новая папка 1 / 296129
.pdfmAgCl |
nAg+ |
(n-x) NO3- |
Ядро незаряжено |
Положительно заряжен- |
отрицательно заряжен- |
|
ный слой |
ный слой |
Поскольку n > (п-х), то вся система заряжена положительно. |
||
Завершает формулу |
мицеллы диффузный слой, который состоит из |
|
остальных противоионов NO3- .
Формула мицеллы: {m[AgCl] nAg+ (n-x)NO3-}x+xNO3-
2. Какой из электролитов обладает большей коагулирующей силой - Na3PO4, MgSO4, AlCl3 - для золя, полученого сливанием 200 мл 0,01 M раствора AgNO3 и 150 мл 0, 012 M раствора ВаСl2?
Решение: Напишем уравнение реакции получения золя
2AgNO3 + BaCl2 = 2AgCl + Ba(NO3)2
Определим, какой из электролитов находится в избытке: n (AgNO3) = 0,2 ∙ 0,01 = 0,002 моль
n (BaCl2) = 0,15 ∙ 0,012 = 0,0018 моль
Соотношение реагентов по уравнению 2 : 1, следовательно BaCl2 в из-
бытке, а значит мицелла имеет следующую формулу: {m[AgCl] 2nCl- (n – x) Ba2+}2x- x Ba2+
В соответствии с правилом Шульце-Гарди, в данном случае коагулирующим действием обладает ион, имеющий максимально положительный заряд, то есть Al3+, а значит электролит AlCl3.
Задачи для контрольной работы
91-100. В чем сущность правила Шульце-Гарди? В соответствии со своим вариантом, представьте строение мицеллы указанного коллоида и расположите ниже перечисленные электролиты в порядке увеличения их коагулирующей силы для этих коллоидов: NaCl, Na2S04, CuCl2, Al2(SO4)3, AlCl3, K3[Fe(CN)6]
№ задачи |
Процесс получения коллоида |
|
91 |
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3↓ + 3HCl |
|
изб. |
||
|
||
92 |
Na2SiO3 + 2HCl → H2SiO3 ↓+ 2 NaCl |
|
изб. |
||
|
||
93 |
K4[Fe(CN)6] + FeCl3 → КFe[Fe(CN)6] ↓+ 3KCl |
|
изб. |
||
|
||
94 |
2AsCl3 + 3H2S → As2S3 ↓+ 6 HCl |
|
изб. |
||
|
||
95 |
AgNO3+ KJ → AgJ↓ + KNO3 |
|
изб. |
||
|
||
96 |
AlCl3 + 3 NaOH → Al(OH)3 ↓ + 3NaCl |
|
изб. |
||
|
||
97 |
BaCl2 + Na2CO3 → BaCO3 ↓+ 2NaCl |
|
изб. |
||
|
21
98 |
Pb(NO3)2 + Na2S → PbS ↓+ 2NaNO3 |
|
изб. |
||
|
||
99 |
Ba(NO3)2 + Na2SO4 → BaSO4 ↓+ 2NaNO3 |
|
изб. |
||
|
||
100 |
FeCl3 + 3NaOH à Fe(OH)3 ↓ + 3NaCl |
|
изб. |
||
|
||
|
10. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ |
Изучение этой темы следует начать с рассмотрения поверхностных явлений и общих представлений об адсорбции, затем перейти к изучению абсорбции на различных поверхностях – жидких и твердых.
При изучении адсорбции на жидкой поверхности обратите на зависимость поверхностного натяжения от природы и концентрации растворенного вещества (уравнение Гиббса правило Дюкло-Траубе). Рассматривая адсорбцию на поверхности твердых тел, выведите уравнение Ленгмюра, разберитесь в эмпирическом уравнении Фрейндлиха и графическом методе определения констант уравнения. Далее перейдите к изучению видов полярной адсорбции – специфической и обменной, так как они имеют большое значение для понимания многих процессов, протекающих в почвах, растительных и животных организмах.
Решение типовой задачи
1. Рассчитайте, пользуясь уравнением Фрейндлиха, сколько органической кислоты может быть поглощено почвой, если в почвенном растворе установилась равновесная концентрация 2,7 ммоль/л. Константы уравнения Фрейндлиха равны: К = 4,5, 1/n = 0,4.
