Краткое теоретическое обоснование. Явление перемещения частиц золя в электрическом поле к электроду, знак которого противоположен знаку заряда частиц

Явление перемещения частиц золя в электрическом поле к электроду, знак которого противоположен знаку заряда частиц, называется электрофорезом. Гранулы с положительным зарядом перемещаются к катоду, а с отрицательным – к аноду. Перемещение дисперсионной среды относительно неподвижной дисперсной фазы под действием внешнего электрического поля называют электроосмосом.

Наблюдая электрофоретическое движение частиц, можно установить знак заряда частиц, а также определить электрокинетический / / -потенциал, от которого зависит устойчивость золя. Расчет -потенциала производят по формуле (для частиц цилиндрической формы): , где ()– вязкость сред; u –электрофоретическая скорость частицы; () – диэлектрическая проницаемость; H – градиент потенциала и его вычисляют по формуле: , где э. д. с.(электродвижущая сила), – расстояние между электродами. Для частиц сферической формы используют формулу: .

Величина электрокинетического потенциала зависит от концентрации ионов электролитов в растворе и от их заряда. Чем больше концентрация электролита, тем меньше толщина диффузной части двойного электрического слоя и тем меньше -потенциал. Когда все ионы диффузного слоя перейдут в адсорбционный, то = 0.

Задача №4. Электрокинетический потенциал частиц гидрозоля 50 мВ. Приложенная внешняя э. д. с. 240 В, а расстояние между электродами 40 см. Вычислить электрофоретическую скорость частиц золя, если форма их цилиндрическая. Вязкость воды 0,001 , а диэлектрическая проницаемость среды 81.

Решение.

1. Из формулы расчета -потенциала , вытекает: .

2. С учетом того: = В/м, то окончательно получаем: м/с.

Примечание: – коэффициент, выражающий диэлектрическю проницаемость в единицах системы СИ, Ф/м.

Ответ. м/с.

1.2. Ситуационные задачи №№ с 4 по 13 для закрепления материала (выполнить в протокольной тетради).

Задача №5. В слюне золь получен реакцией обмена между и . Какой электролит явился стабилизатором данного золя, если его гранулы при электрофорезе движутся к аноду? Напишите схему строения мицеллы данного золя.

Задача №6. Свинец / / –это остетропный элемент, заменяющий в кристаллах гидроксиаппатита . При поступлении с пищей и водой распределяется в организме человека и животных по скелетному типу и наиболее высокая концентрация её в зубах. В этой связи при умеренном избытке и для профилактики сатурнизма (отравление свинцом) в медицине используются сульфатные / /минеральные воды.

Напишите строение мицеллы сульфата свинца, который образовался при смешивании растворов: и . Определите, каков заряд золя и к какому электроду (к катоду или к аноду) будет двигаться коллоидная частица?

Задача №7. При добавлении к 0,02 литрам хлорида калия в концентрации =0,01 моль/л 0,028 литра раствора нитрата серебра в концентрации =0,005 моль/л получен золь хлорида серебра . Определите заряд частиц полученного золя и напишите формулу его мицеллы.

Задача №. 8. Напишите строение мицеллы золя, определите, к какому электроду (к катоду или к аноду) будет двигаться коллоидная частица:

1. , стабилизированный .

2. , стабилизированный .

3. , стабилизированный .

4. , стабилизированный .

5. , стабилизированный .

6. , стабилизированный .

7. , стабилизированный .

8. , стабилизированный ?

Задача №9. Какой ион является потенциалопределяющим ионом в коллоидной частице, если к водному раствору медленно прилили ? Составьте схему мицеллы и укажите ионы, которые при добавлении в раствор могут вызвать коагуляцию.

Задача №10. Одним из метаболитов при отравлении этиленгликолем является щавелевая кислота / /, которая при связывании с кальцием / / в почках формирует золь оксалата кальция / /, затрудняющие функционирование почечных канальцев и служат причиной развития гипокальциемии. Определите, каков заряд золя? Какие из ионов будут обладать коагулирующим действием для частиц этого золя:

Задача №11. Коагуляция 20 мл золя гидроксида железа (III) наступила при добавлении к нему 4 мл 0,0025 М раствора Вычислить порог этого электролита.

Задача №12. Пороги коагуляции берлинской лазури (осадок интенсивного синего цвета) электролитами и одинаковы. Какой вывод можно сделать о знаке заряда коллоидных частиц золя? Составьте схему мицеллы.

Задача №13. Препараты золота применяется в медицине при лечении некоторых опухолей и в первую очередь рака легких, а также оно оказывают антисептическое действие на бактерии и вирусы и вводят как внутрь, так и парентерально в виде коллоидных растворов ( хризотерапия, т.е. лечение солями золото), вне зависимости, что коллоидное золото всасывается значительно меньше.

Вычислите электрофоретическую скорость час тиц золя золота, если градиент потенциала равен 1000 В/м, а -потенциал составляет 58 мВ. Вязкость среды , а диэлектрическая проницаемость 81. Частицы имеют цилиндрическую форму.

1.3. Контрольные вопросы

1. Какие системы называются дисперсными?

2. Чем отличаются истинные растворы, коллоидные и грубодисперсные системы?

3. Назовите и охарактеризуйте методы получения дисперсных систем.

4. Что такое пептизация? Каковы виды пептизации?

5. Что такое химическая и физическая конденсация? Какие условия должны соблюдаться при получении золя методом химической конденсации?

6. Какие оптические свойства характерны для коллоидных систем7

7. Чем вызвана необходимость очистки коллоидных систем? Что такое диализ и ультрафильтрация? На каких явлениях основаны эти методы?

8. Какие мембраны называют электрохимически активными? Что значит катодная и анодная мембрана?

9. Какие виды устойчивости характерны для гидрофобных золей? Какими факторами обусловлены различные виды устойчивости?

10. Что такое коагуляция? Какие факторы могут ее вызвать? Что называют порогом коагуляции и как он зависит от заряда иона-коагулятора?

11. Каковы основные положения теории устойчивости и коагуляции коллоидных систем по Дерягину-Ландау (ДЛФО)?

12. Каковы свойства растворов полимеров? Что такое ограниченное и неограниченное набухание?

13. Какими методами определяют молекулярную массу полимеров?

14. Как связано осмотическое давление раствора полимера с его концентрацией и молекулярной массой?

15. Что такое застудневание? Какими свойствами обладают студни? Какие факторы способствуют гелеобразованию?