Выполнение работы

Опыт 1. Получение золя гидроксида железа (III) методом конденсации

Пробирку заполнить водой (примерно до половины ее объема) и поставить в горячую водяную баню. Через 5-7 минут внести в пробирку 2-3 капли концентрированного раствора FeCl₃. Наблюдать образование краснооранжевого золяFe(OH)₃. Раствор сохранить для опыта 3.

Требование к результатам опыта:

Указать состав ядра коллоидной частицы полученного золя, состав коллоидной частицы, состав мицеллы.

Опыт 2. Получение золя гидроксида железа (III) методом диспергирования осадка Fe(OH)₃

В стакан объемом 50 мл налить 25 мл воды и добавить 10 капель 20 %-ного раствора хлорида железа FeCl₃. Перемешать содержимое стакана и после этого добавить по каплям раствор гидроксида аммонияNH₄OHдо полного осаждения гидроксидаFe(OH)₃.

После того как осадок уплотнится на дне стакана, осторожно слить с него избыток раствора. Осадок промыть 2-3 раза, добавляя к нему небольшие порции воды и сливая эту воду после того, как между ними и осадком четко обозначится граница раздела.

К осадку гидроксида железа (III) прилить 25 млH₂Oи 3 капли 20 %-ного раствораFeCl₃. Смесь хорошо перемешать. Для ускорения процесса пептизации нагреть раствор на водяной бане. Прекратить нагревание, когда раствор приобретет устойчивую краснооранжевую окраску.

Требование к результатам опыта:

Составить схему строения мицеллы золя гидроксида железа (III) в раствореFeCl₃.

Опыт 3. Коагуляция золя гидроксида железа электролитами

Разлить в три пробирки золь гидроксида железа, полученный в опыте 1. По каплям прибавить в первую пробирку NaCl, во вторую –Na₂SO₄ , в третью –Na₂HPO₄. Считать число капель до изменения вида раствора (появления мути и осадка).

Требования к результатам опыта:

1. Написать формулу мицеллы золя гидроксида железа.

2. Объяснить влияние заряда коагулирующего иона на время, проходящее до начала коагуляции.

Примеры решения задач

Пример 10.1. Золь иодида серебра получен при добавлении к раствору AgNO₃ избытка KI. Определить заряд частиц полученного золя и написать формулу его мицеллы.

Решение. При смешивании растворов AgNO₃ и KI протекает реакция

AgNO₃ + KI _(изб.) = AgI + KNO₃.

Ядро коллоидной частицы золя иодида серебра состоит из агрегата молекул (mAgI) и зарядообразующих ионов I^‾, которые находятся в растворе в избытке и обеспечивают коллоидным частицам отрицательный заряд. Противоионами являются гидратированные ионы калия. Формула мицеллы иодида серебра имеет вид: {[(mAgI)nI^‾(n-x)К⁺ yH₂O]^x- + xК⁺∙zH₂O}⁰.

Пример 10.2. Золь кремневой кислоты был получен при взаимодействии растворов K₂SiO₃ и HCl. Написать формулу мицеллы золя и определить, какой из электролитов был взят в избытке, если противоионы в электрическом поле движутся к катоду.

Решение. Образование золя кремневой кислоты происходит по реакции

K₂SiO₃ + 2HCl = H₂SiO₃ + 2KCl

Чтобы двигаться к катоду (отрицательному электроду) противоионы должны иметь положительный заряд, а коллоидные частицы золя должны быть заряжены отрицательно. На электронейтральном агрегате частиц (mH₂SiO₃) адсорбируются ионы элемента, входящего в состав ядра. Таковыми являются ионы HSiO₃^‾, которые образуются в результате гидролиза соли K₂SiO₃:

K₂SiO₃ + H₂O ↔ KHSiO₃ + KOH или в ионной форме

SiO₃²⁻ + H₂O ↔ HSiO₃^‾ + OH^‾

Ионы HSiO₃^‾, адсорбируясь на поверхности частиц золя кремниевой кислоты, сообщают им отрицательный заряд. Противоионами являются гидратированные ионы водорода H⁺. Формула мицеллы золя кремневой кислоты:

{[(mH₂SiO₃)nHSiO₃^‾ (n-x)H⁺∙yH₂O]^x- + xH⁺∙zH₂O}

Так как коллоидные частицы золя кремневой кислоты заряжены отрицательно за счет ионов HSiO₃^‾, то, следовательно, в избытке был взят K₂SiO₃.

Пример 10.3. Какого из веществ, K₂SO₄ или KCl, потребуется меньше, чтобы вызвать коагуляцию коллоидного раствора гидроксида железа (II), полученного по реакции FeCl₂ + 2NaOH = Fe(OH)₂ + 2NaCl?

