Рабочая программа, методические указания и индивидуальные задания к изучению дисциплины “Физическая химия и аналитический контроль” (стр. 31 )

       Если , , то . Молярный коэффициент поглощения света зависит от длины волны абсорбируемого света, температуры, природы растворенного вещества и растворителя, не зависит от концентрации.

Молекулярно – кинетические свойства

       1. Броуновское движение – тепловое движение частиц в дисперсных системах. Движение коллоидных частиц является следствием беспорядочных ударов, получаемых ими от молекул среды, находящихся в тепловом движении. Если частица достаточно мала, то число ударов, приходящихся на неё с разных сторон обычно неодинаково, и частица получает импульс, заставляющий её двигаться в разных направлениях по сложным траекториям. Среднеквадратичное смещение частицы можно рассчитать по уравнениям

    или  ,  (7.3)

где - универсальная газовая постоянная; - температура; - число Авогадро; - время; - вязкость; - коэффициент диффузии, который можно рассчитать по уравнению

  .  (7.4)

       2. Седиминтационная устойчивость коллоидных частиц – это способность дисперсной системы сохранять равномерное распределение частиц по всему объёму.

       Распределение частиц по высоте подчиняется закону Лапласа

  ,  (7.5)

где - масса 1 моля, равная произведению числа Авогадро на эффективную массу частицы ; - температура; - высота столба жидкости.

       Наблюдая за скоростью оседания частиц, можно определить размер частиц. Применяемые при этом методы называются седиментационным анализом.

  ,  (7.6)

где - расстояние, пройденное частицей за секунд; - постоянная Стокса, зависящая от  плотности дисперсионной среды (), дисперсной фазы () и вязкости ()

  .  (7.7)

       Уравнение справедливо для разбавленных растворов с шарообразными частицами с размерами .

Электрические свойства коллоидных растворов

       Электрические свойства коллоидных растворов обусловлены наличием электрического заряда коллоидных частиц и ДЭС (двойного электрического слоя).

       В прямой зависимости от заряда частиц находятся такие электрокинетические явления в коллоидных растворах, как электрофорез и электроосмос.

       Электрофорез – это перенос коллоидных частиц в электрическом поле.

       Электроосмос – это перемещение дисперсионной среды в электрическом поле через  пористую диафрагму.

       При движении коллоидной частицы в растворе при наложении электрического поля часть противоионов отстает от неё. Отстают ионы, находящиеся в диффузионном слое. В результате возникает электрокинетический потенциал, называемый - потенциалом. Его величина зависит от природы, концентрации электролита, заряда ионов, среды, температуры и других факторов. - потенциал характеризует агрегативную устойчивость коллоидных частиц, т. е. способность коллоидных систем сохранять постоянную степень дисперсности.

  ,  (7.8)

где - электрофоретическая подвижность – это линейная скорость движения частиц при единичном градиенте потенциала.

Коагуляция коллоидных систем

       Коллоидные растворы обладают разной агрегативной устойчивостью. Их устойчивость зависит от типа сил взаимодействия между частицами. Нарушение агрегативной устойчивости коллоидных частиц сопровождается коагуляцией. Коагуляция – это процесс объединения (слипания) частиц в более крупные агрегаты. Коагуляция коллоидных систем может вызываться разными факторами: старением системы, изменением концентрации дисперсной фазы, изменением температуры, добавлением электролитов, коллоидов и др.

Коагуляция электролитами. Правила коагуляции

       1. Все электролиты, добавленные в определенных концентрациях, способны коагулировать лиофобные золи.

       2. Коагулирующим ионом является ион, несущий заряд, противоположный по знаку заряду коллоидной частицы.

       3. Для начала коагуляция необходимо, чтобы концентрация электролита достигла порога коагуляции – это минимальное количество электролита, вызывающее коагуляцию золя.

       4. Коагуляция наступает тогда, когда - потенциал достигает некоторого минимального значения, приблизительно равного .

       5. При коагуляции в осадок захватывается часть растворителя, но состав дисперсной фазы не изменяется. Следовательно, никакой химической реакции не происходит.

       6. Чем больше валентность коагулирующего иона, тем ниже порог коагуляции. Эта зависимость была открыта Шульце и подтверждена Гарди.

  .  (7.9)

       В ряде случаев правило Шульце – Гарди не соблюдается:

а) коагулирующая способность ионов одинаковой валентности возрастает с увеличением радиуса ионов;

б) при коагуляции органическими ионами, т. к. адсорбционная способность их очень велика;

в) при коагуляции многовалентными ионами может происходить перезарядка коллоидных частиц.

       Зависимость порогов коагуляции от валентности ионов описывается уравнением Овербека

  .  (7.10)

Взаимная коагуляция коллоидов

       Любой устойчивый золь, т. к. частицы его несут заряд, можно рассматривать как электролит, у которого один из ионов имеет большой заряд и массу.

       Коллоиды коагулируют друг друга тогда, когда общее число зарядов одного коллоида равно общему числу зарядов второго коллоида, частицы которого несут противоположный заряд. Иначе коагуляция не происходит. Причем, не важно, добавлено коллоида мало или  слишком много. Это основное отличие от коагуляции электролитами.

7.4. Решение типовых задач

       Задача 1. Напишите формулу мицеллы гидрозоля кремнезема.

       Решение. Поверхность агрегата мицеллы кремнезема, состоящая из «m» молекул SiO2, реагируя с окружающей его водой, образует метакремниевую кислоту . Метакремниевая кислота – слабый электролит, диссоциирует на ионы по схеме и является стабилизатором. Формула мицеллы такого золя имеет вид

,

где m – количество молекул в агрегате мицеллы; n – количество потенциалопределяющих ионов стабилизатора, адсорбированных поверхностью агрегата; (n-x) – количество противоионов, которые входят в адсорбционный слой; х – количество противоионов, образующих диффузионный слой.

       Задача 2. Для получения золя смешали 5 мл 0,03 н раствора и 30 мл 0,01н раствора . Напишите формулу мицеллы полученного золя и укажите заряд коллоидной частицы.