Решение: Уравнение Фрейндлиха имеет в вид:
|
|
|
Х |
|
|
|
1 |
, где |
||||
|
|
|
= К ×С |
n |
||||||||
|
X |
|
т |
|||||||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|||||
|
- величина адсорбции, К и |
– константы, С – концентрация |
||||||||||
|
m |
|
||||||||||
|
|
|
|
X |
|
|
n |
|||||
|
|
|
|
|
|
= 4,5 ∙ С0,4 |
||||||
|
|
|
|
|
m |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Прологарифмируем его: lg |
|
|
X |
|
= |
lg 4,5 + 0,4 lg С. |
||||||
|
|
m |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Подставим значение С и найдем lg mX
lg mX = 0,6532 + 0,4 ∙ lg 2,7 = 0,6532+0,4 ∙ 0,4314 = 0,826 mX = 6,70 ммоль/ 100 г
22
Задачи для контрольной работы
101-110. Что такое адсорбция? Какие виды адсорбции наблюдаются в почвах? В соответствии со своим вариантом, рассчитайте количество кислоты, адсорбированное 100 г почвы. Значения концентрации и констант представлены в таблице:
№ задачи |
С, ммоль/л |
К |
|
1 |
|
|
|
|
|
n |
|
101 |
15,5 |
9,5 |
0,22 |
||
102 |
20 |
8,0 |
0,30 |
||
103 |
33,5 |
11,2 |
0,45 |
||
104 |
40 |
8,4 |
0,15 |
||
105 |
79 |
12,0 |
0,18 |
||
106 |
75 |
7,8 |
0,52 |
||
107 |
14 |
9,3 |
0,34 |
||
108 |
25 |
9,8 |
0,28 |
||
109 |
12,5 |
8,8 |
0,32 |
||
110 |
52,5 |
9,2 |
0,20 |
||
11. РАСТВОРЫ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ
Растворы высокомолекулярных соединений (ВМС) являются истинными растворами, содержащими макромолекулы, то есть гомогенными системами. Ознакомившись со специфическими особенностями ВМС, остановитесь на свойствах их растворов, обратив особое внимание на растворы высокомолекулярных электролитов, к которым относятся водные растворы белков. Изучите схему строения белковых молекул, процесс их диссоциации, изоэлектрическое состояние и понятие изоэлектрической точки. Рассмотрите процессы структурообразования в коллоидных растворах и растворах ВМС и факторы, на них влияющие. Изучите гели и студни, их свойства.
Решение типовой задачи
1. В растворе имеются смесь белков – казеин, глиадин и глобулин – с ИТБ, которые равны соответственно 4,6; 9,8; 5,4. К каким электродам будут двигаться молекулы аминокислот при электрофорезе в нейтральной среде? (рН = 7.)
Решение: При величинах рН больше, чем величина ИТБ (изоэлектрической точки белка) молекула белка заряжена отрицательно, а при величинах рН меньше, чем ИТБ – положительно. Значит в нейтральной среде (рН=7) будем иметь:
казеин ИТБ = 4,6 < 7 заряд -
глобулин |
ИТБ = 5,4 < 7 |
заряд - |
глиадин |
ИТБ = 9,8 > 7 |
заряд + |
Таким образом, при электрофорезе казеин и глобулин будут двигаться к аноду, а глиадин – к катоду.
23
Задания для контрольной работы
111-120. Что такое изоэлектрическое состояние полиэлектролита в растворе? Что такое изоэлектрическая точка белка? В соответствии со своим вариантом, определите знак заряда частицы белка в растворах с указанными в таблице значениями рН и укажите, к какому электроду будут двигаться молекулы аминокислоты:
№ задачи |
Белок |
Изоэлектрическая точка белка |
рН раствора |
|
|
|
|
111 |
альбумин |
4,8 |
7,0 |
112 |
альбумин |
4,8 |
4,5 |
113 |
желатин |
4,7 |
3 |
114 |
желатин |
4,7 |
5 |
115 |
казеин |
4,6 |
4 |
116 |
глиадин |
9,8 |
7 |
117 |
глобулин |
5,4 |
6 |
118 |
казеин |
4,6 |
5 |
119 |
глобулин |
5,4 |
4 |
120 |
глиадин |
9,8 |
10 |
РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА
Основная литература
1.Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая шко-
ла, 1983.
2.Хмельницкий Р. А. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1988.
3.Галинкер И. С., Медведев П. И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высшая школа, 1972.
4.Балезин С. А., Ерофеев Б. А., Подобаев И. И. Основы физической и коллоидной химии. М.: Просвещение, 1975.
5.Балезин С. А. Практикум по физической химии. М.: Просвещение,
1980.
