน้ำของเกลือที่มีปฏิสัมพันธ์กัน ไอออนทำให้คงตัว (Ca + และ Cl -) จะถูกไฮเดรท กล่าวคือ ล้อมรอบด้วยโมเลกุลตัวทำละลาย H 2 O ในเวลาเดียวกัน เชื้อโรคอนุภาคคอลลอยด์ที่เกิดจากโมเลกุลที่ไม่ละลายน้ำ แคลเซียมฟลูออไรด์ CaF2เป็นสารผลึกไม่ดูดซับน้ำ จากที่นี่ ข้อสรุปแรก– อนุภาคคอลลอยด์คือ ไม่ชอบน้ำ.

ไอออนของโคลงที่ยีนใกล้เคียงกับองค์ประกอบของตัวอ่อน (ตามกฎ Peskov-Fajans) คือ Ca 2+ แคลเซียมไอออน จากนี้ไปเราทำ ข้อสรุปที่สอง – ไอออนที่กำหนดศักย์ไฟฟ้าจะมีไอออน Ca 2+ ρH 2 Oและด้วยเหตุนี้ เม็ดไมเซลล์คอลลอยด์ จะถูกประจุบวก, เช่น. ในสนามไฟฟ้าจะ ย้ายไปที่แคโทด.

เคาน์เตอร์ไฮเดรตคลอไรด์ไอออนของโคลงทำหน้าที่ในสารละลายนี้ 2Cl - (q + ℓ) H 2 Oซึ่งอยู่รอบนิวเคลียส สองชั้น: อันแรกคือการดูดซับ ประกอบด้วย 2Cl - ·qH 2 O ที่สองคือการกระจาย โครงสร้างของมันคือ 2Cl - ·ℓH 2 O

ตอนนี้ เราสามารถเขียนสูตรไมเซลลาร์ของอนุภาคแคลเซียมฟลูออไรด์โซล:

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

ศักยภาพ- |เชื้อโรค _| การดูดซับ ชั้นกระจาย ชั้น

กำหนด | นิวเคลียส| ตอบโต้

และเขา | เม็ด |

| มิเชล|

อย่างที่คุณเห็น เม็ดโซล CaF 2 ในกรณีนี้มีประจุบวก และเมื่อใช้สนามไฟฟ้า แกรนูลจะเคลื่อนไปทางอิเล็กโทรดที่มีประจุลบ (แคโทด) และเคาน์เตอร์ของชั้นกระจาย (2xCl - ℓH 2 O ) จะเคลื่อนเข้าหาอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก (แอโนด)

ตอบ: เกิดโซลที่ไม่ชอบน้ำ แกรนูลมีประจุบวก เคลื่อนที่ภายใต้การกระทำของสนามไฟฟ้าไปยังแคโทด

2 . แบเรียมซัลเฟตได้มาจากการผสมสารละลายแบเรียมไนเตรตและกรดซัลฟิวริกในปริมาณที่เท่ากัน เขียนสูตรสำหรับ sol micelle ซึ่งแกรนูลเคลื่อนไปที่ขั้วบวกในสนามไฟฟ้า ตอบคำถามว่าความเข้มข้นของโมลาร์เริ่มต้นของอิเล็กโทรไลต์จะเท่ากันหรือไม่ ระบุลักษณะและโครงสร้างของโซลมิเซลล์

วิธีการแก้. เฟสที่กระจายตัวที่ไม่ละลายน้ำในสารละลายคอลลอยด์ที่เกิดขึ้นจากการผสมสารละลายของ Ba (NO 3) 2 และ H 2 SO 4 จะเป็นผลึกแบเรียมซัลเฟตตามปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน

Ba(NO 3) 2 + H 2 SO 4 = ↓BaSO 4 + 2HNO 3 .

เนื่องจากเฟสที่กระจายตัวมีโครงสร้างที่เป็นผลึก ไมเซลล์ที่ก่อตัวขึ้นจากเบสจึงไม่ชอบน้ำ ถ้าแกรนูลเคลื่อนไปที่แอโนด แสดงว่ามีประจุลบ ดังนั้น เฉพาะแอนไอออนไฮเดรต SO 4 2-·pH 2 O (กฎ Peskov-Faience) เท่านั้นที่สามารถกำหนดอิออนได้ เป็นที่ชัดเจนว่าโปรตอนไฮเดรต 2Н + ·(q+ℓ)H 2 O ทำหน้าที่เป็นเคาน์เตอร์เช่น กรดซัลฟิวริกเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้คงตัว ซึ่งหมายความว่าความเข้มข้นในระบบนี้ควรจะมากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับความเข้มข้นของสารละลายแบเรียมไนเตรต: С μ (H 2 SO 4) > С μ (Ba (NO 3) 2 .

