Chủ đề chính của bài viết này sẽ là một hạt keo. Ở đây chúng ta sẽ xem xét khái niệm và mixen. Và cũng làm quen với sự đa dạng loài chính của các hạt liên quan đến chất keo. Riêng biệt, chúng tôi tập trung vào các đặc điểm khác nhau của thuật ngữ đang nghiên cứu, một số khái niệm riêng lẻ và hơn thế nữa.

Giới thiệu

Khái niệm về hạt keo có liên quan chặt chẽ đến các dung dịch khác nhau. Cùng với nhau, chúng có thể tạo thành nhiều hệ thống phân tán và vi mô khác nhau. Các hạt tạo thành các hệ thống như vậy thường có kích thước từ một đến một trăm micrômét. Ngoài sự hiện diện của bề mặt có ranh giới phân cách rõ ràng giữa môi trường phân tán và pha, các hạt keo được đặc trưng bởi tính chất của độ ổn định thấp, và bản thân các dung dịch không thể hình thành một cách tự phát. Sự hiện diện của nhiều loại trong cấu trúc của cấu trúc bên trong và kích thước là nguyên nhân dẫn đến việc tạo ra một số lượng lớn các phương pháp thu nhận các hạt.

Khái niệm về hệ keo

Trong dung dịch keo, các hạt ở dạng nguyên vẹn của chúng thuộc hệ phân tán, là hệ trung gian giữa các dung dịch, được xác định là đúng và thô. Trong các dung dịch này, các giọt, các hạt và thậm chí các bong bóng tạo thành pha phân tán có kích thước từ một đến một nghìn nm. Chúng được phân bố theo chiều dày của môi trường phân tán, như một quy luật, liên tục và khác với hệ ban đầu về thành phần và / hoặc trạng thái tập hợp. Để hiểu rõ hơn ý nghĩa của một đơn vị thuật ngữ như vậy, tốt hơn nên xem xét nó dựa trên nền tảng của các hệ thống mà nó hình thành.

Xác định thuộc tính

Trong số các tính chất của dung dịch keo, những đặc tính chính có thể được xác định:

• Các hạt hình thành không cản trở sự truyền của ánh sáng.
• Chất keo trong suốt có khả năng tán xạ các tia sáng. Hiện tượng này được gọi là hiệu ứng Tyndall.
• Điện tích của một hạt keo giống nhau đối với các hệ phân tán, do đó chúng không thể xảy ra trong dung dịch. Trong chuyển động Brown, các hạt phân tán không thể kết tủa, đó là do chúng được duy trì ở trạng thái bay.

Những loại chính

Các đơn vị phân loại chính của dung dịch keo:

• Sự huyền phù của các phần tử rắn trong chất khí được gọi là khói.
• Sự lơ lửng của các hạt chất lỏng trong chất khí được gọi là sương mù.
• Aerosol được hình thành từ các hạt nhỏ ở dạng rắn hoặc lỏng lơ lửng trong môi trường khí.
• Chất khí lơ lửng trong chất lỏng hoặc chất rắn được gọi là bọt.
• Nhũ tương là một chất lỏng huyền phù trong chất lỏng.
• Sol là một hệ phân tán thuộc loại siêu vi lượng.
• Gel là một hỗn dịch gồm 2 thành phần. Đầu tiên tạo ra một khung ba chiều, các khoảng trống trong đó sẽ được lấp đầy bằng các dung môi trọng lượng phân tử thấp khác nhau.
• Sự huyền phù của các phần tử rắn trong chất lỏng được gọi là huyền phù.

Trong tất cả các hệ keo này, kích thước hạt có thể thay đổi rất nhiều tùy thuộc vào bản chất nguồn gốc và trạng thái tập hợp của chúng. Nhưng ngay cả khi có một số lượng cực kỳ đa dạng các hệ thống với các cấu trúc khác nhau, tất cả chúng đều là chất keo.

Sự đa dạng về loài của các hạt

Các hạt sơ cấp có kích thước dạng keo, theo kiểu cấu trúc bên trong, được chia thành các loại sau:

1. Chất lơ lửng. Chúng còn được gọi là chất keo không thể đảo ngược, không thể tự tồn tại trong thời gian dài.
2. Chất keo dạng micellar, hay còn được gọi là chất bán keo.
3. Chất keo thuộc loại thuận nghịch (phân tử).

Các quá trình hình thành các cấu trúc này rất khác nhau, điều này làm phức tạp quá trình hiểu chúng ở cấp độ chi tiết, ở cấp độ hóa học và vật lý. Các hạt keo, từ đó các hạt như vậy được hình thành, có hình dạng và điều kiện vô cùng khác nhau cho quá trình hình thành hệ tích phân.

Định nghĩa về suspensoids

Suspensoids là dung dịch có các nguyên tố kim loại và các biến thể của chúng ở dạng oxit, hydroxit, sunfua và các muối khác.

Tất cả các hạt tạo thành của các chất trên đều có mạng tinh thể phân tử hoặc ion. Chúng tạo thành một pha của một loại chất phân tán - chất huyền phù.

