П ра в ила электролитной коагуляции

1. Все без исключения сильные электролиты при определенной концентрации могут вызвать коагуляцию коллоидного раствора.

2. Правило знака заряда: коагуляцию коллоидного раствора (зо- ля) вызывает тот ион электролита, знак заряда которого противополо- жен  заряду  коллоидной  частицы.  Этот  ион  электролита  называют

ионом-коагулятором.

3. Каждый электролит по отношению к данному золю обладает порогом коагуляции.

Порог коагуляции (g , С кр) – минимальная концентрация элек-

тролита, достаточная для того, чтобы вызвать коагуляцию золя:

g =  V × C  ,                                   (27.1)

W

где  g  – порог коагуляции, моль/л; V   – объем электролита, вы-

зывающего коагуляцию, мл;   С   – концентрация электролита, моль/л;

W   – объем золя, мл.

Коагулирующая способность (сила) электролита (Р)

на, обратно пропорциональная порогу коагуляции:

- величи-

Р =   1

g

 

 

.                                         (27.2)

4. Влияние заряда (валентности) иона коагулятора на коагули- рующую способность электролита (правило Шульце-Гарди). Коагу- лирующая способность электролита возрастает с увеличением валент- ности иона - коагулятора.

g =  const z n

 

 

,                                   (27.3)

где   z – валентность (заряд) иона - коагулятора, n = 2 ÷ 6

 

 

5.   Коагулирующая способность ионов коагуляторов одной и той же валентности возрастает с увеличением радиуса иона-коагулятора:

L i   +  <  N a   +  <  K +  <  R b   +  <  C s   +

® в о з ра с т а н и е

 

к оа г улирующей

с по с о б н о с т и ®

 

П р имер

Пример решения задачи

Электролит NaNO 3 Na 2 S O 4 Na 3 PO 4 V, мл 8,0 12 1,0 С, моль/л 1,0 0,01 0,01

Чтобы вызвать коагуляцию 10,0 мл гидрозоля Fe(OH) 3, полученно- го гидролизом хлорида железа (III), прилили растворы следующих элек- тролитов:

 

Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда коллоид- ной частицы и напишите формулу мицеллы, если стабилизатором золя является электролит FeOCl.

 

Р ешение:

1. Рассчитаем порог коагуляции каждого электролита по (27.1):

 

3

g  N a N O

=  V × C W

=   8, 0 мл   × 1, 0 моль / л

10,0 мл

 

= 0,8

 

м о л ь / л

 

2  4

g  N a SO

 

 

3  4

g  N a PO

 

=  V × C W

 

=  V × C W

=  1 2, 0 мл   × 0, 01 моль / л

10,0 мл

=  1, 0 мл   × 0, 01 моль / л

10,0 мл

 

= 0,012

 

 

= 0,001

 

м о л ь / л

 

 

м о л ь / л

2. Определим знак заряда частиц золя:

Так как катионы всех электролитов - коагуляторов одновалентны, а их пороги коагуляции разные, что не соответствует правилу Шульце -

Гарди, следовательно, коагуляцию золя вызывают не катионы, а анионы электролитов. В данном случае получается: чем выше заряд аниона, тем

меньше порог коагуляции (справедливо правило Шульце – Гарди). Сле- довательно, согласно «правилу знака заряда», заряд коллоидной части- цы положительный.

3. Запишем формулу мицеллы золя гидроксида железа, стабилизи- рованного FeOCl.

При гидролизе хлорида железа (III) возможно протекание следую-

щих реакций:

F e C l 3 + 2 H 2 O ®  F e (O H  )2  C l + 2 H C l ®  F e O C l + 2 H C l +  H 2 O

F e O C l ® F e O + + C l -

Формула мицеллы будет иметь вид:

3

{ m [ F e (OH)

]× n F e O + × (n - x) C l - } x +  × x C l -

Задачи для самостоятельного решения

 

1. Рассчитайте  концентрации  электролитов,  вызвавших коагуля- цию 10,0 мл золя сульфида мышьяка As 2 S 3, если при приливании ниже- указанных объемов растворов электролитов (V), их порог коагуляции

g следующий:

 

Электролит	KNO 3	M g (NO 3) 2	A l (NO 3) 3
V, мл	12,5	0,9	0,8
g , моль/л	5,0	0,09	0,008

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы золя сульфида мышьяка As 2 S 3, полученного пропусканием се- роводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As 2 O 3.

