2.6. Примеры решения задач

Пример 1. Золь иодида серебра получен при добавлении к 0,01 л раствора KI с С_ЭК = 0,005 моль экв/л, 0,014 л раствора АgNО₃ с С_ЭК = 0,0025 моль экв/л. Определите заряд частиц полученного золя и составьте схему его мицеллы.

Решение. При смешении растворов АgNО₃ и KI протекает реакция

Аg NО₃ + KI = АgI↓ + KNО₃.

Определяем число молей эквивалентов исходных реагентов:

АgNО₃ : 0,0025 × 0,014 = 3,5∙10^-5 моль экв, KI : 0,005 × 0,01 = 5∙10 ^-5 моль экв.

Из расчета видно, что в растворе имеется избыток KI, следовательно, ядром коллоидных частиц золя АgI будут адсорбироваться ионы I^-, и частицы приобретут отрицательный заряд. Противоионами являются катионы К⁺.

Схема мицеллы в данном случае такова:

{ [ АgI ]_n , ∙ x I^-, y K⁺ } ^{– (x - y)} ∙ (х - у) K⁺.

Пример 2. Какой объем раствора ВаСl₂ с С_ЭК = 0,001 моль экв/л надо добавить к 0,02 л раствора Аl₂(SO₄,)₃ с С_ЭК = 0,0003 моль экв/л, чтобы получить золь сульфата бария с положительно заряженными частицами? Напишите формулу мицеллы золя ВаSO₄.

Решение. Образование золя ВаSO₄ происходит по реакции

3 ВаСl₂ + Аl₂(SO₄)₃ = 3 ВаSO₄ ↓+ 2 АlСl₃.

Объем раствора хлорида бария, необходимый для достижения стехиометрического соотношения реагентов (V_экв), равен

Для получения положительного заряда на частицах золя необходим избыток ионов бария, следовательно, для реакции надо взять V > 6 мл раствора хлорида бария. Схема мицеллы в данном случае

{ [ВаS0₄] _n∙ x Ва²⁺∙ y Cl^-}^{+ (2x - y)} ∙ (2х - у) Сl^-.

Пример 3. В три колбы налито по 0,02 л золя хлорида се­ребра. Для коагуляции золя в первую колбу добавили 0,0085 л раствора NaСl с

С_ЭК = 1 моль экв/л, во вторую – 0,017л раствора MgCl₂ с С_ЭК = 0,01 моль экв/л, а в третью – 0,014 л раствора АlСl₃ с С_ЭК = 0,001 моль экв/л. Вычислите пороги коагуляции золя этими электролитами и определите знак заряда частиц золя.

Решение. Порог коагуляции вычисляем по формуле

.

Пороги коагуляции золя данными электролитами равны:

NaCl : ммоль экв/л;

MgCl₂ : ммоль экв/л;

АlСl₃ : ммоль экв/л.

Добавляемые электролиты содержат один и тот же анион, но разные катионы. Наиболее эффективным коагулянтом является АlСl₃, содержащий катион с наибольшим зарядом (у него наименьший порог коагуляции), поэтому можно заключить, что частицы золя заряжены отрицательно.

Обратите внимание, что вычисленные пороги коагуляции приблизительно соответствуют правилу Шульце-Гарди.

Пример 4. Порог коагуляции золя гидроксид алюминия, име­ющего положительно заряженные частицы, нитратом калия равен 60 ммоль экв/л. Оцените порог коагуляции этого золя красной кровя­ной солью К₃[Fe(СN)₆].

Решение. Коагуляцию золя вызывает тот из ионов добавляе­мого электролита, заряд которого противоположен заряду колло­идной частицы (в данном случае - анион). Заряд аниона в нитрате калия равен -1, в красной кровяной соли К₃[Fe(СN)₆] – (-3). По правилу Шульце - Гарди пороги коагуляции одно-, двух- и трехзарядными ионами относятся как 729 : 11 : 1(приблизительно). Поэтому искомая оценка порога коагуляции данного золя красной кровяной солью 60 : 729 = 0,082 ммоль экв/л.