Примеры решения задач.
1.Определите, к какому электроду должны перемещаться частицы золя, получаемого при реакции при небольшом избытке H2S: 2H3AsO3+3H2S=As2S3+6H2O Решение. Потенциал определяющими ионами в данном случая могут быть ионы SH- , так как в состав агрегата входят ионы серы. Состав адсорбционного слоя могут входить ионы Н+. Ионы Н+ образуют диффузный слой. Таким образом, схематическое строение мицеллы золя можно выразить следующей формулой: {[( As2S3)m·n SH-]· Н+}(n-x) Н+ Частица имеет отрицательный заряд, - следовательно, электрофоретическое движение направлено к аноду.
2. Время половинной коагуляции золя иодида серебра при исходном содержании частиц в 1 м3, равном 3,2·1014, составляет 11,5 с. Определите константу скорости коагуляции. Решение. Расчет проводим, используя формулу, связывающую константу скорости коагуляции с временем половинной коагуляции:
3. Золь иодида серебра, получаемый по реакции: KI+AgNO3→AgI+KNO3 при некотором избытке KI , коагулируют растворами сульфата калия и ацетата кальция. Коагулирующее действие какого электролита сильнее? Решение. Строение мицеллы золя таково: {[( AgI)m·nI-]xK+}(n-x)K+ Ионами, образующими диффузный слой, т.е. противоионами, являются катионы K+. Следовательно, при сравнении коагулирующего действия необходимо сравнивать заряды катионов вводимого электролита. Так как заряд иона Са2+ выше заряда иона K+ , то в соответствии с правилом Шульце-Гарди коагулирующее действие Са(СН3СОО)2 сильнее.
Задачи 1. Золь AgI получен при добавлении 8 мл водного раствора КI концентрацией 0,05 моль/л к 10 мл водного раствора AgNO3 концентрацией 0,02 моль/л. Напишите формулу мицеллы образовавшегося, золя. Как заряжена частица золя?
2. Золь гидроксида железа (III) получен при добавлении к 85 мл кипящей дистиллированной воды 15 мл 2%-ного раствора хлорида железа(III). Напишите формулу мицелл золя Fе(ОН)3, учитывая, что при образовании частиц гидроксида железа(Ш) в растворе присутствуют следующие ионы Fе+3, СI-. Как заряжены частицы золя?
3. Во сколько раз уменьшится суммарное число частиц νΣ мартеновских печей через 1, 10, 100 с после начала коагуляции? Средний радиус частиц 20 нм, концентрация 1·10 -3 кг/м3, плотность частиц 2,2 г/см3. Константа быстрой коагуляции, по Смолуховскому, равна 3·10 -16 м3/с.
4. При исследовании коагуляции полистирольного латекса получены следующие значения порогов коагуляции:
Рассчитайте соотношение порогов коагуляции и сопоставьте его с соотношением, получаемым в соответствии с правилом Дерягина - Ландау.
5. Порог коагуляции отрицательно заряженного гидрозоля As2S3 под действием КСI равен 4,9·10 -2 моль/л. С помощью правил Шульце - Гарди и Дерягина - Ландау для этого золя рассчитайте пороги коагуляции, вызываемой следующими электролитами: К2S04, MgCI2, MgSO4, А1С13 и А12(S04)3.
6. Порог коагуляции положительно заряженного гидрозоля Fе(ОН)з под действием электролита NaCI равен 9,25 ммоль/л. С помощью правил Шульце - Гарди и Дерягина - Ландау для этого золя рассчитайте пороги коагуляции, вызываемой следующими электролитами: KNO3, BaCI2 , K2S0 4, MgS04, К 2Cr2O7.
7. Порог коагуляции гидрозоля металлического золота, вызываемой NaCI, равен 24 ммоль/л, a K2S04 - 11,5 ммоль/л. Используя правила Шульце - Гарди и Дерягина - Ландау, определите знак заряда золя и рассчитайте порог коагуляции для, следующих электролитов; СаСI2 , MgS04, АI2(S04)3, АIСI3, Th(NO3)4.
8. Напишите схему строения мицелл сульфида цинка, образующихся при получении золя: а) в случае избытка ZnSO4; б) в случае избытка (NH4)2SO4, по следующей реакции: ZnSO4+(NH4)2S=ZnS+(NH4)2SO4.
9. Напишите схему строения мицеллы сульфата бария, получающегося при взаимодействии хлорида бария с некоторым избытком сульфата натрия.