 

 

2. Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда колло- идной частицы и напишите формулу мицеллы золя гидроксида алюми- ния, полученного сливанием растворов хлорида алюминия и гидроксида натрия, если для коагуляции 10,0 мл золя был израсходован следующий объем электролитов, указанной концентрации:

Электролит	KNO 3	Na 2 CrO 4	K 3 [ F e(CN) 6 ]
V, мл	10,0	1,0	0,8
С, моль/л	2,5	0,5	0,05

 

3. Чтобы вызвать коагуляцию 10,0 мл гидрозоля Fe(OH) 3, получен- ного гидролизом хлорида железа (III), прилили растворы следующих электролитов:

Электролит	KCl	Na 2 S O 4	Na 3 PO 4
V, мл	8,0	1,0	0,6
С, моль/л	3,0	0,4	0,05

Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда коллоид-

ной частицы и напишите формулу мицеллы.

 

 

4. Определите, какой объем водных растворов электролитов был прилит к 10,0 мл гидрозоля сульфида мышьяка, если порог коагуляции электролитов, указанной концентрации оказался равным:

Электролит	NaCl	B a Cl 2	A l Cl 3
C, моль/л	5,0	0,4	0,01
g , моль/л	5,2	0,08	0,007

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы золя As 2 S 3, полученного пропусканием сероводорода через разбавленный раствор оксида мышьяка As 2 O 3.

 

 

5. Во сколько раз уменьшится порог коагуляции золя сульфида мышьяка As 2 S 3, если для коагуляции 10,0 мл золя вместо NaCl исполь- зовать MgCl 2 или AlCl 3? Концентрации и объем электролитов, пошед- ших на коагуляцию золя, указаны в таблице.

Электролит	NaCl	M g Cl 2	A l Cl 3
C, моль/л	5,0	0,1	0,01
V, мл	3,0	2,2	2,0

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы  золя   As 2 S 3,  полученного  пропусканием  сероводорода  через разбавленный раствор оксида мышьяка As 2 O 3.

 

 

6. Как изменится величина порога коагуляции золя иодида серебра AgJ, если для коагуляции 10,0 мл золя вместо KNO 3 использовать Ca(NO 3) 2 или Al(NO 3) 3. Концентрации и объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя, указаны в таблице:

Электролит	KNO 3	Ca(NO 3) 2	A l (NO 3) 3
C, моль/л	5,0	0,1	0,001
V, мл	2,0	1,4	13,0

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы золя AgJ, полученного при сливании иодида калия с нитратом серебра.

 

 

Электролит NaCl Na 2 S O 4 Na 3 PO 4 V, мл 3600 50 5

7. Для коагуляции 10,0 мл гидрозоля Zn(OH) 2   потребовались сле- дующие объемы 0,01 М растворов электролитов:

 

Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда коллоид- ной частицы. Напишите формулу мицеллы золя, полученного при сли- вании хлорида цинка с гидроксидом натрия.

 

 

8. Гидрозоль железосинеродистой меди Cu 2 [ F e(CN) 6 ] получают по реакции двойного обмена между CuCl 2 и K 4 [ F e(CN) 6 ]:

2 C u C l 2  +  K   4 [ F e (C N  )6 ] =  C u 2 [ F e (C N  )6 ]+ 4 KCl

Электролит KNO 3 Ca(NO 3) 2 A l (NO 3) 3 V, мл 25,0 11,0 10,0 g , моль/л 7,5 0,11 0,01

Каковы концентрации электролитов, если 10,0 мл золя коагулиру- ет при добавлении к нему следующих объемов растворов электролитов, имеющих порог коагуляции, указанный в таблице:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы золя.

 

 

9. Коагуляция золя сульфата бария была вызвана приливанием к

10,0 мл золя растворов следующих электролитов:

Электролит	NaCl	Na 2 S O 4	Na 3 PO 4
C, моль/л	5,0	0,1	0,01
V, мл	3,6	3,0	2,5

Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда коллоид-

ной  частицы.  Напишите  формулу мицеллы  золя   BaSO 4, полученного при сливании хлорида бария с сульфатом натрия.