โดยคำนึงถึงการวิเคราะห์ที่ดำเนินการ เราสร้างสูตรสำหรับไมเซลล์ของแบเรียมซัลเฟตที่ไม่ชอบน้ำ:

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

ศักยภาพ- | เชื้อโรค | การดูดซับ ชั้นกระจาย ชั้น

กำหนด | นิวเคลียส| ตอบโต้

และเขา| เม็ด |

| มิเชล|

ตอบ: แบเรียมซัลเฟตที่ไม่ชอบน้ำ, เม็ดมีประจุลบ, ในสารละลาย С μ (H 2 SO 4) > С μ (Ba (NO 3) 2 .

3 . ไอรอนไฮดรอกไซด์โซล (3) ได้จากการเติมสารละลายเหล็กคลอไรด์ 15 มล. (3) ด้วยสัดส่วนมวลของ FeCl 3 เท่ากับ 2% ถึง 85 มล. ของน้ำกลั่นเดือด เกิดจากการไฮโดรไลซิสบางส่วน ของเกลือตามสมการดังนี้

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

เขียนสูตรที่เป็นไปได้ของ Fe(OH) 3 sol micelles โดยคำนึงถึงว่าไอออนต่อไปนี้มีอยู่ในสารละลายระหว่างการก่อตัวของอนุภาคไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (3) Fe 3+ , FeO + , H + , Cl - , OH - . ในกรณีนี้ ไอออนทั้งหมดจะถูกไฮเดรทโดยโมเลกุลของตัวทำละลาย

วิธีการแก้. ตามสมการการไฮโดรไลซิสที่ให้ไว้ในข้อความแสดงปัญหา การก่อตัวของเหล็กไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ (3) จะสอดคล้องกับอัตราส่วน Cμ(Fe 3+):Cμ(OH -) = ν(Fe 3+):ν(OH -) = 1:3.

ให้เรากำหนดปริมาณของสารของผู้เข้าร่วมแต่ละคนในกระบวนการไฮโดรไลซิส ตามข้อมูลในตารางที่ 3 ของภาคผนวกหมายเลข 10 ความหนาแน่นของสารละลาย 2% ของเฟอร์ริกคลอไรด์ (3) ภายใต้สภาวะปกติคือ 1.015 g/cm 3 การพึ่งพามวลของ FeCl 3 และเศษส่วนของมวล ω (FeCl 3) ถูกกำหนดจากอัตราส่วน m (FeCl 3) \u003d ω (FeCl 3) V p-ra (FeCl 3) ρ p-ra (FeCl 3) . ในทางกลับกัน ปริมาณของสารเกลือ ν (FeCl 3) \u003d m (FeCl 3) / M (FeCl 3) โดยที่ M (FeCl 3) คือมวลโมลาร์ของเหล็กคลอไรด์ จะเท่ากับ M (FeCl 3) \u003d 56 + 3 35 .5 = 162.5 กรัม/โมล จากที่นี่ เราได้รับสูตรการคำนวณสำหรับกำหนดปริมาณของสารเกลือ และด้วยเหตุนี้ปริมาณของสารของไอออน Fe 3+ ที่เข้าสู่ปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส:

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

มาทำการคำนวณที่สอดคล้องกันและรับ:

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

เพื่อตรวจสอบความเข้มข้น Cμ และปริมาณของสาร ν ของ OH ไฮดรอกไซด์ไอออน ให้ระลึกถึงกฎของผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำ มันระบุว่าในสารละลายที่เป็นกลางความเข้มข้นของโมลาร์ของไอออน H + และ OH จะเท่ากันและไม่เกิน 1 10 -7 mol / l ในระหว่างการไฮโดรไลซิส ตามสมการในสภาวะของปัญหา ความเข้มข้นของ OH จะยิ่งน้อยลง (การไฮโดรไลซิสนำไปสู่การทำให้เป็นกรดของสารละลาย) แม้ว่าเราจะถือว่ามีน้ำบริสุทธิ์ 100 มล. อยู่ในระบบของเรา แต่ก็จะมี OH - ไอออนไม่เกิน 1·10 -7 โมล