Một tính năng đặc biệt giúp có thể phân biệt chúng với huyền phù là sự hiện diện của chỉ số phân tán cao hơn. Nhưng chúng liên kết với nhau do không có cơ chế ổn định độ mịn.

Tính không thể đảo ngược của các chất huyền phù được giải thích là do cặn của quá trình hấp của chúng không cho phép một người lấy lại sols bằng cách tạo ra sự tiếp xúc giữa bản thân cặn và môi trường phân tán. Tất cả các huyền phù đều là chất lyophobic. Trong các dung dịch như vậy được gọi là các hạt keo liên quan đến kim loại và các dẫn xuất muối đã được nghiền nhỏ hoặc cô đặc.

Phương pháp thu được không khác gì hai cách mà hệ thống phân tán luôn được tạo ra:

1. Tiếp nhận bằng cách phân tán (nghiền nát các thể lớn).
2. Phương pháp ngưng tụ ion và phân tử chất hòa tan.

Xác định chất keo micellar

Chất keo micellar còn được gọi là chất bán keo. Các hạt mà từ đó chúng được tạo ra có thể xuất hiện nếu có đủ loại amphiphilic. Những phân tử như vậy chỉ có thể tạo thành những chất có trọng lượng phân tử thấp bằng cách liên kết chúng thành một tập hợp của một phân tử - một micelle.

Phân tử lưỡng tính là cấu trúc bao gồm một gốc hydrocacbon có các thông số và tính chất tương tự như một dung môi không phân cực và một nhóm ưa nước, còn được gọi là phân cực.

Micelles là sự kết tụ đặc biệt của các phân tử có khoảng cách đều đặn được tổ chức với nhau chủ yếu thông qua việc sử dụng các lực phân tán. Micelles được hình thành, ví dụ, trong dung dịch nước của chất tẩy rửa.

Xác định chất keo phân tử

Chất keo phân tử là những hợp chất cao phân tử có nguồn gốc tự nhiên và tổng hợp. Trọng lượng phân tử có thể từ 10.000 đến vài triệu. Các mảnh phân tử của những chất này có kích thước như một hạt keo. Bản thân các phân tử được gọi là đại phân tử.

Các hợp chất của một loại phân tử cao bị pha loãng được gọi là đúng, đồng nhất. Trong trường hợp pha loãng quá mức, chúng bắt đầu tuân theo chuỗi quy luật chung đối với công thức pha loãng.

Thu được các dung dịch keo thuộc loại phân tử là một công việc khá đơn giản. Nó là đủ để tiếp xúc với dung môi tương ứng.

Dạng không phân cực của các đại phân tử có thể tan trong hydrocacbon, còn dạng phân cực có thể tan trong dung môi phân cực. Một ví dụ của trường hợp thứ hai là sự hòa tan của các protein khác nhau trong dung dịch nước và muối.

Những chất này được gọi là thuận nghịch do thực tế là cho chúng bay hơi cùng với việc bổ sung các phần mới làm cho các hạt keo phân tử có dạng dung dịch. Quá trình hòa tan của chúng phải trải qua một giai đoạn mà nó trương nở. Đó là một tính năng đặc trưng để phân biệt chất keo phân tử với nền của các hệ thống khác đã được thảo luận ở trên.

Trong quá trình trương nở, các phân tử tạo thành dung môi thâm nhập vào bề dày rắn của polyme và do đó đẩy các đại phân tử ra xa nhau. Sau đó, do kích thước lớn của chúng, bắt đầu khuếch tán chậm vào các dung dịch. Bên ngoài, điều này có thể được quan sát khi giá trị thể tích của polyme tăng lên.

Thiết bị micellar

Các mixen của hệ keo và cấu trúc của chúng sẽ dễ nghiên cứu hơn nếu chúng ta xem xét quá trình hình thành. Lấy AgI. Trong trường hợp này, các hạt thuộc loại keo sẽ được hình thành trong phản ứng sau:

AgNO 3 + KI à AgI ↓ + KNO 3

Các phân tử bạc iotua (AgI) thực tế tạo thành các hạt không hòa tan, bên trong mạng tinh thể sẽ được hình thành bởi các cation bạc và anion iot.

Các hạt tạo thành ban đầu có cấu trúc vô định hình, nhưng sau đó, khi quá trình kết tinh dần dần, chúng có hình dạng vĩnh viễn.

Nếu chúng ta lấy AgNO 3 và KI trong lượng tương ứng tương ứng, thì các hạt kết tinh sẽ phát triển và đạt kích thước đáng kể, thậm chí vượt quá kích thước của chính hạt keo, và sau đó nhanh chóng kết tủa.

Nếu bạn dùng một trong các chất quá mức, thì bạn có thể tạo ra một chất ổn định nhân tạo từ nó, chất này sẽ báo cáo về độ ổn định của các hạt keo của bạc iotua. Trong trường hợp cho một lượng AgNO 3 quá nhiều, dung dịch sẽ chứa nhiều ion bạc dương và NO 3 -. Cần biết rằng quá trình hình thành mạng tinh thể AgI tuân theo quy luật Panet-Fajans. Do đó, nó có thể tiến hành chỉ khi có mặt các ion tạo nên chất này, mà trong dung dịch này được biểu thị bằng các cation bạc (Ag +).

