Свойства дисперсных систем

Молекулярно-кинетические:

· Броуновское движение частиц в растворе.

· Осмотическое давление (примерно в тысячу раз меньше давления в истинном растворе с то же массовой долей из-за большого размера коллоидных частиц по сравнению с молекулами и ионами).

· Оседание частиц под действием сил различной природы (седиментация). В медицине скорость оседания эритроцитов используется для диагностики различных заболеваний. В биологии седиментационный анализ используют для оценки размеров частиц. Для ускорения процесса седиментации дисперсные системы подвергают центрифугированию.

Оптические:

· Грубодисперсные системы являются оптически мутными, т.к. линейные размеры частиц больше длины световой волны. Происходит отражение света по законам геометрической оптики.

· В системах, размер частиц в которых не превышает 0, 1 – 0, 2 длины волны падающего света, наблюдается светорассеивание. Если на коллоидный раствор направить луч света и посмотреть сбоку, то можно увидеть светящийся (опалесцирующий) конус (конус Тиндаля). Явление опалесценции отличает коллоидные растворы от истинных.

Электрокинетические:

· Электрофорез – движение частиц дисперсной фазы в электрическом поле.

· Электроосмос – движение частиц дисперсионной среды в электрическом поле.

Причина электрокинетических явлений – образование двойного электрического слоя (ДЭС) на границе раздела фаз. ДЭС состоит из достаточно прочно связанных с поверхностью дисперсной фазы потенциал-определяющих ионов и эквивалентного числа противоположно заряженных ионов – противоионов, находящихся в дисперсионной среде.

Строение частицы коллоидного раствора (мицеллы).

Мицелла состоит из электронейтрального агрегата, окруженного двойным электрическим слоем. Агрегат может состоять из сотен атомов, ионов, молекул. На агрегате осаждаются потенциалопределяющие ионы. Агрегат и потенциалопределяющие ионы образуют ядро мицеллы. На слое потенциалопределяющих ионов адсорбируются противоионы. Строение мицеллы представлено на схеме:

{m[AgCl] nCl^- (n-х)K⁺}^х- хК⁺

агрегат ПОИ ПИ ПИ

ядро мицеллы диффузионный слой

адсорбционный слой

гранула

 

мицелла

где

m - число формульных единиц в агрегате

ПОИ – потенциалопределяющие ионы

n - число ПОИ

ПИ – противоионы,

(n-x) – число ПИ в адсорбционном слое

x - число ПИ в диффузионном слое

Эта мицелла может быть получена конденсационным методом, путём реакции ионного обмена между нитратом серебра и хлоридом калия (в избытке хлорида калия). Если в избытке взят нитрат серебра, то происходит смена потенциалопределяющего иона и изменение заряда гранулы. (См. схему мицеллы ниже)

 

 

{m[AgCl] nAg⁺ (n-х)NO₃^- }^х+ х NO₃^-

агрегат ПОИ ПИ ПИ

ядро мицеллы диффузионный слой

адсорбционный слой

 

гранула

 

мицелла

 

Устойчивость дисперсных систем

Дисперсные системы в отличие от истинных растворов являются термодинамически неустойчивыми, т.е. они не могут длительное время сохранять все параметры системы без обмена веществом и энергией с внешней средой. Седиментационная устойчивость – это устойчивость частиц к оседанию под действием силы тяжести. Грубодисперсные системы являются седиментационно неустойчивыми. Агрегативная устойчивость – это способность дисперсных систем сохранять размер частиц и их индивидуальность. В агрегативно неустойчивых системах происходят процессы укрупнения частиц (коагуляция). Коагуляции препятствуют тонкие прослойки растворителя (гидратные оболочки в водных растворах) и электрокинетический потенциал (ζ -потенциал) частиц. Знак его заряда определяется зарядом гранулы, а величина – толщиной диффузного слоя. При сжатии диффузного слоя, например, вследствие увеличения концентрации электролитов в дисперсионной среде ζ -потенциал уменьшается по абсолютному значению. Большое значение имеет процесс разрушения коллоидных систем под действием электролита. В соответствии с правилом Шульце- Гарди коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением заряда коагулирующего иона. Коагулирующим действием обладает ион, заряженый одноимённо с противоионом.

Лабораторная работа: Получение неорганических золей.

Цель работы: Закрепление знаний о способах получения дисперсных систем и строении мицеллы неорганического золя.

Опыт №1. Получение золя иодида серебра. В пробирку налить 1 мл KI и добавить несколько капель AgNO_3. Написать строение мицеллы, указать все составные части.

Опыт №2 Получение золя гидроксида железа (III). В пробирку налить 1 мл FeCl3 и добавить несколько капель NaOН. Написать строение мицеллы, указать все составные части.

 

Тесты для самопроверки

1. Агрегатом мицеллы, образующейся в ходе реакции

BaCl₂ + K₂SO₄ → 2KCl + BaSO₄ ↓ является:

А. BaCl₂

Б. K₂SO₄

В. KCl,

Г. BaSO₄

 

2. Потенциалопределяющим ионом для мицеллы, поучаемой в ходе реакции

BaCl₂ + Н₂SO₄ → 2KCl + BaSO₄ ↓, при избытке Н₂SO₄ является

А. Ba²⁺

Б. Cl^-

В. SO₄^2-

Г. Н⁺

 

3. Вещество в коллоидном состоянии:

А. быстро осаждается

Б. очень медленно осаждается

В. не взаимодействует с другими веществами

Г. легко переходит в газообразное состояние

 

4. Ион, находящегося в избытке вещества, обладающий сродством к ядру мицеллы и адсорбирующийся на его поверхности, называется:

А. дисперсионным

Б. ядерным

В. коагулирующим

Г. потенциалопределяющим

 

5. Потенциалопределяющим ионом для мицеллы, поучаемой в ходе реакции

BaCl₂ + Н₂SO₄ → 2KCl + BaSO₄ ↓, при избытке BaCl₂ является:

А. SO₄^2-

Б. Cl^-

В. Н⁺

Г. Ba²⁺

 

6. Заряд гранулы золя, полученного при взаимодействии избытка сульфата меди с сероводородом, определяется зарядом…

А. сульфат-иона

Б. гидросульфид-иона

В. иона меди

Г. иона водорода

 

7. Дисперсная система, состоящая из двух взаимно нерастворимых или ограниченно растворимых жидкостей, называется:

А, эмульсия

Б. золь

В. суспензия

Г. гидрозоль

 

8. Коллоидная частица (гранула), образующаяся согласно уравнению реакции

ВаСl₂+ H₂SO_4(изб) = BaSO₄ + 2KCl, имеет заряд:

А. положительный

Б. нулевой

В. частично положительный

Г. отрицательный

 

9. Установите соответствие:

А. жидкая дисперсная фаза в газообразной дисперсионной среде

Б. жидкая дисперсная фаза в жидкой дисперсионной среде

В. твердая дисперсная фаза в жидкой дисперсионной среде

Г. жидкая дисперсная фаза в твердой дисперсионной среде

1. гель

2. пена

3. суспензия

4. аэрозоль

5. эмульсия

 

10. Максимальным коагулирующим эффектом для мицеллы с агрегатом Ca₃(PO₄)₂ в избытке CaCl₂ обладают ионы:

А. Ca²⁺ Б. HS^- В.SO₄^2- Г.Al³⁺

Домашнее задание: Подготовиться к экспресс-контролю по строению мицелл. Проработать теорию по теме «Органические дисперсные системы». Разобрать ситуационные задачи («Задачник по общей и коллоидной химии») стр. 20-23 № 8, 10, 11, 12, 17, 21, 34, 44, 51.