Іі. Розв’яжіть задачі

1. Вирахуйте питому та загальну поверхню m г емульсії, яка містить n% рослинної олії. Діаметр одного шарика d, щільність олії – 0,92 кг/м³.

Варіант	m, г	n, %	d * 10-6, м
1	100	70	2
2	120	60	2,5
3	200	37	2,75
4	160	41	2,80
5	80	88	2,4
6	190	85	2,2

2. Вирахуйте коефіцієнт дифузії часток золю А з радіусом часток r, в’язкістю середовища  при температурі Т.

Варіант	Золь А	r, м	, Па*с	Т, К
1	Гідро золь	1*10-2	1*10-3	293
2	Міцели мила у воді	1,25*10-10	6,5*10-4	313
3	Суспензія глини у воді	1*10-7	6,5*10-4	313
4	Емульсія	6,5*10-6	1*10-3	228
5	Аерозоль оксиду цинку	2*10-6	1,7*10-5	283
6	Дим оксиду цинку	2*10-8	1,7*10-5	293

ІІІ. РОЗВ’ЯЖІТЬ ЗАДАЧІ ЗА ІНДИВІДУАЛЬНИМИ ЗАВДАННЯМИ

Вирахувати кількість шариків жиру в m₁ г емульсії, яка містить х% мінеральної олії, коли маса кожного шарика m₂ г.

Варіант	m1, г	m2, г *10-12	х%
1	300	28	70
2	250	31	60
3	480	36	30
4	330	25	80
5	280	18	50
6	300	35	40
7	270	28	60
8	330	31	50
9	380	24	70
10	440	33	80
11	260	39	90

Вирахуйте коефіцієнт дифузії часток золю А з радіусом часток r, в’язкістю середовища  при температурі Т.

Варіант	Золь А	r, м	, Па*с	Т, К
12	Гідро золь	1*10-2	1*10-3	293
13	Міцели мила у воді	1,25*10-10	6,5*10-4	313
14	Суспензія глини у воді	1*10-7	6,5*10-4	313
15	Емульсія	6,5*10-6	1*10-3	228
16	Аерозоль оксиду цинку	2*10-6	1,7*10-5	283
17	Дим оксиду цинку	2*10-8	1,7*10-5	293
18	Високодисперсний аерозоль	2*10-8	1,8*10-5	293
19	Барвник індиго червоний	4,9*10-7	2,5*10-4	298
20	Діоксид кремнію	2*10-8	1,9*10-7	298

Вирахуйте електрофоретичну швидкість часток золю А при наступних умовах:

Варіант	Назва речовини дисперсної фази та дисперсійного середовища, форма часток	, мВ	Е, В	l, см	*10-3, Па*с	
21	Сульфід миш’яку – вода, циліндрична	89,5	240	20	1	81
22	Глина – вода, сферична	48,8	220	44	1	81
23	Золото – вода, циліндрична	58	250	25	1,14	81
24	Алюміній – етилацетат, сферична	42	400	20	0,43	6
25	Платина – вода, циліндрична	44	240	20	1,005	81

Вирахувати електрокінетичний потенціал часток золю, коли їх електрофоретична швидкість U при градієнті потенціалу Н. В’язкість середовища , а її діелектрична проникність . Форму часток вважати сферичною.

Варіант	Назва речовини дисперсної фази та дисперсійного середовища	U*10-5, м/с	Н, В/м	*10-3, Па*с	
26	Вісмут - вода	1,10	1000	1	81
27	Олово – етанол	0,18	500	1,23	81
28	Берлінська лазур – вода	2,00	500	1	81
29	Свинець – метанол	0,66	300	0,617	6
30	Кварц – вода	3,00	1000	1	81

Література

1. Гамеева О. С. Физическая и коллоидная химия: учебник. – М.: Высш. шк., 1977.

1.2. Гамеева О. С. Сборник задач и упражнений по физической и коллоидной химии. – М.: Высш. шк., 1980.

1.3. Ахметов В. Б. Задачи и упражнения по физической и коллоидной химии. – Л.: Химия, 1980.

1.4. Гомонай В. І. Фізична та колоїдна хімія – Вінниця: нова книга, 2007. – 496 с.

1.5. Фізична хімія: Підручник /Л. С. Воловик, Є. І. Ковалевська, В. В. Манк та їн. – К.: «Інкос», 2007. – 196с.

Домашнє завдання:

1.1. С. 304 - 316;

1.2. С. 165-171.

Лекція №37

Тема: Будова міцел золів. Коагуляція та пептизація.