ดังนั้น ไม่ว่าในกรณีใดๆ น้ำจะไม่สามารถทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่เสถียรในการก่อตัวของไมเซลล์ของเหล็กไฮดรอกไซด์ (3) (เป็นแหล่งของไอออน OH– และ H+) แต่ไอออนอื่น ๆ - Fe 3+ , FeO + , Cl - สามารถมีส่วนร่วมในการทำให้อนุภาคคอลลอยด์มีเสถียรภาพ จากการพิจารณาเหล่านี้ เราสร้างสูตรที่เป็นไปได้สองสูตรสำหรับโซลไมเซลล์ ในขณะที่อย่าลืมว่าไอรอนไฮดรอกไซด์เป็นสารอสัณฐาน ดังนั้นจึงดูดซับโมเลกุลตัวทำละลายอย่างแข็งขัน ซึ่งหมายความว่าไมเซลล์ที่เป็นไปได้ทั้งสองจะมีลักษณะชอบน้ำ

กรณีที่ 1): ไอออนที่กำหนดศักย์ - Fe 3+ pH 2 O; ปฏิกิริยา - 3Cl - (q + ℓ) H 2 O. ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ สูตรของไมเซลล์ที่ชอบน้ำของ Fe (OH) 3 โซลจะมีลักษณะดังนี้: ([(m (Fe (OH)) 3 rH 2 O nFe 3 + pH 2 O) 3 n+ 3(n-x)Cl - qH 2 O] 3 x+ + 3xCl - ℓH 2 O) 0.

กรณีที่ 2): ไอออนที่กำหนดศักย์ - FeO + pH 2 O; counterions - Cl - (q + ℓ) H 2 O. Hydrophilic micelle สูตรของมัน

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

ในทั้งสองกรณี แกรนูลมีประจุบวกและเคลื่อนเข้าหาแคโทดในสนามไฟฟ้า

ตอบ: การเกิดที่เป็นไปได้ของไมเซลล์ที่ชอบน้ำสองตัวที่มีแกรนูลที่มีประจุบวก

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

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

4 . สามารถรับซอลสีน้ำเงินปรัสเซียนได้โดยการทำปฏิกิริยากับสารละลายเจือจางของเหล็ก (3) คลอไรด์และโพแทสเซียมเฟอริไซยาเนต K 4 ในปริมาณที่ไม่เท่ากัน เขียนสูตรสำหรับ micelles ของ hydrophobic sols โดยคำนึงถึงว่าไอออนเชิงซ้อนนั้นได้รับความชุ่มชื้นด้วยแรงแบบเดียวกับของธรรมดา

วิธีการแก้. การก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนที่นำไปสู่การก่อตัวของเฟสที่ไม่ละลายน้ำ:

4FeCl 3 + 3K 4 = ↓Fe 4 3 + 12KCl

อนุภาคที่ไม่ละลายน้ำของ hexacyanoferrate (2) เหล็ก (3) ก่อให้เกิดคอลลอยด์นิวเคลียสและไม่ชอบน้ำเพราะ สสารมีโครงสร้างเป็นผลึก แอนไอออนไฮเดรต 4- pH 2 O หรือไฮเดรต cations Fe 3+ pH 2 O ขึ้นอยู่กับว่าเกลือชนิดใดสามารถทำหน้าที่เป็นไอออนที่กำหนดศักย์ไฟฟ้าได้ ดังนั้น ปฏิกิริยาตอบโต้จะอยู่ในกรณีที่แตกต่างกันทั้ง 4K + (q + ℓ)H 2 O หรือ 4Cl - (q+ℓ)H 2 O

จากการวิเคราะห์ที่ดำเนินการ เราจะเขียนสูตรสำหรับไมเซลล์ที่เป็นไปได้:

a) C N K 4 > C N FeCl 3 จากนั้น

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

ข) ซีเอ็นเค 4< С N FeCl 3 , тогда

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

แม้ว่าไมเซลล์ทั้งสองจะไม่ชอบน้ำ แต่ประจุของแกรนูลของพวกมันกลับตรงกันข้ามในเครื่องหมาย หากสารละลายผสมกันในปริมาณที่เท่ากัน ประจุจะได้รับการชดเชยในขั้นตอนของการเกิดเม็ดเล็ก และไมเซลล์จะจับตัวเป็นก้อน (จะถูกทำลาย)