Các ion Argentum dương sẽ tiếp tục được hoàn thiện ở mức độ hình thành mạng tinh thể của hạt nhân, được bao gồm vững chắc trong cấu trúc micelle và truyền điện thế. Chính vì lý do này mà các ion được sử dụng để hoàn thành việc xây dựng mạng tinh thể hạt nhân được gọi là các ion xác định thế năng. Trong quá trình hình thành một hạt keo - các mixen - có những đặc điểm khác xác định một hay một quá trình khác của quá trình. Tuy nhiên, mọi thứ đã được xem xét ở đây với việc đề cập đến các yếu tố quan trọng nhất.

Một số khái niệm

Thuật ngữ hạt keo có liên quan chặt chẽ đến lớp hấp phụ, lớp này được hình thành đồng thời với các ion của loại xác định thế, trong quá trình hấp phụ tổng lượng hạt phản ứng.

Hạt là một cấu trúc được hình thành bởi một lõi và một lớp hấp phụ. Nó có điện thế cùng dấu với điện thế E, nhưng giá trị của nó sẽ nhỏ hơn và phụ thuộc vào giá trị ban đầu của các phản điện thế trong lớp hấp phụ.

Sự kết dính của các hạt keo là một quá trình được gọi là quá trình đông tụ. Trong hệ phân tán, nó dẫn đến sự hình thành các hạt lớn hơn từ các hạt nhỏ. Quá trình được đặc trưng bởi sự gắn kết giữa các thành phần cấu trúc nhỏ để tạo thành cấu trúc đông tụ.

Cấu trúc của dung dịch keo.

Dung dịch keo - các hệ thống vi đồng nhất mà các hạt của nó đi qua bộ lọc giấy nhưng không đi qua màng động vật và được quan sát qua kính siêu hiển vi.

Các hạt keo có cấu trúc phức tạp: chúng bao gồm hạt nhân, các ion tạo điện tích và các hạt phản lực.

Các hạt keo được hình thành từ Quy tắc Peskov-Công bằng: trên bất kỳ bề mặt rắn nào của hạt nhân, chủ yếu các ion đó bị hấp phụ có cùng nhóm nguyên tử với hạt nhân và dư.

Ví dụ: khi được thêm vào một giải pháp

KJ + AgNO 3 → AgJ ↓ + KNO 3

a) vượt quá KJ- một micelle mang điện tích âm của hạt được hình thành

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

m (AgJ) - hạt nhân

nJ - (n-x) K + - lớp hấp phụ của các phản

X K + - lớp khuếch tán của các phản

nJ - các ion xác định thế năng

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) x - - hạt

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

b) lượng dư AgNO 3- một micelle mang điện tích dương của hạt được hình thành

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

Các ion xác định điện tích của hạt keo được gọi là xác định tiềm năng. Hạt nhân có các ion xác định thế hút từ môi trường các ion mang điện tích trái dấu có trong dung dịch trong thặng dư. Một số phản ứng tạo thành lớp hấp phụ, trong khi phần khác tạo thành lớp khuếch tán. Một lõi với các ion xác định thế năng và một lớp hấp phụ của các phản hạt được gọi là hạt và một hạt với các hạt của lớp khuếch tán được gọi là micelle.

Điện tích mỗi lần đếm. các hạt phát sinh là kết quả của sự phân ly điện của chất của pha phân tán hoặc do sự hấp phụ có chọn lọc của các ion. Sự hiện diện của một khoản phí có thể được phát hiện bằng cách đi qua cọc. Hệ thống là một dòng điện không đổi, dưới ảnh hưởng của nó, các hạt sẽ di chuyển đến các điện cực. Chuyển động của các hạt thuộc pha phân tán dưới tác dụng của dòng điện gọi là điện di.

Trong những điều kiện nhất định, không. Hạt có thể là trung tính -

(m (AgJ) nJ - (n-x) K +) 0 - trạng thái đẳng điện, không bền, micelle dễ bị phá hủy.

2. Tính chất của dung dịch keo. Dung dịch keo được gọi là sols. Theo bản chất của tương tác của môi trường phân tán với pha phân tán, người ta phân biệt:

Zoli đông khô - tương tác tốt với nước (dung dịch keo, gelatin, protein, tinh bột, xà phòng)

Zoli lyophobic- Tương tác yếu hoặc không tương tác với dung môi (dung dịch của một số sunfua, hiđroxit kim loại trong nước).

Nếu dung môi là nước thì sols được gọi là ưa nước và kỵ nước.

Đặc tính:

1. Động học phân tử - gắn liền với chuyển động hỗn loạn của các hạt (sự khuếch tán).

2. Đặc tính điện - khi có dòng điện chạy qua, các hạt tích điện “+” chuyển động về phía cực âm, “-” chuyển động về phía cực dương.