План

1. Міцелярна теорія будови золів

2. Правило Пескова - Фаянса

3. Будова золю йодіду срібла

4. Коагуляція. Правило Шульце-Гарді

5. Пептизація

Відповідно до міцелярної теорії будь-який колоїдний розчин складається з міцел (дисперсна фаза) і інтерміцелярної рідини (дисперсійного середовища). Дисперсна фаза колоїдних розчинів (золів) утворена колоїдними частками, що називаються міцелами. В основі міцели лежить важкорозчинний у даному дисперсійному середовищі агрегат, який складається з великої кількості мікрокристалів. Міцела має складну будову. Дисперсна фаза колоїдних розчинів практично нерозчинна в дисперсній фазі. Тому колоїдний розчин можна отримати реакцією обміну. Міцела – електрично нейтральна колоїдна частка, здібна до самостійного існування. Вона визначає всі основні властивості колоїдних систем. Поверхня агрегату за рахунок вільної поверхневої енергії адсорбує з оточуючого середовища відповідно до правила Пескова-Фаянса переважно ті іони, що мають з ним спільні хімічні елементи. Іони, адсорбовані агрегатом, називають потенціалвизначаючими. Разом з агрегатом вони утворюють ядро. Ядро притягує до себе з розчину протиіони, на які діють дві сили: електростатична та дифузійна. Під дією електростатичної сили протиіони притягуються до ядра. Дифузійна сила розсіює протиіони по всьому розчину. В результаті сумісної дії цих сил одна частина протиіонів міцно зв’язується з ядром колоїдної частинки, утворюючи щільний адсорбційний шар. Ядро з частиною міцно зв’язаних протиіонів називається колоїдною частинкою. Вона має заряд, обумовлений потенціалвизначаючими іонами. Друга частина протиіонів утворює дифузійний шар, який доволі слабко зв’язаний з ядром. Колоїдна частинка разом із дифузійним шаром називається міцелою, яка в цілому є електронейтральна. Знак заряду колоїдної частинки визначається знаком заряду потенціалвизначаючих іонів.

Розглянемо будому міцели золю йодиду срібла.

В залежності від речовини, що знаходиться у надлишку, міцела золю має таку будову:

 При надлишку AgNO₃

(mAgI)*nAg⁺*(n-x)NO₃^-^x+*xNO₃^-

ядро________________

гранула__________________

міцела

 При надлишку KI

(mAgI)*nI^-*(n-x)K⁺^x-*xK⁺

ядро________________

гранула__________________

міцела

Наявність однойменного заряду у всіх часток даного золю є важливим фактором його стійкості. Заряд протидіє злипанню та збільшенню часток, тобто коагуляції. Коагуляція – це фізико-хімічний процес злипання колоїдних часток.

Коагуляція веде до випадання з колоїдного розчину пластівчастого осаду або до застудневания. Закінчується цей процес седиментацією - випадінням колоїдної речовини в осад.

Коагуляція - природний, мимовільний процес розшаровування колоїдного розчину на тверду фазу і дисперсійне середовище. Таким чином дисперсна система прагне досягти стану мінімальної енергії.

Коагуляцію можна визвати підвищенням температури, доданням електроліту, тощо. Для початку справжньої коагуляції необхідно додати до золю деяку мінімальну кількість електроліту, яка називається порогом коагуляції – С. Величина, зворотна порогу коагуляції, називається його коагулюючою здібністю:

.

Відповідно до правила Шульце – Гарді, коагуляцію викликає один із зарядів доданого електроліту – той, який протилежний зазнаком зарядку часток золю. Чим більший заряд коагулюючого іону, тим сильніше виражена його коагулююча здібність і тим менший поріг коагуляції . Величина, зворотна порогу

Процес зворотний коагуляції, називається пептизацією. Пептизація – це розщеплювання агрегатів (грудок, пластівців, згустків), що виникли при коагуляції дисперсних систем, на первинні частинки під дією рідкого середовища (наприклад, води) або спеціальних речовин — пептизаторів. Пептизація - один із способів отримання колоїдних розчинів, який застосовується в техніці при одержанні високодисперсних суспензій глин та інших речовин. Має місце при збільшенні температури, видаленні коагулянтів, введенні в дисперсійне середовище деяких електролітів або поверхнево-активних речовин – пептизаторів. Відбувається при збільшенні заряду частинок і (або) ліофілізації (гідрофілізації) їх по-верхні.

Наочне виявлення пептизації – кколоїдне розчинення» коагулянту (коагелю), що випав у осад, об’ємне розрідження високодиспе-рсної структурованої суспензії. Пептизація можлива тільки при коагуляційних контактах між частинками, тобто при об’єднанні їх в агрегати або просторову структурну сітку силами міжмолекулярних взаємодій через тонкий прошарок дисперсійного сере-довища. В результаті пептизації можлива повна руйнація просторової сітки й переходу гелю в золь. Явище пептизації використовується при флотації для пептизації шламів тощо, використовують у різних технологічних процесах для одержання рідких дисперсних систем з паст та порошків. Пептизація часто небажаний процес, наприклад, при взаємодії бурового розчину з глинистими породами, що складають стінки стовбура бурової свердловини, при очищенні води коагулянтами. Пептизація відіграє важливу роль у природних процесах: генезисі осадових порід, зміні складу та структури ґрунтів, перерозподілі в земній корі речовин біогенного й абіогенного походження.

Питання для самоперевірки

1. Яка будова міцел золів?

2. Що називається коагуляцією? Яки причини її викликають?

3. Що констатує правило Шульце-Гарді?

4. В чому сутність пептизації?

 Література

1.1. С.292-297,

1.5.С.381,387-394.