ตอบ: สูตรของไมเซลล์ที่เกิดขึ้นในสองกรณีที่แตกต่างกันมีรูปแบบ:

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

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

5 . คำนวณปริมาตรของสารละลาย 0.0025 M. KI ที่จะเพิ่มเป็น 0.035 L ที่ 0.003 N. สารละลายของ Pb(NO 3) 2 เพื่อให้ได้สารละลายที่ไม่ชอบน้ำของตะกั่วไอโอไดด์ และระหว่างอิเล็กโตรโฟรีซิส ตัวนับจะเคลื่อนไปที่แอโนด สร้างสูตรไมเซลล์ของโซล

วิธีการแก้. ตามที่ได้เน้นย้ำมากกว่าหนึ่งครั้ง การก่อตัวของสารละลายคอลลอยด์ขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนที่นำไปสู่การก่อตัวของเฟสที่ไม่ละลายน้ำ: 2KI + Pb(NO 3) 2 = ↓PbI 2 + 2 KNO 3 .

ถ้าปฏิกิริยาของไมเซลล์ระหว่างอิเล็กโตรโฟรีซิสเคลื่อนไปที่แอโนด พวกมันจะถูกประจุลบ และไอออนบวกจะเป็นไอออนที่กำหนดศักย์ไฟฟ้า ตามกฎ Peskov-Fajans สำหรับเฟส PbI 2 ที่กระจัดกระจาย มีเพียงตะกั่วไอออนบวก Pb 2+ เท่านั้นที่สามารถเป็นเช่นนี้ได้ ดังนั้นจึงเป็นที่ชัดเจนว่าสารละลายตะกั่วไนเตรต Pb(NO 3) 2 ทำหน้าที่เป็นอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้คงตัวและ NO 3 - แอนไอออนกลายเป็นตัวนับ

ภายใต้เงื่อนไขดังกล่าว อิเล็กโทรไลต์คงตัวควรเกิน ดังนั้น

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

ลองแก้ความไม่เท่าเทียมกันที่เกิดขึ้นกับปริมาตรของสารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์ โดยจำไว้ว่า C N (KI) = C μ (KI) = 0.0025 โมลต่อลิตร

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

วี(คิ)< (0,003·0,035)/0,0025 < 0,042 (л).

ซึ่งหมายความว่าต้องใช้สารละลายโพแทสเซียมไอโอไดด์น้อยกว่า 42 มล. เพื่อเตรียมโซลิดไอโอไดด์ตะกั่ว

สูตรสำหรับไมเซลล์ที่ไม่ชอบน้ำของโซลตะกั่วไอโอไดด์คือ:

ตอบ: เพื่อให้ได้สารละลายตะกั่วไอโอไดด์ที่มีเม็ดบวกและประจุลบ ควรใช้สารละลาย KI น้อยกว่า 42 มล.

sol micelle มีลักษณะไม่ชอบน้ำ สูตรของมัน

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

เขียนสูตรสำหรับไมเซลล์ของแบเรียมซัลเฟตโซลที่ได้จากการทำปฏิกิริยาของสารละลายแบเรียมคลอไรด์กับสารละลายโซเดียมซัลเฟตที่มากเกินไปเล็กน้อย?

วิธีการแก้:

พื้นฐานสำหรับการได้รับโซลคือปฏิกิริยา:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 เช่น \u003d 2 NaCl + Ba SO 4 ¯

เงื่อนไขในการได้รับโซลคือส่วนเกินของ Na 2 SO 4 ซึ่งเป็นสารทำให้เสถียรของโซล

สารละลายจะประกอบด้วยโซเดียมไอออนและซัลเฟตไอออนที่เกิดขึ้นระหว่างการแยกตัวของโซเดียมซัลเฟต

นา 2 SO 4 \u003d 2Na + + SO²⁻

ซัลเฟตไอออนจะถูกดูดซับบนพื้นผิวของมวลรวม

นิวเคลียสที่เป็นผลลัพธ์ของอนุภาคคอลลอยด์:

[(BaSO 4) ม. ∙nSO²⁻

นิวเคลียสที่มีประจุลบจะดึงดูดไอออนของเครื่องหมายตรงข้ามที่เรียกว่าตัวนับจากสารละลาย ในกรณีของเรา โซเดียมไอออนบวกทำหน้าที่เป็นตัวต้าน

สูตรไมเซลล์ของโซลที่ได้:

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

อนุภาคของโซลที่ได้จากปฏิกิริยาของซิลเวอร์ไนเตรตกับโซเดียมคลอไรด์ส่วนเกินจะเคลื่อนที่ไปที่อิเล็กโทรดใด

วิธีการแก้ . เมื่อผสมสารละลายของ AgNO3 และ NaCl izb ปฏิกิริยากำลังเกิดขึ้น

AgNO3 + NaCl (ตัวอย่าง) = AgCl + NaNO3

แกนกลางของอนุภาคคอลลอยด์ซิลเวอร์คลอไรด์โซลประกอบด้วยการรวมตัวของโมเลกุล (mAgCl) และไอออน Cl ที่สร้างประจุซึ่งมีส่วนเกินในสารละลายและให้อนุภาคคอลลอยด์ที่มีประจุลบ เคาน์เตอร์ไอออนคือโซเดียมไฮเดรต

สูตรไมเซลล์ซิลเวอร์คลอไรด์คือ:

[ม(AgCl) น Cl-( น–x)นา + ] x – xนา+

อนุภาคคอลลอยด์มีประจุลบ ซึ่งหมายความว่าจะเคลื่อนเข้าหาอิเล็กโทรดที่มีประจุบวก - แคโทด

เขียนสูตรของไมเซลล์ของสารละลายคอลลอยด์สำหรับสารต่อไปนี้:

ก) กรดซิลิซิก: มวลรวม ม[Н2SiO3], โคลงไอออนิก K2SiO3 ® 2K+ + SiO32–

b) ไฮโดรโซลทองคำ: รวม ม[Au] สารทำให้คงตัวไอออนิก NaAuO2 ® Na + + AuO2–

c) ดีบุกไดออกไซด์: มวลรวม ม, ไอออนิก สเตบิไลเซอร์ K2SnO3 ® 2K+ + SnO32–

วิธีการแก้:

ก)การก่อตัวของโซลของกรดซิลิซิกเกิดขึ้นจากปฏิกิริยา

K 2 SiO 3 ส่วนเกิน + 2HCl \u003d H 2 SiO 3 + 2KCl

K 2 SiO 3 2K⁺+ SiO₃²⁻

บนมวลรวมของอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (mH 2 SiO 3) ไอออนขององค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสจะถูกดูดซับ เหล่านี้คือไอออน HSiO 3 ‾ ซึ่งเกิดขึ้นจากการไฮโดรไลซิสของเกลือ K 2 SiO 3:

K 2 SiO 3 + H 2 O KHSiO 3 + KOH หรือในรูปแบบไอออนิก

SiO 3 2− + H 2 O HSiO 3 ‾ + OH ‾ .

ไอออน HSiO 3 ‾ ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคซิลิกาโซล ทำให้เกิดประจุลบ เคาน์เตอร์ไอออนไฮเดรตไฮโดรเจนไอออน H + . สูตรซิลิซิกแอซิดโซลมิเซลล์:

{[(ม H 2 SiO 3) น HSiO 3 ‾ ( น-x)H + ∙ y H2O] x − + x H + ∙ z H2O).

ข)การก่อตัวของไฮโดรซอลทองคำเกิดขึ้นภายใต้การกระทำของตัวรีดิวซ์บนเกลือของกรดทองคำในตัวกลางที่เป็นด่างอ่อน:

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

บนมวลรวมของอนุภาค (mAu) ไอออนขององค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสจะถูกดูดซับ เหล่านี้คือไอออน AuO 2 ‾

สูตรโซลมิเชล:

(m nAuO²⁻ (n-x) Na⁺) x ⁻ xNa⁺

ใน)การก่อตัวของโซลทินไดออกไซด์เกิดขึ้นดังนี้:

K2SnO3 2K⁺ + SnO3²⁻

ในการรวมอนุภาคที่เป็นกลางทางไฟฟ้า (mSnO 2 ) ไอออนขององค์ประกอบที่เป็นส่วนหนึ่งของนิวเคลียสจะถูกดูดซับ เหล่านี้คือไอออน SnO 3 2‾:

K 2 SnO 3 SnO 3 2⁻ + 2K⁺

ไอออน SnO 3 2‾ ถูกดูดซับบนพื้นผิวของอนุภาคโซล ให้ประจุลบ ตัวนับคือ K + ไอออน สูตรไมเซลล์ของโซลทินไดออกไซด์คือ:

{[(ม SNO2) น SnO 3 2‾ (2 .) น-x)เค + ] 2 − + xเค + ).