3. Quang học - khi ánh sáng nhìn thấy được truyền qua, các hạt của pha phân tán của hệ keo sẽ tán xạ ánh sáng tới chúng. Ánh sáng phân tán tạo thành cọc xung quanh. Hạt trường phát sáng. Bản thân micelle được chiếu sáng trở thành nguồn sáng và hình nón phát sáng được hình thành trong dung dịch; do đó, các dung dịch keo chủ yếu có ánh sáng hơi xanh khi quan sát trong ánh sáng tán xạ bên và hơi đỏ trong ánh sáng truyền qua.

4. Đông tụ, peptit hóa, lắng cặn.

Quá trình đông máuđây là sự phóng to (dính vào nhau) của một số đếm. Các hạt dưới ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau hoặc đi qua một cách tự phát.

Trong trường hợp này, sols đông khô chuyển thành gel và sols kỵ nước chuyển thành bột.

Các yếu tố gây đông máu:

- nhiệt độ -đun nóng loại bỏ điện tích do sự tăng cường của các hạt và phá hủy lớp vỏ ngậm nước của sol.

- thêm chất điện phân chứa một ion có điện tích trái dấu với điện tích của hạt keo.

Lượng chất điện li tối thiểu phải thêm vào 1 lít sol để gây đông tụ gọi là ngưỡng đông máu (γ)

Chúng ta hãy chuyển sang một hiện tượng khác, khi vị trí của các điện tích được xác định bởi thế năng được tạo ra ở một mức độ nào đó bởi chính các điện tích đó. Hiệu ứng này là cần thiết cho hoạt động của chất keo. Chất keo là một dạng huyền phù của các hạt nhỏ mang điện tích trong nước. Mặc dù những hạt này có kích thước cực nhỏ, chúng vẫn rất lớn so với nguyên tử. Nếu các hạt keo không được tích điện, chúng sẽ có xu hướng đông lại (hợp nhất) thành các cục lớn; nhưng, khi được tích điện, chúng đẩy nhau và vẫn ở trạng thái đình chỉ. Nếu muối vẫn hòa tan trong nước, thì nó sẽ phân ly (lan truyền) thành các ion âm và dương. (Dung dịch chứa các ion như vậy được gọi là chất điện phân.) Các ion âm bị hút vào các hạt keo (chúng ta giả sử rằng điện tích của chúng là dương), và các ion dương bị đẩy lùi. Chúng ta cần biết các ion xung quanh mỗi hạt keo được phân bố như thế nào trong không gian.

Để làm cho ý tưởng rõ ràng hơn, chỉ xem xét trường hợp một chiều. Hãy tưởng tượng một hạt keo như một quả bóng rất lớn (so với một nguyên tử!); thì ta có thể coi một phần nhỏ trên bề mặt của nó là một mặt phẳng. (Nói chung, khi cố gắng hiểu một hiện tượng mới, tốt hơn là nên hiểu nó trên một mô hình cực kỳ đơn giản hóa; và chỉ khi đó, khi hiểu được bản chất của vấn đề, nó mới đáng để thực hiện các tính toán chính xác hơn.)

Chúng ta hãy giả sử rằng sự phân bố của các ion tạo ra mật độ điện tích và thế điện, liên quan đến định luật tĩnh điện, hoặc trong trường hợp một chiều bởi định luật

Làm thế nào các ion sẽ được phân bố trong một trường như vậy nếu điện thế tuân theo phương trình này? Bạn có thể tìm hiểu bằng cách sử dụng các nguyên tắc của cơ học thống kê. Câu hỏi đặt ra là làm thế nào để xác định, để mật độ điện tích sau đây từ cơ học thống kê cũng thỏa mãn điều kiện (7.28)?

Theo cơ học thống kê (xem vấn đề 4, chương 40), các hạt ở trạng thái cân bằng nhiệt trong trường lực, được phân bố theo cách mà mật độ của các hạt có tọa độ được cho bởi công thức

, (7.29)

đâu là thế năng, là hằng số Boltzmann, và là nhiệt độ tuyệt đối.

Giả sử rằng tất cả các ion đều có điện tích như nhau, dương hoặc âm. Ở khoảng cách xa bề mặt hạt keo, một ion dương sẽ có thế năng

Mật độ của các ion dương khi đó là

,

và mật độ âm

Tổng mật độ phí

,

(7.30)

Thay vào (7.28), ta thấy điện thế phải thỏa mãn đẳng thức

(7.31)

Phương trình này được giải ở dạng tổng quát [nhân cả hai vế và tích phân], nhưng, tiếp tục đơn giản hóa vấn đề, chúng tôi chỉ giới hạn ở đây trong trường hợp giới hạn là điện thế thấp hoặc nhiệt độ cao. Độ nhỏ tương ứng với một dung dịch loãng. Khi đó số mũ nhỏ và chúng ta có thể lấy

(7.32)

Phương trình (7.31) cho

(7.33)

Chú ý rằng bây giờ có một dấu cộng ở phía bên phải (lời giải không phải là dao động, mà là cấp số nhân).