 

 

Электролит KNO 3 К 2 C r 2 O 7 K 3 [ F e(CN) 6 ] С, моль/л 3,0 0,5 0,05 g , моль/л 3,0 0,05 0,004

10. Определите объем раствора электролита, который потребует- ся для коагуляции 10,0 мл гидрозоля сульфида кадмия CdS, если порог коагуляции и концентрация растворов электролитов следующие:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы золя сульфида кадмия CdS, полученного пропусканием серо- водорода через разбавленный раствор хлорида кадмия СdCl 2.

 

 

]

11. Каковы концентрации электролитов, если 10,0 мл золя «бер- линской лазури» K 4 [ F e(CN) 6 ], полученного в результате реакции:

4 F e C l 3

+ 3 K 4

[ F e (C N  )6

] =  F e 4

[ F e (C N  )6  3

+ 12 KCl

Электролит KCl M g Cl 2 A l (NO 3) 3 V, мл 20,0 8,0 3,0 g , моль/л 10,0 0,16 0,015

коагулирует  при  добавлении  к  нему  следующих  объемов  растворов электролитов, имеющих порог коагуляции, указанный в таблице:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите предпо- лагаемую формулу мицеллы.

12. Рассчитайте пороги коагуляции, определите знак заряда кол- лоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если для коагуляции

10,0 мл золя гидроксида алюминия, полученного сливанием растворов

Электролит KNO 3 Na 2 CrO 4 K 3 [ F e(CN) 6 ] V, мл 15,0 2,0 2,0 С, моль/л 1,0 0,1 0,01

хлорида алюминия и гидроксида натрия, был израсходован следующий объем электролитов указанной концентрации:

 

 

13. Во сколько раз уменьшится порог коагуляции золя сульфида мышьяка As 2 S 3, если для коагуляции 10,0 мл золя вместо NaCl исполь- зовать MgCl 2   и AlCl 3? Концентрации и объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя, указаны в таблице:

Электролит	NaCl	M g Cl 2	A l Cl 3
C, моль/л	1,0	0,1	0,01
V, мл	7,0	1,0	1,0

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы  золя   As 2 S 3,  полученного  пропусканием  сероводорода  через разбавленный раствор оксида мышьяка As 2 O 3.

 

14. Как изменится величина порога коагуляции золя иодида сере- бра AgJ, если для коагуляции 10,0 мл золя вместо NaNO 3 использовать Na 2 S O 4 и Na 3 PO 4. Концентрации и объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя, указаны в таблице:

Электролит	NaNO 3	Na 2 S O 4	Na 3 PO 4
C, моль/л	4,0	0,1	0,01
V, мл	9,0	6,0	5,0

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы золя AgJ, полученного при сливании   KJ с AgNO 3.

 

]

15. Каковы концентрации электролитов, если 10,0 мл золя «бер- линской лазури» K 4 [ F e(CN) 6 ], полученной в результате реакции:

4 F e C l 3

+ 3 K 4

[ F e (C N  )6

] =  F e 4

[ F e (C N  )6  3

+ 12 KCl

Электролит NaNO 3 Na 2 S O 4 Na 3 PO 4 V, мл 25,0 11,0 10,0 g , моль/л 15,0 0,22 0,02

коагулирует  при  добавлении  к  нему  следующих  объемов  растворов электролитов, имеющих порог коагуляции, указанный в таблице:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы.

16. Гидрозоль  железосинеродистой  меди   Cu 2 [ F e(CN) 6 ]   красно-

оранжевого цвета получают по реакции двойного обмена:

2 C u C l 2  +  K   4 [ F e (C N  )6 ] =  C u 2 [ F e (C N  )6 ]+ 4 KCl

Электролит NaNO 3 Na 2 S O 4 Na 3 PO 4 V, мл 25,0 11,0 10,0 g , моль/л 7,5 0,11 0,01

Каковы концентрации электролитов, вызывающих коагуляцию золя, если 10,0 мл золя коагулирует при добавлении к нему следующих объемов растворов электролитов, имеющих порог коагуляции, указан- ный в таблице:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы.