10. Укажите, к какому электроду должны двигаться частицы гидроксида алюминия, образующиеся при гидролизе. Принять, что гидролиз протекает неполно: AICI3+H2O=AI(OH)3+3HCI. 11. В воде содержатся ультрамикроскопические радиоактивные частицы. Для очистки воды от них предложено вводить электролиты: хлорид алюминия или фосфат калия. Предварительно установлено, что частицы при электрофорезе движутся к катоду. Какой электролит следует предпочесть в данном случае?
12. Золь гидроокиси железа, получаемый неполным гидролизом хлорного железа, коагулируют растворами сульфида натрия, хлорида натрия и хлорида бария. Какой из электролитов окажет наиболее значительное коагулирующее действие?
13. Изучение быстрой коагуляции суспензии каолина, проводимое путем счета частиц с помощью ультрамикроскопа, дало следующие результаты:
Рассчитайте по приведенным данным время половинной коагуляции.
14-27. Написать строение мицеллы золя, полученного по реакции. Определить к какому электроду будет двигаться коллоидная частица: 14. AI(OH)3, стабилизированный AICI3.
15. SiO2, стабилизированный H2SiO3.
16. Au, стабилизированный КAuO2.
17. As2S3, стабилизированный H2S.
18. Ba(OH)2 ,стабилизированный BaCI2.
19. PbS , стабилизированный Pb(NO3)2.
20. FeS , стабилизированный Fe2(SO4)3.
21. CrO3 , стабилизированный H3CrO6.
22. Ni(OH)2 , стабилизированный Ni(NO3)2.
23. Pt , стабилизированный H3(PtCI)6.
24. BaCI2+Na2 SO4=BaSO4+2NaCI ; в избытке Na2SO4.
25. ZnSO4+(NH4)2S=ZnS+(NH4)2SO4 ; в избытке (NH4)2S.
26. Время половинной коагуляции тумана минерального масла с удельной поверхностью 1,5*107 м-1 , концентрацией 25 мг/л составляет 240 с. Рассчитайте и постройте кривую изменения суммарного числа частиц при коагуляции для следующих интервалов времени: 60, 120, 240, 480 и 600 с. Плотность масла 0,970 г/см3.
27. При изучении оптическим методом кинетики электролитной коагуляции гидрозоля AgJ, стабилизированного ПАВ, получено значение константной скорости быстрой коагуляции, равное 3,2*10-18м3/с (при 293К). Вязкость среды 1*10-3Па*с. Сравните эту константу с константой, даваемой теорией Смолуховского. Объясните влияние ПАВ на характер коагуляции.
28. По экспериментальным данным время половинной коагуляции гидрозоля составляет340 с при исходной частичной концентрации частиц 2,52*1014част/м3, вязкости дисперсионной среды 1*10-3Па*с, и температуре 293 К. Сделайте вывод, быстрой или медленной является коагуляция, если вязкость среды увеличить в 3 раза.
29. Во сколько раз уменьшится суммарное число частиц
30. Рассчитайте константу быстрой коагуляции золя серы среды под действием хлорида алюминия, используя следующие экспериментальные данные: τ, с 0 2 4 10
31. Рассчитайте время половинной коагуляции, используя экспериментальные данные по изменению общего числа частиц при коагуляции ……………… дисперсной системы в воде: τ, с 0 7,0 15,0 20,2 28,0
32. Проверьте применимость теории Смолуховского к коагуляции золя селена раствором хлорида калия, используя следующие экспериментальные данные: τ, с 0 0,66 4,25 19,0 43,0
33. Рассчитайте число первичных частиц гидрозоля золота при коагуляции электролитом к моменту времени τ=150с, если первоначальное число частиц в 1м3 составляет 1,93/1014, а константа скорости быстрой коагуляции равна 0,2*1017м3/с.
34. Рассчитайте константу скорости быстрой коагуляции суспензии каолина в воде по данным кинетики коагуляции, полученным с помощью ультрамикроскопа (при 293 К) τ, с 0 100 175 250 400 500
35. При изучении коагуляции суспензии ………… …………. в воде методом счета частиц в ультрамикроскопе получены следующие данные: τ, с 335 510 600 800
|
дыма мартеновских печей через 1, 10, 100 с после начала коагуляции? Средний радиус частиц 20 нм, концентрация 1*10-3 кг/м3, плотность частиц 2,2 г/см3. Константа быстрой коагуляции по Смолуховскому равна 3*10-16м3/с.