Giải pháp chung (7.33) có dạng

, (7.34)

Hằng số và được xác định từ các điều kiện bổ sung. Trong trường hợp của chúng ta, nó phải bằng 0, nếu không, tiềm năng cho những cái lớn sẽ biến thành vô cùng. Vì thế,

điện thế trên bề mặt của hạt keo ở đâu.

Thế năng giảm đi một hệ số khi di chuyển ra xa (Hình 7.7). Con số được gọi là độ dài Debye; nó là thước đo độ dày của lớp vỏ ion bao quanh mỗi hạt tích điện lớn trong chất điện phân. Phương trình (7.36) cho biết rằng lớp vỏ trở nên mỏng hơn khi nồng độ ion tăng hoặc nhiệt độ giảm.

Hình 7.7. Sự thay đổi tiềm năng ở bề mặt của hạt keo. là độ dài Debye.

Dễ dàng đạt được hằng số trong (7.36) nếu biết điện tích bề mặt a trên bề mặt hạt mang điện. Chúng ta biết rằng

(7.37)

Chúng ta đã nói rằng các hạt keo không dính vào nhau do lực đẩy điện. Nhưng bây giờ chúng ta thấy rằng không xa bề mặt của hạt, do lớp vỏ ion xuất hiện xung quanh nó, trường giảm dần. Nếu lớp vỏ trở nên đủ mỏng, các hạt sẽ có cơ hội va chạm với nhau. Sau đó, chúng sẽ dính vào nhau, chất keo sẽ lắng xuống và rơi ra khỏi chất lỏng. Từ phân tích của chúng tôi, rõ ràng là sau khi thêm một lượng muối thích hợp vào chất keo, kết tủa sẽ bắt đầu. Quá trình này được gọi là "muối ra chất keo".

Một ví dụ thú vị khác là ảnh hưởng của sự hòa tan muối đối với sự kết tủa của protein. Phân tử protein là một chuỗi axit amin dài, phức tạp và linh hoạt. Nó có các khoản phí ở đây và ở đó, và đôi khi phí của một dấu hiệu, chẳng hạn như âm, được phân phối dọc theo toàn bộ chuỗi. Kết quả của sự đẩy nhau của các điện tích âm, chuỗi protein thẳng ra. Nếu vẫn còn các phân tử chuỗi tương tự khác trong dung dịch thì chúng không dính vào nhau do lực đẩy như nhau. Đây là cách huyền phù của các phân tử chuỗi xuất hiện trong chất lỏng. Nhưng cần thêm muối vào đó, vì các đặc tính của huyền phù sẽ thay đổi. Chiều dài Debye sẽ giảm xuống, các phân tử sẽ bắt đầu tiến lại gần nhau và cuộn lại theo hình xoắn ốc. Và nếu có nhiều muối, thì các phân tử protein sẽ bắt đầu kết tủa. Có nhiều hiện tượng hóa học khác có thể được hiểu dựa trên sự phân tích lực điện.

1 . Canxi florua sol thu được khi trộn 32 ml dung dịch natri florua có nồng độ mol NaF bằng 8,0 · 10 -3 mol / l và 25 ml dung dịch canxi clorua có nồng độ mol CaCl 2 bằng 9,6 · 10 -3 mol / l. Viết công thức micelle của sol thu được, cho biết tất cả các thành phần cấu tạo của nó. Xác định loại chất keo, dấu điện tích của hạt sol chất keo và chiều chuyển động của nó trong điện trường.

Dung dịch. Biết nồng độ mol của các dung dịch NaF và CaCl 2, ta xác định được lượng natri florua ν (NaF) và canxi clorua ν (СаСl 2) tham gia phản ứng trao đổi theo phương trình

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 mol,

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.

Theo phương trình phản ứng, các chất tương tác với nhau theo tỉ lệ ν (NaF): ν (CaCl 2) \ u003d 2: 1, và từ tính toán trên có thể thấy rằng ν (NaF): ν (CaCl 2 ) \ u003d (2,56 10 - 4) / (2,4 10 -4) \ u003d 1,07: 1, tức là dung dịch chứa một lượng dư canxi clorua, trong trường hợp này đóng vai trò là chất ổn định micelle keo. Vì, theo điều kiện của bài toán, chúng ta đang nói về các dung dịch nước của các muối tương tác, các ion ổn định (Ca + và Cl -) sẽ bị hydrat hóa, tức là được bao quanh bởi các phân tử dung môi H 2 O. Đồng thời, mầm hạt keo được hình thành từ các phân tử không hòa tan canxi florua CaF 2, là một chất kết tinh, không hấp thụ nước. Từ đây kết luận đầu tiên- hạt keo là kỵ nước.

Trong số các ion ổn định về mặt di truyền gần với thành phần của phôi (theo quy tắc Peskov-Fajans) là ion canxi Ca 2+. Từ đây chúng tôi làm kết luận thứ hai – các ion xác định tiềm năng sẽ có các ion Ca 2+ ρH 2 O, và do đó hạt mixen keo sẽ được tích điện dương, I E. trong một điện trường sẽ di chuyển đến cực âm.