 

 

17. Гидрозоль MnO 2 получают восстановлением перманганата ка- лия по реакции:

2 K M n O 4  + 2 N H 4 O H   = 2 M n O 2 + N 2  + 2 K O H + 4 H 2 O

Электролит KCl M g Cl 2 A l (NO 3) 3 V, мл 10,0 4,5 4,0 g , моль/л 3,0 0,045 0,004

Каковы концентрации электролитов, если 10,0 мл полученного золя коагулирует при добавлении к нему следующих объемов растворов электролитов, имеющих порог коагуляции, указанный в таблице:

 

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы.

 

 

18. Гидрозоль Cо 2 [F e(CN) 6 ] получают по реакции двойного обме- на между CоSO 4   и K 4 [ F e(CN) 6 ]:

K 4 [ F e (C N  )6 ]+ 2 C oS O 4  =  C o 2 [ F e (C N  )6 ]+ 2 K 2 S O 4

Как изменится величина порога коагуляции золя, если для коагу- ляции 10,0 мл золя вместо KCl использовать MgCl 2 или Al(NO 3) 3. Кон- центрации и объем электролитов, пошедших на коагуляцию золя, ука- заны в таблице:

Электролит	KCl	M g Cl 2	A l (NO 3) 3
C, моль/л	4,0	0,1	0,01
V, мл	9,0	6,0	5,0

Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу

мицеллы золя.

19. Золь гидроксида кадмия получен путем сливания растворов CdCl 2   и NaOH. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции электролитов следующие:

Электролит	Na 2 S O 4	M g (NO 3) 2	Na 3 PO 4	NaCl
g , моль/л	0,011	0,70	0,001	0,70

Рассчитайте объемы 0,01 М растворов электролитов, вызвавших

коагуляцию 10,0 мл золя.

 

 

20. Золь  иодида  серебра  получен  сливанием  растворов   KJ   и AgNO 3. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите форму- лу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следую- щие:

Электролит	KCl	KNO 3	B a (NO 3) 2	La(NO 3) 3
g , моль/л	5,2	5,1	0,08	0,007

Рассчитайте объемы 0,01 М растворов электролитов, вызвавших

коагуляцию 10,0 мл золя.

 

 

21. Золь золота получают восстановлением золотой кислоты та- нином по реакции:

2 H A u O 2  + C 76 H 52 O 46  = 2 A u ¯ + C 76 H 52 O 49  + H 2 O

Электролит KNO 3 B a Cl 2 La(NO 3) 3 g , моль/л 3,0 0,05 0,004

Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следующие:

 

 

Рассчитайте объемы 0,001 М растворов электролитов, вызвавших коагуляцию 10,0 мл золя.

 

 

22. Золь гидроксида  цинка  получен  путем  сливания растворов ZnCl 2   и NaOH. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следующие:

Электролит	Na 2 S O 4	M g (NO 3) 2	Na 3 PO 4	NaCl
g , моль/л	0,05	3,0	0,004	3,0

Рассчитайте объемы 0,01 М растворов электролитов, вызвавших

коагуляцию 10,0 мл золя.

 

 

23. Золь иодида серебра получен путем сливания равных объемов

0,008 М раствора иодида калия и 0,01 М раствора нитрата серебра. Ка-

кой из электролитов MgSO 4 или K 3 [ F e (CN) 6 ] будет иметь больший по- рог коагуляции для данного золя и почему? Определите знак заряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы.

 

 

24. Напишите формулу мицеллы золя золота, стабилизированного KAuO 2. Какой из электролитов NaCl, BaCl 2 или AlCl 3 будет иметь мень- ший порог коагуляции для данного золя и почему? Определите знак за- ряда коллоидной частицы. Напишите формулу мицеллы.

 

 

25. Золь золота получают восстановлением золотой кислоты та- нином по реакции:

2 H A u O 2  + C 76 H 52 O 46 = 2 A u ¯ + C 76 H 52 O 49  + H 2 O

Электролит KNO 3 B a Cl 2 Na 2 S O 4 A l (NO 3) 3 g , моль/л 2,2 0,04 2,2 0,003

Каков знак заряда коллоидной частицы и формула мицеллы, если порог коагуляции электролитов равен:

 

 

Рассчитайте объемы 0,001 М растворов электролитов, вызвавших коагуляцию 10,0 мл золя.