Лабораторна робота № 12

Добуток розчинності

Мета роботи — ознайомитися з загальними властивостями малорозчинних електролі­тів і методикою розрахунків, що пов’язані з добутком розчинності.

Прилади та реактиви: центрифуга, конічні пробірки. Розчини: сульфіду амонію, хлориду натрію, сульфату заліза (ІІ), нітрату свинцю, йодиду калію, сульфату купруму, сірководневої води, хлороводневої кислоти (2н.). Вода дистильована.

Дослід 1. Умова утворення осадів малорозчинних електролітів

В дві конічні пробірки внести 3 — 5 крапель 0,25М розчину сульфату феруму (II). До першої пробірки додати таку ж кількість крапель сірководневої води, а до другої — розчину сульфіду амонію. Що спостерігаєте?

Завдання. Записати рівняння реакцій, що відбуваються в молекулярному та іонному вигляді. В якому випадку утворюється осад малорозчинного
електроліту?

Дослід 2. Повнота осадження іону

До конічної пробірки внести 4 краплі 0,25М розчину нітрату плюмбуму і додати до неї 6 крапель 0,5М розчину хлориду натрію. Утворений осад відцентрифугувати. Відібрати піпеткою рідку фазу і перенести її до двох про­бірок по 2 — 3 краплі в кожну. В одну з пробірок додати 2 — 3 краплі розчину хлориду натрію, а в дру­гу — йодиду калію (С = 0,5 моль/л). Що спостерігаєте?

Завдання. Записати рівняння реакцій, що відбуваються в молекулярному та іонному вигляді. В якому з двох випадків після центрифугування знову
утворюється осад?

Дослід 3. Умова розчинення осадів малорозчинних електролітів

Приготуйте дві конічні пробірки. Внести в одну з них 2 краплі 0,25М розчину сульфату феруму (II), а в другу - 2 краплі 0,25М розчину сульфату купруму (II). До кожної пробірки додати по дві краплі розчину суль­фіду амонію. Відмітити появу осадів. До осадів сульфідів феруму і купруму додати по 5 —7 крапель хлороводневої кислоти (2 н.). Що спостерігаєте?

1. Завдання. Записати рівняння реакцій утворення сульфідів феруму і купруму та розчинення осадів в молекулярному та іонному вигляді.. В якій пробірці осад не розчинився?

КОНТРОЛЬНІ ПИТАННЯ

1. Поняття про добуток розчинності.

2. Умови утворення та розчинення осадів малорозчинних електролітів.

3. Розрахунок добутку розчинності для малорозчинних електролітів.

ЗАДАЧИ

1. Розчинність карбонату кальцію при 35⁰С дорівнює 6,9*10^-5 моль/л. Розрахуйте ДР цієї солі.

2. Користуючись значеннями Др., поясніть, чому при пропусканні сіркогідрогену через розчин сульфату купруму випадає осад СuS, а при пропусканні того ж газу через розчин сульфату феруму (II) осад FеS не утворюється.

3. Чи утворюється осад хлориду плюмбуму, якщо до 0,1н. розчину нітрату плюмбуму (ІІ) додати рівний об’єм 0,4н. розчину хлориду натрію?

ТЕМА: КОЛОІДНІ РОЗЧИНИ

Системи, в яких одна речовина рівномірно розподілена у вигляді частинок в іншій речовині, називають дисперсними. В дисперсних системах розрізняють дисперсну фазу – роздрібнену речовину і дисперсне середовище – однорідну речовину. Наприклад, у тумані дисперсна фаза – частинки рідини, а дисперсне середовище – повітря. До дисперсних систем відносять істинні розчини, колоїдні розчини, суспензії та емульсії, які розрізняються лише розміром частинок, тобто ступенем дисперсності.

Колоїдними розчинами називають розчини, в яких розміри частинок дисперсної фази знаходяться в межах від 1 до 100 нм. Колоїдний стан речовини є проміжним між грубою дисперсністю, яка властива для взвесей, і молекулярною, характерною для істинних розчинів. Тому колоїдні розчини отримують або з істинних розчинів шляхом укрупнення частинок молекулярної дисперсності до певного розміру, або з взвесей шляхом подрібнення грубо дисперсних частинок. В зв’язку з цим розрізняють конденсаційні методи (укрупнення) і методи диспергирування (подрібнення).