Дополнительная литература
1.Киреев В.А. Курс физической химии. М.: Химия, 1975.
2.Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. Л.: Химия, 1974.
3.Гельфман М. И., Ковалевич О.В., Юстратов В. П. Коллоидная химия. СПб.: Лань, 2004.
4.Б. Уильямс, Х. Уильямс Физическая химия для биологов. М.: Мир,
1976.
5.Еремин В. В., Каргов С. И., Успенская И. А., Кузьменко Н. Е., Лунин В. В. Задачи по физической химии. М.: Экзамен, 2005.
24
Электронные ресурсы
1.Allchem. ru – Научно-информационный химический портал. Режим доступа: http://allchem.ru/
2.ХиМиК. ру – сайт о химии. Режим доступа: http://ximuk.ru
3.Электронная библиотека по химии. Режим доступа: http://booksstudy.ucoz.ru/
4.Химическая энциклопедия. Режим доступа:
http://ximuk.ru/encyklopedia/
5.Волков В.А. Коллоидная химия. Режим доступа: http://ximuk.ru/colloidchem/
6.Вережников В.Н., Пояркова Т.Н. Коллоидная химия: Учебнометодическое пособие. Воронеж, 2001. Режим доступа: http://window.edu.ru/window/library?p_rid=26963
7.Левченков С.И. Физическая и коллоидная химия. Конспект лекций для студентов биофака ЮФУ. Ростов-на-Дону. 2004. Режим доступа: http://www.physchem.chimfak.rsu.ru/Source/PCC/Colloids_1.htm
8.http://www.chem.msu.su/rus/teaching/colloid/
25
ПРИЛОЖЕНИЯ
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
|
|
|
|
|
Единицы измерения физических величин |
|
|
||||||||
|
Величина |
|
Единица измере- |
|
|
Связь с другими единицами |
|
|
|||||
|
|
|
ния в СИ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Масса |
|
Килограмм (кг) |
|
|
1 кг = 103 г = 106 мг |
|
|
|||||
|
Длина |
|
Метр (м) |
|
|
|
1 м = 102 см = 109 нм = 1010Å |
|
|
||||
|
Площадь |
|
Метр2 (м2) |
|
|
|
1 м2 = 104 см2 |
|
|
||||
|
Объем |
|
Метр3(м3) |
|
|
|
1 м3 = 103 л = 106 см3 |
|
|
||||
|
Давление |
|
Паскаль (Па) |
|
1 бар = 105 Па = 0,987 атм = 750 Торр |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
1 атм =101325 Па (точно) = 760 торр |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 Торр = 1 мм.рт.ст. = 133 32 Па |
|
|
|||
|
Энергия |
|
Джоуль (Дж) |
|
|
1 Дж = 0,2390 кал = 10-3 кДж |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
1 кал = 4,184 Дж (точно) |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
|
|
Фундаментальные физические постоянные |
|
|
||||||||||
|
Величина |
Символ |
|
Значение |
|
Размерность |
|
|
|||||
|
Скорость света в вакууме |
|
С |
|
299792458 |
|
|
М с-1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
(точно) |
|
|
|
|
|
|
Постоянная Планка |
|
H |
|
6,626075 10-34 |
|
|
Дж . с |
|
|
|||
|
Элементарный заряд |
|
E |
|
1,602177 10-19 |
|
|
Кл |
|
|
|||
|
Число Авогадро |
|
|
NA |
|
6,022137 10-23 |
|
|
Моль-1 |
|
|
||
|
Константа Больцмана |
|
K |
|
1,380658 1023 |
|
|
Дж. К-1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
R |
|
8,314510 |
|
Дж. К-1. моль-1 |
|
|
||
|
Газовая постоянная |
|
|
|
|
1,987216 |
|
Кал. К-1. моль-1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
