Объяснение. Кристаллы гексацианоферрата калия, растворяясь в растворе, вступают во взаимодействие с сульфатом меди

2CuSO₄ + K₄ [Fe(CN)₆ ] = Cu₂ [Fe(CN)₆ ] + 2K₂ SO₄

Получаемая в результате этой реакции пленка гексацианоферрата меди (II) обволакивает кристаллы желтой кровяной соли вместе с прилегающим к ней раствором, образуется искусственная клетка, способная к дальнейшему росту, так как образовавшаяся пленка обладает полупроницаемостью. Молекулы воды, проникая во внутрь клетки увеличивают ее объем, в результате чего, пленка в конце концов разрывается и содержимое ее (раствор желтой кровяной соли) выливается наружу. Но тут весь процесс вновь повторяется, так как в результате описанной выше реакции снова образуется пленка гексацианоферрата меди, но уже в новых границах – клетка как бы растет, образуя своеобразные отростки и разветвления.

Опыт 8. Получение искусственных полупроницаемых мембран.

Приборы и реактивы. Большие пробирки (или стаканы на 50-100мл), штатив, силикат натрия, соли крист: хлорид железа, хлорид марганца, хлорид магния, сульфат меди, дихлорид меди, сульфат никеля, дихлорид никеля, дихлорид кобальта, хлорид кадмия.

Выполнение работы. Разбавить в 10 раз конторский силикатный клей, или приготовить 30% раствор силиката натрия. В пробирки или цилиндры почти доверху налить раствор силиката натрия. В каждый из них бросить по несколько кристаликов одной из указанных солей (или приготовленный раствор налить в сосуд с плоскопараллельными стенками емкостью 50-100 мл и бросить в него крупные кристаллы солей). Через некоторое время в сосуде из кристаллов вырастут образования, похожие на водоросли. Хлорид железа дает сильно ветвистые образования, хлорид магния - толстые палочки с конусообразной верхушкой, хлорид марганца и сульфат никеля образуют пучки тонких прямых и ветвистых нитей. Картина напоминает подводную растительность.

Объяснение. На поверхности кристалла в результате реакции обмена образуются нерастворимые силикаты и концентрированный раствор хлорида (или сульфата) натрия под пленкой нерастворимой соли. Благодаря разности осмотических давлений, менее концентрированный раствор силиката, проникает через пленку, в результате чего объем раствора под ней увеличивается и пленка лопается. Раствор соли, из которой состоит кристалл, выходит через разрыв в пленке и процесс нерастворимого силиката повторяется. Т. о, за счет прохождения описанных реакций пленка как бы растет, образуя характерные образования различной формы. Для усиления впечатления, после того как водоросли перестанут расти, рекомендуется добавить в сосуд несколько кристаллов дихромат калия, которые придают желтовато зеленую окраску.

Растворы электролитов

Электролитами называются вещества, диссоциирующие в воде и других полярных жидкостях или расплавах на ионы и способные проводить электрический ток.

Водные растворы характеризуются определенной концент­рацией водородных ионов, зависящей от содержащихся в них веществ.

Вода, являясь слабым электролитом, частично диссоциирует на водородный и гидроксильный ионы. Причиной, вызывающей распад растворенного вещества на ионы, является интенсивное взаимодействие ионов с молекулами растворителя, т. е. сольватация ионов. Распад электролита на ионы под действием растворителя называется электролитической диссоциацией. Благодаря движению ионов в растворе проходит электрический ток. В результате диссоциации в растворе устанавливаются равновесные концентрации ионов и молекул, при постоянных условиях, не изменяющихся во времени. Например, в системе вода - уксусная кислота устанавливается равновесие:

СН₃СООН ↔Н⁺ + СН₃СОО^-

К реакциям диссоциации применим закон действующих масс. Константу равновесия реакции диссоциации называют константой диссоциации:

К_{СН3 СООН} = (Н⁺) (СН₃СОО^- / СН₃СООН

(Н⁺ )(СН₃СОО^-)- равновесные концентрации соответствующих ионов, моль/л

(СН₃СООН)- равновесная концентрация недиссоциированных молекул кислоты, моль/л.

Константа диссоциации зависит от природы растворителя, природы электролита, температуры, но не зависит от концентрации электролита. Для того, чтобы сравнить диссоциацию различных электролитов, введено понятие степень диссоциации, т. е. отношение числа молекул распавшихся в данном растворе на ионы, к общему числу молекул электролита в растворе. Слово диссоциация означает обратимый распад. Обычно степень диссоциации меньше единицы.

α=^{число молекул, распавшихся на ионы} _{/исходное число молекул электролита}

Степень диссоциации связана с константой диссоциации уравнением

К=α² С/1- α,

которое называют законом разведения (разбавления Оствальда), при небольших значениях α можно считать что 1- α=1 и

α=√К /С

Как видно степень диссоциации возрастает обратно пропорционально корню квадратному из концентрации электролита. В растворах электролитов за счет диссоциации молекул увеличивается число частиц, что приводит к большему понижению упругости пара. Поэтому свойства, зависящие от общего числа находящихся в растворе частиц растворенного вещества, такие как осмотическое давление, понижение давления пара, повышение температуры кипения, понижение температуры замерзания, проявляются в растворах электролитов в большей степени, чем в равных по концентрации растворах неэлектролитов. Законы Рауля и Вант-Гоффа можно применять к растворам электролитов с учетом, так называемого изотонического коэффициента i, который показывает, во сколько раз число частиц (молекул, ионов), образовавшихся в результате диссоциации, больше исходного числа молекул. Так как i >1 формулы, выражающие свойства растворов электролитов, примут вид:

(р₀ – р) / р₀ = i n₂ / (n₁ + i n₂ )

Р_осм = i RTC_м

Δt_зам = i K C_m

Δt_кип = i Е C_m

Изотонический коэффициент и степень диссоциации связаны соотношением:

α= (i –1)/(n- α),

где n- число ионов, на которые распадается одна молекула электролита.

В растворах сильных электролитов, молекулы которых диссоциированы практически полностью, в значительной сте­пени проявляется взаимодействие между ионами, поэтому вместо концентрации их характеризуют активностью. Активность представляет собой эффективную или дейст­вующую концентрацию ионов в растворе:

α=f c

α -эффективная концентрация или активность электролита, f- коэффициент активности, c- концентрация вещества.

В растворах сильных электролитов концентрация свободных - водородных ионов равна общей их концентраций в растворе, т. е. характеризует общую кислотность раствора.