Дисперсна фаза в колоїдному розчині (або золі) представлена колоїдними частинками, до складу яких входять ядро, зарядоутворюючи іони і противоіони. Зарядоутворюючи іони можуть бути позитивно і негативно заряджені, тому і колоїдні частинки мають або позитивний, або негативний заряд. Заряджена колоїдна частинка притягує до себе молекули води з дисперсійного середовища і утворює гідратну оболонку. Приблизний склад частинок золів Sb₂S₃ та Fe(OH)₃ можна виразити наступним чином:

[(mSb₂S₃) ×nHS^- × (n-x)H⁺ ×yH₂O]^x-

[(mFe(OH)₃) ×nFe ³⁺ × 3(n-x)Cl^- ×yH₂O]^3x+

ядро зарядоутворюючи іони противоіони гідратна оболонка

гранула

Противоіони H⁺ та Cl^-, що входять до складу кодоїдних частинок, називають зв’язаними. Колоїдну частинку і еквівалентну їй частину дисперсійного середовища (гідратованих вільних противоіонів), називають міцелою, яка є структурною одиницею колоїдного розчину. Наведені нижче формули виражають приблизний склад міцел золей сульфіду сурми і гідроксиду заліза (ІІІ).

{[(m Sb₂S₃) × n HS^- × (n-x) H⁺ × y H₂O]^x- + x H⁺ × z H₂O}⁰

{[(m Fe(OH)₃) × n Fe ³⁺ × 3 (n-x) Cl^- × y H₂O]^3x+ + 3 x Cl^- × z H₂O}⁰

Окрім гідрофільних золів виділяють гідрофобні, які не мають гідратної оболонки, тобто взаємодія між дисперсною фазою в дисперсним середовищем відсутнє або виражено слабо. Базуючись на різній величині частинок колоїдних та істинних розчинів, дуже легко розділити їх суміш. Для цього використовують напівпроникну перетинку, з таким розміром пор, щоб колоїдні частинки не проходили, а проходили лише молекули і іони. Такий спосіб розділення називають діалізом.

Колоїдні розчини володіють специфічними оптичними і електричними властивостями. Так, при пропусканні крізь золь потоку світла з’являється світлий конус, який видно в темному приміщенні в результаті світлорозсіяння колоїдними частинками (явище Тиндадя). Колоїдні розчини характеризуються високою кінетичною і агрегатною стійкістю. Перша виявляється в тому, що концентрація колоїдних розчинів однакова по всьому об’єму системи і при вірному зберіганні не змінюється з часом, друга – в тому, що частинки дисперсної фази в колоїдному розчині не укрупнюються і не злипаються. Особливо велика агрегатна стійкість гідрофільних золів. При тривалому зберіганні вони переходять до драглеподібного стану. Прикладом гідрофільного золя може бути золь желатини. Твердий колоїд желатини при набуханні у воді утворює гель. При нагріванні гелю утворюється золь. Всі процеси перебігають обернено:

золь «гель «твердий колоїд

Стійкість колоїдного розчину можна порушити. Втрата агрегатної стійкості золю приводить до укрупнення частинок дисперсної фази, їх злипанню. Цей процес називають коагуляцією. Зазвичай коагуляція відбувається при додаванні до золю: 1) електроліту, 2) іншого золю, частинки якого мають протилежний заряд, 3) при нагріванні.процес, зворотний коагуляції, називають пептизацією. Коагуляція викликає порушення кінетичної стійкості системи, що приводить до утворення осаду. Цей процес називають седиментацією. Приблизний склад осадів золів сульфіду сурми і гідроксиду заліза виражають формулами:

[(mSb₂S₃) ×nHS^- × nH⁺]⁰_р

[(mFe(OH)₃) ×nFe ³⁺ × 3nCl^-]⁰_р