Химическая термодинамика (стр. 4 )

Строение мицеллы данного золя можно представить следующей схемой (см. разд. 4.2.2): {[Au]m• n AuO2–• (n-x) Na+}x– • xNa+

Золи могут быть получены также в результате реакций ионного обмена, в результате которых выделяется нерастворимая соль, образующая при определенных условиях коллоидный раствор; так получают, например, золь иодида серебра (см. ниже).

Процесс гидролиза различных солей может приводить к образованию коллоидных растворов нерастворимых гидроксидов или кислот; так получают, например, золь гидроксида железа(III), имеющий следующее строение:

{[Fe(OH)3]m n FeO+ • (n–x)Cl–}x+ x Cl–

****Электролиз******

Электролиз растворов щелочей и кислот с инертными и активными электродами:

Анодные процессы (Водные растворы)

(в р-ре есть воды, гидроксо-группа и анионы бескислородных и кислородсодерщащих кислот)

1) в первую очередь окисляются анионы бескислородных кислот (Se2-, S2-, I-, Br-, Cl - и т. п. кроме F-)

Se2--2е=Seє

2) затем вода (при рН<=7) или ОН - (при рН>7):

2Н2О-4е =O2+4Н+ ; 4ОН - -4е=O2+2Н2О

3) кислородсодержащие анионы NO3-, PO43-,SO42-,ClO4- и др. (остатки высших кислорсод-их кислот) и F - разряжаются только из расплавов.

Катодные процессы (водные растворы)

(в р-ре есть и катионы металлов Ме2+ и вода)

1) Cs..Na..Al (до Мn) металлы выделяются только из расплавов. Выделяется только Н2: 2Н2О+2е →Н2+2ОН-

2) Mn...Zn..Ni..Pb..H (между Al и Н) . Выделяется Мn и Н2: Mnn++ne=Mе; 2Н2О+2е →Н2+2ОН-

3) Сu..Ag..Au (после Н) . Выделяется только Ме: Mnn++ne=Mе.

14.Применение з. Фарадея в кол-ом анализе.

Применение: Методы количественного анализа подразделяют на:  - химические;- физико химические ( их условно называют инструментальными); - физические

ЭЛЕКТРОГРАВИМЕТРИЯ – метод, основанный  на определении массы вещества, выделяющегося на электроде при прохождении через раствор электролитов постоянного электрического тока(закон Фарадея); Кулонометримя —метод анализа, основанный на зависимости  массы или объема выделившегося или разложившегося вещества от количества электричества, прошедшего через электролит (закон Фарадея).

15.Условия образования и состав коллоидных частиц. Понятия: агрегат, потенциалопределяющие ионы, ядро, слои противоионов – адсорбционный и диффузионный, «мицелла» (на конкретных примерах).

При медленном сливании растворов AgNO3 и KI при небольшом избытке KI в первый момент образуются кристаллические агрегаты {AgI)n из ионов Ag+ и I-, расположенных в том же порядке, что и в решетке кристалла AgI. Агрегаты адсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке – это ионы I-. Кристаллические агрегаты приобретают отрицательный заряд, что препятствует росту кристаллов. Ионы I-, адсорбирующиеся на поверхности кристаллического агрегата, называются потенциалопределяющими. Агрегаты с адсорбированными на их поверхности потенциалопределяющими ионами составляют ядро {AgI)n, mI и приобретают состояние агрегативной устойчивости. К заряженному ядру притягиваются противоположно заряженные ионы – противоионы - это ионы К+. противоионы, непосредственно примыкающие к ядру, образуют адсорбционный слой. Ядро вместе с противоионами адсорбционного слоя образует коллоидную частицу или гранулу: {(AgI)n, mI (m-x)K+}в степени х-. коллоидная частица имеет заряд, соответствующий знаку заряда потенциалопределяющих ионов. За этим следует диффузионный слой этих же противоионов, концентрация которых постепенно понижается по мере удаления от ядра. Между противоионами обоих слоев устанавливается подвижное равновесие. Коллоидная частица вместе с противоионами диффузионного слоя – мицелла: {(AgI)n, mI,(m-x)K+}в степени х-* xK+. Мицелла электронейтральна.

Процессы, происходящие в межфазном поверхностном слое:

На границе раздела фаз в межфазной поверхности свойства вещества толщиной в несколько атомов или молекул отличаются от свойств в объеме, т. к. находятся во взаимодействии с молекулами различной химической природы. Возникает поверхностная энергия (или поверхностное натяжение) Процессы на поверхности раздела: адсорбция – процесс поглощения одного вещества другим (сорбентом), т. е. изменение концентрации вещества на границе раздела фаз; абсорбция – поглощение одного вещества другим во всем объеме сорбента; хемосорбция – поглощение одного вещества другим, сопровождающееся химическими реакциями. Поверхностно-активные вещества (ПАВ) понижают поверхностное натяжение, поверхностно-инактивные – повышают. В поверхностных слоях молекулы ПАВ ориентированы своей полярной группой к полярной фазе (воде), а неполярной к неполярной фазе (воздух).

