Примеры решений задач

Пример 1. Рассмотрите строение частицы дисперсной фазы, образуемой в ходе реакции ионного обмена в водной среде при медленном приливании: а) раствора KI к раствору , б) раствора к раствору KI. Поясните, чем отличаются структурные формулы мицелл золей в указанных двух случаях? Какой из перечисленных электролитов будет обладать более сильным коагулирующим действием: хлорид калия, сульфат магния, нитрат алюминия или фосфат калия. Поясните выбор.

Решение. Медленное приливание одного раствора к другому всегда обусловливает избыточную концентрацию в системе ионов последнего. В обоих случаях первоначально образуется кристаллический агрегат , на основе которого впоследствии формируется гидрозоль йодида серебра. Согласно правилу Фаянса – Панета указанный микрокристалл адсорбирует своей поверхностью лишь те ионы, которые входят в состав агрегата и, при этом, в растворе находятся в избытке. В случае а), когда в избытке потенциалопределяющие катионы серебра, образуется частица , называемая ядром мицеллы. В этом случае к положительно заряженному ядру мицеллы кулоновскими силами притягиваются противоионы , которые дополняют адсорбционный слой (непосредственно примыкая к ядру), а также образуют диффузный (размытый) слой, находящийся за пределами положительно заряженной гранулы (в диффузном слое концентрация ионов снижается при увеличении расстояния от ядра).

Коллоидная частица (или гранула) совместно с противоионами адсорбционного слоя составляет электронейтральную мицеллу . При этом противоионы диффузного слоя () под воздействием электростатического поля могут отрываться от мицеллы по так называемой плоскости скольжения; тогда положительно заряженная гранула передвигается к катоду. Поскольку коллоидная частица имеет положительный заряд, то наибольшим коагулирующим действием будет обладать электролит, содержащий анион, заряд которого наибольший, т.е. ион , входящий в фосфат калия.

В случае б), когда золь йодида серебра был получен путём приливания раствора к избытку раствора KI, ввиду избытка анионов , являющихся потенциалопределяющими, заряд гранулы отрицателен, и во внешнем электрическом поле она будет перемещаться к аноду. В этом случае иной будет и структурная формула мицеллы золя:

.

В этом случае коллоидная частица имеет отрицательный заряд, следовательно наибольшим коагулирующим действием будет обладать электролит, содержащий катион, заряд которого наибольший, т.е. ион , входящий в нитрат алюминия.

Следует иметь в виду, что в обоих случаях (а) и б)) в составе как диффузного, так и адсорбционного слоя находятся также молекулы растворителя - .