0,082058 |
|
л атм. К-1.моль-1 |
|
|
|
|
Постоянная Фарадея |
|
F |
|
96485,31 |
|
Кл. моль-1 |
|
|
||||
|
Стандартное ускорение |
|
g |
|
9,80665 (точно) |
|
|
М . с-2 |
|
|
|||
|
свободного падения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3 |
|
|
|
Константы диссоциации слабых электролитов при 250С |
|
|
||||||||||
|
Электролит |
|
|
Уравнение диссоциации |
|
К |
|
|
|||||
|
Азотистая кислота |
|
HNO2 ↔ H+ + NO2- |
|
4,0 ∙ 10-4 |
|
|
||||||
|
Гидроксид аммония |
|
NH4OH ↔ NH4+ + OH- |
|
1,79 ∙ 10-5 |
|
|
||||||
|
Вода |
|
|
H2O ↔ H+ + OH- |
|
1,86 ∙ 10-16 |
|
|
|||||
|
Угольная кислота |
|
H2CO3 ↔ H+ + HCO3- |
|
4,3 ∙ 10-7 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
HCO3- ↔ H+ + CO32- |
|
5,6 ∙ 10-11 |
|
|
||||
|
фосфорная кислота |
|
H3PO4 ↔ H+ + H2 PO4- |
|
7,5 ∙ 10-3 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
H2PO4- ↔ H+ + HPO42- |
|
6,2 ∙ 10-8 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
HPO42- ↔ H+ + PO43- |
|
2,2 ∙ 10-13 |
|
|
||||
|
Уксусная кислота |
|
CH3COOH ↔ CH3COO- + H+ |
1,75 ∙ 10-5 |
|
|
|||||||
26
Таблица 4
Термодинамические характеристики некоторых веществ при стандартных условиях
Вещество |
∆H0, |
S0, |
∆G0, |
|
кДж/моль |
Дж∙моль-1∙К-1 |
кДж/моль |
Al |
0 |
28,33 |
0 |
Al2O3 |
-1675,69 |
50,92 |
-1582,27 |
Al2(SO4)3 |
-3441,80 |
239,20 |
-3100.87 |
Сграфит |
0 |
5,74 |
0 |
CH4 |
-74,81 |
186,26 |
-50,72 |
C2H2 |
226,73 |
200,94 |
209,20 |
CO |
-110,53 |
197,67 |
-137,17 |
CO2 |
-393,51 |
213,74 |
-394,36 |
CaO |
-635,09 |
39,75 |
-604,03 |
Ca(OH)2 |
-985,12 |
83,39 |
-897,52 |
СаСО3 |
-1206,83 |
91,71 |
-1128,35 |
CuO |
-162,00 |
42,63 |
-134,26 |
Fe |
0 |
27,28 |
0 |
Fe2O3 |
-824,20 |
87,40 |
-742,20 |
H2 |
0 |
130,68 |
0 |
HBr |
-36,38 |
198,58 |
-53,43 |
Br2(г) |
30,91 |
254,37 |
3,14 |
O2 |
0 |
205,14 |
0 |
SO2(г) |
-296,90 |
248,07 |
-300,21 |
SO3(г) |
-395,72 |
256,76 |
-371,06 |
H2SO4(ж) |
-813,99 |
156,90 |
-690,14 |
N2 |
0 |
191,5 |
0 |
NH3 |
-46,11 |
192,45 |
-16,45 |
N2O |
82,01 |
219,83 |
104,12 |
NO |
90,25 |
210,76 |
86,55 |
H2O(ж) |
-286,83 |
69,91 |
-237,13 |
H2O(г) |
-241,82 |
188,83 |
-228,57 |
CH3OH(ж) |
-238,66 |
126,80 |
-166,27 |
C2H5OH(г) |
-235,10 |
282,70 |
-168,49 |
CH3COOH |
-484,5 |
159,80 |
-389,90 |
|
|
|
|
Вещество |
∆H0, |
S0, Дж∙моль-1∙К- |
∆G0,кДж/моль |
|
кДж/моль |
1 |
|
|
|
|
27
Таблица 5
Стандартные окислительно-восстановительные потенциалы
|
|
|
Электрод |
Электродная реакция |
Е0,В |
Mg2+/Mg |
Mg2+ + 2e = Mg |
-2,38 |
Al3+/Al |
Al3+ + 3e = Al |
-1,66 |
Zn2+/Zn |
Zn2+ + 2e = Zn |
-0,76 |
Fe2+/Fe |
Fe2+ + 2e = Fe |
-0,44 |
Cd2+/Cd |
Cd2+ + 2e = Cd |
-0,40 |
H+/H2,Pt |
H+ + e = 1/2H2 |
0,00 |
Cu2+/Cu |
Cu2+ + 2e = Cu |
0,34 |
Sn4+/Sn2+ |
Sn4+ +2e = Sn2+ |
0,15 |
Fe3+/Fe2+ |
Fe3+ + e = Fe2+ |
0,77 |
Ag+/Ag |
Ag+ +e = Ag |
0,80 |
Электрохимический ряд напряжений металлов
Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Cr, Fe, Co, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au
28