Главная страница Случайная страница
КАТЕГОРИИ:
АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
Задача 8.
|
|
Напишите формулу мицеллы коллоидного раствора сульфата бария, полученного методом химической конденсации при взаимодействии BaCl2 и Na2SО4 в водной среде.
Решение:
В основе получения золя лежит реакция:
BaCl2 + Na2SО4 = 2 NaCl + Ba SО4¯
Условием получения золя является небольшой избыток одного из исходных реагентов, BaCl2 или Na2SО4, который будет являться стабилизатором золя.
Пусть стабилизатором будет BaCl2, тогда формула мицеллы полученного золя:
{[m Ba SО4] × n Ba2+ 2(n – x)Cl-}2x+2x Cl-
1 2 3 4
Составные части мицеллы: 1 - агрегат
2 - потенциалопределяющие ионы
3 - противоионы адсорбционного слоя
4 - противоионы диффузного слоя
(1, 2) - ядро; (1, 2, 3,) - гранула, заряженная частица;
(1, 2, 3, 4,) - электронейтральная мицелла
Потенциалопределяющими ионами (от стабилизатора) становятся ионы Ba2+ согласно избирательной адсорбции по правилу Ф Панета и К. Фаянса: на поверхности кристаллов из раствора преимущественно адсорбируются те ионы, которые могут образовать с ионами противоположного знака, входящими в кристаллическую решетку труднорастворимое соединение или достроить кристаллическую решетку. Ионы Cl- - выполняют роль противоионов, причем общее их количество (в адсорбционном и диффузном слоях) эквивалентно количеству потенциалопределяющих ионов:
nBaCl2 «nBa2+ + 2n Cl-
Задача 9. Рассчитайте порог коагуляции и коагулирующую способность раствора сульфата натрия по отношению к гидрозолю иодида серебра, если коагуляцию 250 мл золя вызывает сульфат натрия концентрации 0, 15 моль/л объемом 50 мл.
Решение: Порог коагуляции выражается величиной концентрации электролита коагулятора, которая вызывает коагуляцию лиозоля. Коагуляция золей – процесс, приводящий к агрегации частиц дисперсной фазы с последующим образованием осадка (коагеля). Обозначают порог коагуляции γ или СК. Размерность – ммоль/л или моль/л.
| Сэк. × Vэк. γ = ¾ ¾ ¾ ¾; где |
Vзоля + Vэк.
Сэк. – концентрация электролита коагулятора
Vэк. – объем электролита коагулятора
Vзоля - объем золя
Коагулирующая способность электролита (коагулирующее действие)
| РК = ¾ ¾ л/моль; γ 0, 15 × 0, 05 γ = ¾ ¾ ¾ ¾ = 0, 025 моль/л; |
0, 25 + 0, 05
РК = ¾ ¾ = 40 л/моль
0, 025
Задача 10. Рассчитайте коэффициент диффузии D и средний квадратичный сдвиг Dх частицы гидрозоля за время 10 секунд, если радиус частиц 50 нм, температура опыта 293К, вязкость среды 10–3 Па× с.
Решение: По закону Эйнштейна–Смолуховского
Dх2 = 2Dt,
где D – коэффициент диффузии, который в свою очередь можно рассчитать по уравнению Эйнштейна:
RT k T
D = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾,
6 p h r NA 6 p h r
R – универсальная газовая постоянная, 8, 314 Дж/моль·К;
k – константа Больцмана, k = R/NA = 1, 38´ 10–23 Дж/К;
h – вязкость среды; r – радиус частицы.
Подставляем данные:
| 1, 38´ 10–23·293 D = ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ = 4, 29´ 10–12 м2/с. 6·3, 14´ 10–3·50·10–9 |
Отсюда
Dх = Ö 2Dt = Ö 2·4, 29´ 10–12·10 = 9, 26´ 10–6 м.
Задача 11. Протаргол содержит 0, 08% коллоидного серебра. Осмотическое давление этого коллоидного раствора равно 0, 08 Па при температуре 37оС. Рассчитайте средний диаметр сферических коллоидных частиц золя. Плотность серебра 10, 5´ 103 кг/м3.
Решение: Осмотическое давление золей рассчитывается по уравнению:
| nRT pосм = ¾ ¾ ¾ = nkТ, NA |
где n – число частиц в единице объема;
k – константа Больцмана, 1, 38´ 10–23 Дж/К.
Так как n равно отношению массы дисперсной фазы к массе одной частицы: n = mд.ф./mч, а масса частицы находится через ее плотность и радиус: mч = 4pr3/3r, то, зная осмотическое давление, можно рассчитать средний радиус частицы:
| 3 mд.ф.kT 3·0, 8·1, 38´ 10–23·310 r = Ö ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ = Ö ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ = 0, 99´ 10–8 м. 4pосм rp 4·0, 08·10, 5´ 103·3, 14 |
Отсюда: d = 2·0, 99´ 10–8 = 1, 98´ 10–8 м.