Решение. Из формулы коллоидной частицы золя гидроксида железа(II)

[(mFe(OH)₂nFe²⁺ 2(n-x)Cl^‾∙yH₂O]^2x+ видно, что частицы золя имеют положительный заряд. Коагуляцию золя вызывает тот из ионов прибавленного электролита, заряд которого противоположен заряду коллоидной частицы. В данной задаче – это ионы SO₄²⁻ и Cl‾. Коагулирующая способность иона определяется его зарядом – чем больше заряд иона, тем больше его коагулирующая способность. Заряд иона SO₄²⁻ больше заряда иона Cl‾, поэтому, чтобы вызвать коагуляцию коллоидного раствора гидроксида железа (II), раствора K₂SO₄ потребуется меньше, чем раствора KCl.

Пример 10.4. Составить схему строения мицеллы золя гидроксида меди (II) в растворе хлорида меди.

Решение. В состав мицеллы гидроксида меди входят: агрегат молекул (mCu(OH)₂), адсорбированный слой, состоящий из зарядообразующих ионов меди Cu²⁺ и гидратированных противоионов хлора, и диффузный слой гидратированных противоионов хлора. Схема строения мицеллы гидроксида меди:

{[(mCu(OH)₂nCu²⁺ 2(n-x)Cl‾∙yH₂O]^2x+ + 2xCl‾∙zH₂O}

Задачи

№ 10.1. Составить схему строения мицеллы золя сульфида мышьяка As₂S₃ в растворе сульфида натрия.

№ 10.2. Какой из солей: Ca(NO₃)₂, NaNO₃ или Al(NO₃)₃ потребуется меньше для коагуляции золя хлорида серебра?

№ 10.3. Составить схему строения мицеллы золя сульфата бария в растворе сульфата натрия.

№ 10.4. Образование золя сульфата бария происходит по реакции

3BaCl₂ + Al₂(SO₄)₃ = 3BaSO₄ + 2AlCl₃

Написать формулу мицеллы золя BaSO₄ и определить, какой из электролитов был в избытке, если противоионы в электрическом поле движутся к аноду.

№ 10.5. Составить схему строения мицеллы золя кремниевой кислоты в растворе силиката натрия.

№ 10.6. При пропускании избытка сероводорода в раствор AsCl₃ получили золь сульфида мышьяка As₂S₃. Определить знак заряда частиц золя и написать формулу мицеллы золя сульфида мышьяка.

№ 10.7. Золь иодида свинца был получен по реакции

Pb(NO₃)₂ + 2KI = PbI₂ + 2KNO₃

Составить формулу мицеллы золя иодида свинца и определить, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе противоионы двигались к аноду.

№ 10.8. Составить схему строения мицеллы золя кремниевой кислоты в растворе соляной кислоты.

№ 10.9. Какого электролита, FeCl₃ или AgNO₃, нужно взять в избытке, чтобы частицы золя хлорида серебра в электрическом поле двигались к аноду? Написать формулу мицеллы золя.

№ 10.10. Составить схему строения мицеллы гидроксида железа (III) в растворе соляной кислоты.

№ 10.11. Составить схему строения мицеллы оловянной кислоты H₂SnO₃ в растворе станната калия K₂SnO₃.

№ 10.12. Какой из солей, NaCl, Na₂SO₄ или Na₃PO₄, потребуется больше для коагуляции золя гидроксида железа (III), частицы золя которого заряжены положительно?

№ 10.13. Золь бромида серебра был получен по реакции

AgNO₃ + NaBr = AgBr + NaNO₃

Составить формулу мицеллы золя и определить, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе частицы золя двигались к катоду.

№ 10.14. Составить схему строения мицеллы гидроксида железа (III) в растворе хлорида железа (III).

№ 10.15. Какого из веществ, CrCl₃, Ba(NO₃)₂ или K₂SO₄, потребуется меньше для коагуляции золя кремниевой кислоты, частицы которого заряжены отрицательно?

№ 10.16. Составить схему строения мицеллы сульфида сурьмы (III) в растворе сульфата калия.

№ 10.17. Золь сульфида кадмия был получен по реакции

Cd(NO₃)₂ + Na₂S = CdS + Na₂S

Составить формулу мицеллы золя сульфида кадмия и определить, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе противоионы двигались к аноду.

№ 10.18. Золь хлорида свинца был получен по реакции

Pb(NO₃)₂ + 2NaCl = PbCl₂+ 2NaNO₃

Составить формулу мицеллы золя и определить, какой из электролитов был взят в избытке, если при электрофорезе частицы золя двигались к катоду.

№ 10.19. При пропускании избытка сероводорода в раствор SbCl₃ получили золь сульфида сурьмы Sb₂S₃. Определить знак заряда частиц золя и написать формулу мицеллы золя сульфида сурьмы.

№ 10.20. Представить строение мицеллы оксида олова (IV) в растворе K₂SnO₃.