Trái phép các ion clorua ngậm nước của chất ổn định phục vụ trong dung dịch này 2Cl - (q + ℓ) H 2 O, nằm xung quanh hạt nhân Hai lớp: đầu tiên là hấp phụ, bao gồm 2Cl - · qH 2 O, thứ hai là khuếch tán, cấu trúc của nó là 2Cl - · ℓH 2 O.

Bây giờ chúng ta có thể viết công thức micellar của hạt sol canxi florua:

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

tiềm năng- |mầm _| sự hấp phụ lớp khuếch tán. lớp

xác định | nhân tế bào| ngược lại

và anh ấy | hạt |

| micelle|

Như bạn có thể thấy, hạt sol CaF 2 trong trường hợp này mang điện tích dương và khi có điện trường tác dụng, hạt sẽ di chuyển về phía điện cực tích điện âm (cực âm), và ngược lại của lớp khuếch tán (2xCl - ℓH 2 O ) sẽ chuyển động về phía điện cực tích điện dương (cực dương).

Câu trả lời: sol kỵ nước được tạo thành, hạt tích điện dương, chuyển động dưới tác dụng của điện trường đến catot.

2 . Sol bari sunfat thu được bằng cách trộn các thể tích bằng nhau của dung dịch bari nitrat và axit sunfuric. Viết công thức của một micelle sol có hạt di chuyển đến cực dương trong điện trường. Trả lời câu hỏi liệu nồng độ mol ban đầu của các chất điện li có giống nhau không. Nêu tính chất và cấu tạo của micelle sol.

Dung dịch. Pha phân tán không tan trong dung dịch keo được tạo thành khi trộn dung dịch Ba (NO 3) 2 và H 2 SO 4 sẽ là bari sunfat kết tinh, theo phản ứng trao đổi

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

Vì pha phân tán có cấu trúc tinh thể nên micelle được hình thành trên cơ sở của nó là kỵ nước. Nếu hạt di chuyển đến cực dương, thì nó mang điện tích âm và do đó, chỉ các anion ngậm nước SO 4 2- · pH 2 O (quy tắc Peskov-Faience) mới có thể là ion xác định điện thế. Rõ ràng là các proton ngậm nước 2Н + · (q + ℓ) H 2 O đóng vai trò là phản nguyên tử, tức là axit sulfuric là chất điện ly ổn định, có nghĩa là nồng độ của nó trong hệ thống này phải lớn hơn so với nồng độ của dung dịch bari nitrat: С μ (H 2 SO 4)> С μ (Ba (NO 3) 2 .

Có tính đến phân tích được thực hiện, chúng tôi xây dựng công thức cho micelle của sol bari sulfat kỵ nước:

([(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.

Tiềm năng- | mầm | sự hấp phụ lớp khuếch tán. lớp

xác định | nhân tế bào| ngược lại

và anh ấy| hạt |

| micelle|

Câu trả lời: sol bari sulfat kỵ nước, hạt tích điện âm, trong dung dịch С μ (H 2 SO 4)> С μ (Ba (NO 3) 2 .

3 . Một sol hydroxit sắt (3), thu được bằng cách thêm 15 ml dung dịch sắt clorua (3) với phần trăm khối lượng của FeCl 3 bằng 2% vào 85 ml nước cất sôi, được tạo thành do thủy phân một phần. của muối theo phương trình:

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

Viết công thức cấu tạo có thể có của các mixen Fe (OH) 3, lưu ý rằng các ion sau đây đã có trong dung dịch trong quá trình hình thành các hạt sắt (3) hiđroxit: Fe 3+, FeO +, H +, Cl -, OH -. Trong trường hợp này, tất cả các ion đều bị hydrat hóa bởi các phân tử dung môi.

Dung dịch. Như phương trình thủy phân được đưa ra trong đề bài cho thấy, sự tạo thành hiđroxit sắt không tan (3) tương ứng với tỷ lệ Cμ (Fe 3 +): Cμ (OH -) = ν (Fe 3 +): ν (OH -) = 1: 3.

Hãy xác định khối lượng của từng chất trong số các chất tham gia vào quá trình thủy phân. Theo số liệu bảng 3 Phụ lục số 10, khối lượng riêng của dung dịch clorua sắt (3) 2% ở điều kiện thường là 1,015 g / cm 3. Sự phụ thuộc của khối lượng FeCl 3 và phần trăm khối lượng ω (FeCl 3) được xác định từ tỷ số m (FeCl 3) \ u003d ω (FeCl 3) V p-ra (FeCl 3) ρ p-ra (FeCl 3) . Mặt khác, khối lượng muối ν (FeCl 3) \ u003d m (FeCl 3) / M (FeCl 3), trong đó M (FeCl 3) là khối lượng mol của sắt clorua, nó bằng M (FeCl 3) \ u003d 56 + 3 35 .5 = 162,5 g / mol. Từ đây ta có được công thức tính để xác định khối lượng muối và từ đó khối lượng chất có ion Fe 3+ đã tham gia phản ứng thủy phân là:

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

Hãy thực hiện các phép tính tương ứng và nhận được:

ν (Fe 3+) \ u003d ν (FeCl 3) \ u003d (0,02 ÷ 1,015) / 162,5 \ u003d 1,85 10 -3 mol.