16 Электрохимические методы количественного анализа.

Электрохимические методы – основаны на процессах, происходящих на электродах, находящихся в контакте с растворами, а так же в межэлектродном пространстве. Аналитическим сигналом служит любой электрический параметр (потенциал, сила тока, сопротивление и др.)

ЭЛЕКТРОГРАВИМЕТРИЯ – метод, основанный  на определении массы вещества, выделяющегося на электроде при прохождении через раствор электролитов постоянного электрического тока(закон Фарадея).

Кулонометримя —метод анализа, основанный на зависимости  массы или объема выделившегося или разложившегося вещества от количества электричества, прошедшего через электролит (закон Фарадея).

ПОТЕНЦИОМЕТРИЯ – метод, основанный на зависимости потенциала электрода от концентрации (активности) потенциалообразующего иона или вещества (уравнение Нернста).

Вольтамперометрия — метод, основанный на зависимости силы тока восстановления или окисления от концентрации (активности) электроактивного вещества (деполяризатора).

Кондуктометрия—метод, основанный на зависимости электропроводности раствора от концентрации электролита).

17. Химические методы количественного анализа. Понятие о гравиметрии, титриметрии, оксидиметрии и комплексонометрии.

Гравиметрический (весовой) анализ. Определяемый компонент соединения после перевода в раствор выделяется из него в виде осадка, который отфильтровывается, промывается, прокаливается и взвешивается в той или иной весовой форме (определяют Fe, осаждают Fe(OH)2, взвешивают Fe2O3)

Объемный ( титриметрический ) анализ: Основан на точном измерении объема реагента, затраченного на реакцию с определяемым компонентом. Используют химические реакции 3-х типов:

1)Реакции обмена ( нейтрализации и осаждения): в основе нейтрализации лежит реакция образования слабодисоциирующих молекул воды (индикаторы: лакмус, метиловый оранжевый)

2)Реакции окисления и восстановления: - перманганатометрия;- иодометрия;- хроматометрия.

3)Реакции комплексообразования (комплексонометрия)

При любом методе объемного анализа необходимы: рабочий титрованный раствор, подходящий индикатор, измеренные с требуемой точностью объемы реагирующих веществ

Оксидиметрия. Применяют различные приемы титрования и индикаторы:

1)Безиндикаторное титрование восстановителей КMnO4  в кислой среде (розовый), раствором I2 ( обесцвечивание)

2)Индикаторы, имеющие специфическую окраску с окислителем или восстановителем: CNS-  c Fe3+  кроваво красная окраска

Крахмал с I2 -> синяя окраска с йодом

3)Индикаторы, которые меняют свою окраску в зависимости от потенциала – редоксиндикаторы.

Комплексонометрия.  Наибольшее применение имеет этилендиаминтетрауксусная кислота (ЭДТУ) и ее двунатриевая соль (ЭДТА) – комплексон III, или трилон Б, который образует внутрикомплексные соединения со многими металлами (индикаторы: хромоген черный Т или мурексид).

18.Понятие о рефрактометрии, нефелометрии, спектрофотометрии

Нефелометрия – метод анализа, основанный на измерии интенсивности света, рассеянного дисперсными системами (эффект Тиндаля в коллоидных растворах). Используется для определения концентрации дисперсной фазы, молярных масс полимеров, формы диспергированных частиц, а также при исследовании суспензий и эмульсий.

Рефрактометрия – метод измерения показателей преломления твердых, жидких и газообразных сред в различных участках спектра (раздел оптики).

Спектрофотометрия – используют спектрофотометры, снабженные фотоэлементами и диспергирующей призмой, выделяющий монохроматический свет. Позволяют измерять оптическую плотность от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра.

19.Физические методы количественного анализа

Фотометрический анализ – определяемый компонент переводят в соединение, поглощающее свет. После этого измеряют его светопоглощение.

Методы:

1) фотоколориметрия – используют фотоколориметры с фотоэлементами, в которых выделение необходимой области видимой части спектра достигается светофильтрами;

2) спектрофотометрия – используют спектрофотометры, снабженные фотоэлементами и диспергирующей призмой, выделяющий монохроматический свет. Позволяют измерять оптическую плотность от ультрафиолетовой до инфракрасной области спектра

В основе фотометрии лежит закон светопоглощения: оптическая плотность пропорциональна концентрации растворенного вещества (С), толщине слоя раствора (l) и молекулярному коэффициенту поглощения (эпсилон): А=эпсилон*l*C.

Автор: Медведев Денис, МИЭТ (ЭКТ). 2012г.