Để xác định nồng độ Cμ và lượng chất ν của ion OH hydroxit, chúng ta hãy nhắc lại quy tắc tích ion của nước. Nó chỉ ra rằng trong một dung dịch trung tính, nồng độ mol của ion H + và OH bằng nhau và không vượt quá 1 10 -7 mol / l. Trong quá trình thủy phân, như phương trình trong điều kiện của bài toán cho thấy, nồng độ OH - sẽ nhỏ hơn (sự thủy phân dẫn đến axit hóa dung dịch). Ngay cả khi chúng ta giả định rằng 100 ml nước tinh khiết có trong hệ thống của chúng ta, thì chúng sẽ chứa không quá 1 · 10 -7 mol ion OH -.

Do đó, trong mọi trường hợp, nước có thể hoạt động như một chất điện phân ổn định trong việc hình thành các mixen của sắt hydroxit (3) (như một nguồn ion OH– và H +). Nhưng các ion khác - Fe 3+, FeO +, Cl - có thể tham gia vào quá trình ổn định các hạt keo. Dựa trên những cân nhắc này, chúng tôi xây dựng hai công thức có thể có cho các mixen sol, đồng thời không quên rằng hydroxit sắt là một chất vô định hình, và do đó tích cực hấp phụ các phân tử dung môi. Điều này có nghĩa là cả hai mixen có thể có đều có bản chất là ưa nước.

Trường hợp 1): các ion xác định thế - Fe 3+ pH 2 O; phản - 3Cl - (q + ℓ) H 2 O. Trong điều kiện này, công thức của micelle ưa nước của sol Fe (OH) 3 sẽ có dạng: ([(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.

Trường hợp 2): các ion xác định thế - FeO + pH 2 O; phản tố - Cl - (q + ℓ) H 2 O. Micelle ưa nước, công thức của nó

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

Trong cả hai trường hợp, các hạt mang điện tích dương và chuyển động về phía catốt trong điện trường.

Câu trả lời: có thể hình thành hai micelle ưa nước với các hạt tích điện dương

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

và ([(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 . Sol xanh Prussian có thể thu được bằng cách cho một lượng không tương đương với dung dịch loãng của sắt (3) clorua và kali fericyanate K 4. Viết công thức cấu tạo mixen của sols kỵ nước, lưu ý rằng các ion phức sẽ bị hiđrat hóa với cùng một lực như các ion đơn giản.

Dung dịch. Sự hình thành dung dịch keo dựa trên phản ứng trao đổi dẫn đến sự hình thành pha không tan:

4FeCl 3 + 3K 4 = ↓ Fe 4 3 + 12KCl.

Các hạt không hòa tan của hexacyanoferrat (2) sắt (3) tạo thành nhân keo, và kỵ nước, bởi vì. vật chất có cấu trúc tinh thể. Tùy thuộc vào lượng muối nào được lấy dư, anion ngậm nước 4 - pH 2 O hoặc cation ngậm nước Fe 3+ pH 2 O có thể hoạt động như các ion xác định thế. ℓ) H 2 O, hoặc 4Cl - (q + ℓ) H 2 O.

Dựa trên phân tích được thực hiện, chúng tôi sẽ soạn các công thức cho các micelle có thể có:

a) C N K 4> C N FeCl 3 thì

([(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) C N K 4< С N FeCl 3 , тогда

([(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.

Mặc dù cả hai mixen đều kỵ nước, nhưng điện tích của các hạt của chúng trái dấu nhau. Nếu các dung dịch được trộn với lượng tương đương, các điện tích sẽ được bù vào giai đoạn hình thành hạt và các mixen sẽ đông lại (chúng sẽ bị phá hủy).

Câu trả lời: công thức của các mixen được tạo thành trong hai trường hợp khác nhau có dạng:

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 . Tính thể tích dung dịch KI 0,0025 M. cần thêm vào 0,035 L là 0,003 N. dung dịch Pb (NO 3) 2 để thu được sol kỵ nước của chì iotua và trong quá trình điện di các nghịch lưu của nó chuyển đến cực dương. Xây dựng công thức micelle của sol.

Dung dịch. Như đã được nhấn mạnh nhiều lần, sự hình thành dung dịch keo dựa trên phản ứng trao đổi dẫn đến sự hình thành pha phân tán không hòa tan: 2KI + Pb (NO 3) 2 = ↓ PbI 2 + 2 KNO 3.

Do đó, nếu các trái dấu của micelle trong quá trình điện di di chuyển đến cực dương, chúng mang điện tích âm, và các ion dương là các ion xác định điện thế. Theo quy tắc Peskov-Fajans, đối với pha PbI 2 phân tán, chỉ các cation chì Pb 2+ mới có thể như vậy. Do đó, rõ ràng là dung dịch chì nitrat Pb (NO 3) 2 đóng vai trò là chất điện phân ổn định và các anion NO 3 - trở thành phản số.

Trong các điều kiện như vậy, chất ổn định điện phân phải dư thừa, do đó,

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

Hãy giải bất đẳng thức thu được về thể tích của dung dịch kali iotua, nhớ rằng C N (KI) = C μ (KI) = 0,0025 mol / l.

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

V (KI)< (0,003·0,035)/0,0025 < 0,042 (л).

Điều này có nghĩa là phải sử dụng ít hơn 42 ml dung dịch kali iodua 0,0025 mol / L để điều chế sol iodua chì.

Công thức của một micelle kỵ nước của một sol iốt chì là:

Câu trả lời: để thu được sol chì iođua có hạt dương và các hạt âm tính, cần dùng ít hơn 42 ml dung dịch KI;

sol micelle có tính chất kỵ nước, công thức của nó

([(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.

Viết công thức của micelle của một sol bari sunfat thu được khi cho dung dịch bari clorua phản ứng với một lượng dư nhẹ dung dịch natri sunfat?

Dung dịch:

Cơ sở để thu được sol là phản ứng:

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

Điều kiện để thu được sol là dung dịch Na 2 SO 4 dư, sol là chất ổn định.

Dung dịch sẽ chứa các ion natri và ion sunfat được hình thành trong quá trình phân ly natri sunfat

Na 2 SO 4 \ u003d 2Na + + SO²⁻

Các ion sunfat sẽ được hấp phụ trên bề mặt của các cốt liệu.

Hạt nhân tạo thành của một hạt keo:

[(BaSO 4) m ∙ nSO²⁻

Một hạt nhân mang điện tích âm hút các ion trái dấu, gọi là trái dấu, ra khỏi dung dịch. Trong trường hợp của chúng ta, các cation natri đóng vai trò là phản số.

công thức micelle của sol kết quả:

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

Các hạt sol thu được do tương tác của bạc nitrat với lượng dư natri clorua sẽ di chuyển đến điện cực nào?

Dung dịch . Khi trộn dung dịch AgNO3 và NaCl izb. một phản ứng đang diễn ra

AgNO3 + NaCl (ví dụ) = AgCl + NaNO3.

Lõi của hạt sol keo bạc clorua bao gồm tập hợp các phân tử (mAgCl) và các ion Cl ⁻ tạo điện tích, những ion này dư trong dung dịch và tạo ra các hạt keo mang điện tích âm. Các phản ứng là các ion natri ngậm nước.

Công thức micelle bạc clorua là:

[m(AgCl) N Cl- ( n – x) Na +] x – x Na +

Hạt keo mang điện tích âm, nghĩa là nó sẽ di chuyển về phía điện cực mang điện tích dương - cực âm.

Viết công thức mixen của dung dịch keo cho các chất sau:

a) axit silicic: tổng hợp m[Н2SiO3], chất ổn định ion K2SiO3 ® 2K + + SiO32–

b) hydrosol vàng: tổng hợp m[Au], chất ổn định ion NaAuO2 ® Na + + AuO2–

c) thiếc đioxit: tổng hợp m, chất ổn định ion K2SnO3 ® 2K + + SnO32–

Dung dịch:

một) Sự tạo thành sol của axit silicic xảy ra bởi phản ứng

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

K 2 SiO 3 2K⁺ + SiO₃²⁻

Trên tập hợp hạt trung hòa về điện (mH 2 SiO 3), các ion của nguyên tố là một phần của hạt nhân bị hấp phụ. Đây là các ion HSiO 3 ‾, được hình thành do quá trình thủy phân muối K 2 SiO 3:

K 2 SiO 3 + H 2 O KHSiO 3 + KOH hoặc ở dạng ion

SiO 3 2− + H 2 O HSiO 3 ‾ + OH ‾.

Các ion HSiO 3 ‾, bị hấp phụ trên bề mặt của các hạt silica sol, mang lại cho chúng một điện tích âm. Các phản ứng là các ion hydro ngậm nước H +. Công thức micelle axit silicic:

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

b) Sự tạo thành hydrosol vàng xảy ra dưới tác dụng của chất khử với muối của axit vàng trong môi trường kiềm yếu:

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

Trên tập hợp hạt (mAu), các ion của nguyên tố là một phần của hạt nhân bị hấp phụ. Đây là các ion AuO 2 ‾,

Công thức micelle Sol:

(m nAuO²⁻ (n-x) Na⁺) x ⁻ xNa⁺

Trong) Sự hình thành sol thiếc đioxit xảy ra như sau:

K2SnO3 2K⁺ + SnO3²⁻

Trên một tập hợp các hạt trung hòa về điện (mSnO 2), các ion của một phần tử là một phần của hạt nhân bị hấp phụ. Đây là các ion SnO 3 2‾:

K 2 SnO 3 SnO 3 2⁻ + 2K⁺

Các ion SnO 3 2‾, bị hấp phụ trên bề mặt của các hạt sol, mang lại cho chúng một điện tích âm. Các trái dấu là ion K +. Công thức micelle của sol thiếc đioxit là:

{[(m SNO2) N SnO 3 2‾ (2 n-x) K +] 2 − + x K +).