Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

методичка до розрахи

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.02.2016
Размер:
534.87 Кб
Скачать

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варі-

дос-

Т, К

 

 

 

Експериментальні кінетичні дані

 

 

 

ант

лід

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

313

, с

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,500

0,934

 

0,736

0,626

0,554

0,503

0,463

0,432

0,406

 

 

 

 

 

1

275

, с

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,250

1,129

 

1,037

0,964

0,905

0,856

0,814

0,777

0,745

 

 

 

 

8

2

285

, с

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

1,250

0,937

 

0,781

0,684

0,615

0,564

0,524

0,491

0,464

 

 

 

 

 

3

295

, с

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,250

0,650

 

0,494

0,414

0,364

0,328

0,301

0,280

0,263

 

 

 

 

 

1

298

, с

0

10

 

15

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,500

1,096

 

0,966

0,712

0,606

0,527

0,467

0,419

0,380

 

 

 

 

9

2

308

, с

0

10

 

15

20

25

30

35

40

50

с, моль/л

1,500

0,952

 

0,805

0,697

0,615

0,550

0,497

0,454

0,387

 

 

 

 

 

3

318

, с

0

10

 

15

20

25

30

35

40

50

 

с, моль/л

1,500

0,790

 

0,639

0,536

0,462

0,406

0,362

0,327

0,273

 

 

 

 

 

1

300

, с

0

10

 

15

30

40

50

60

80

100

 

с, моль/л

2,000

1,515

 

1,318

0,869

0,658

0,498

0,377

0,216

0,124

 

 

 

 

10

2

310

, с

0

10

 

15

20

25

30

40

50

70

с, моль/л

2,000

1,119

 

0,837

0,626

0,468

0,350

0,196

0,109

0,034

 

 

 

 

 

3

320

, с

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

 

с, моль/л

2,000

0,596

 

0,326

0,178

0,097

0,053

0,029

0,016

0,009

 

 

 

 

 

1

298

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

 

с, моль/л

1,500

1,378

 

1,320

1,265

1,213

1,162

1,114

1,068

1,023

 

 

 

 

11

2

308

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

с, моль/л

1,500

1,265

 

1,162

1,068

0,981

0,901

0,827

0,760

0,698

 

 

 

 

 

3

318

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

 

с, моль/л

1,500

1,068

 

0,901

0,760

0,641

0,541

0,456

0,385

0,325

 

 

 

 

 

1

313

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,200

1,054

 

0,952

0,874

0,813

0,763

0,721

0,685

0,654

 

 

 

 

12

2

323

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

1,200

0,952

 

0,813

0,721

0,654

0,604

0,563

0,530

0,502

 

 

 

 

 

3

333

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,200

0,813

 

0,654

0,563

0,502

0,457

0,422

0,394

0,371

 

 

 

 

 

1

318

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,300

1,089

 

1,007

0,822

0,732

0,660

0,601

0,552

0,510

 

 

 

 

13

2

328

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

50

с, моль/л

1,300

0,869

 

0,746

0,653

0,581

0,523

0,476

0,436

0,374

 

 

 

 

 

3

338

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

50

 

с, моль/л

1,300

0,573

 

0,448

0,367

0,312

0,270

0,239

0,214

0,177

 

 

 

 

 

1

288

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

 

с, моль/л

1,500

1,255

 

1,149

1,051

0,961

0,879

0,804

0,736

0,673

 

 

 

 

14

2

298

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

с, моль/л

1,500

1,108

 

0,952

0,818

0,703

0,604

0,519

0,446

0,384

 

 

 

 

 

3

308

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

45

 

с, моль/л

1,500

0,897

 

0,694

0,537

0,415

0,321

0,248

0,192

0,148

 

 

 

 

 

1

273

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

80

100

 

с, моль/л

1,450

1,341

 

1,290

1,147

1,061

0,982

0,908

0,777

0,665

 

 

 

 

15

2

283

, хв

0

10

 

15

20

25

30

40

50

70

с, моль/л

1,450

1,129

 

0,997

0,879

0,776

0,685

0,533

0,415

0,252

 

 

 

 

 

3

293

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

50

 

с, моль/л

1,450

0,652

 

0,437

0,293

0,197

0,132

0,088

0,059

0,027

 

 

 

 

 

1

278

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

80

100

 

с, моль/л

1,250

1,034

 

0,952

0,769

0,681

0,612

0,555

0,468

0,405

 

 

 

 

16

2

288

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

60

с, моль/л

1,250

0,752

 

0,628

0,538

0,471

0,419

0,377

0,343

0,252

 

 

 

 

 

3

298

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

60

 

с, моль/л

1,250

0,404

 

0,301

0,241

0,200

0,171

0,150

0,133

0,092

 

 

 

 

 

1

285

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

70

80

17

с, моль/л

1,500

1,067

 

0,899

0,539

0,383

0,273

0,194

0,138

0,098

 

 

 

2

295

, хв

0

10

 

15

20

25

30

40

50

60

 

 

 

с, моль/л

1,500

0,746

 

0,526

0,371

0,261

0,184

0,092

0,046

0,023

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Варі-

дос-

Т, К

 

 

 

Експериментальні кінетичні дані

 

 

 

ант

лід

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

305

, хв

0

4

 

8

12

16

20

24

28

32

 

с, моль/л

1,500

0,846

 

0,477

0,269

0,151

0,085

0,048

0,027

0,015

 

 

 

 

 

1

215

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

80

100

 

с, моль/л

0,800

0,702

 

0,661

0,563

0,513

0,471

0,435

0,377

0,333

 

 

 

 

18

2

225

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

60

с, моль/л

0,800

0,615

 

0,551

0,500

0,457

0,421

0,390

0,363

0,285

 

 

 

 

 

3

235

, хв

0

10

 

15

20

25

30

35

40

60

 

с, моль/л

0,800

0,486

 

0,406

0,349

0,306

0,272

0,245

0,223

0,164

 

 

 

 

 

1

288

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,250

1,082

 

0,968

0,883

0,818

0,765

0,721

0,684

0,652

 

 

 

 

19

2

298

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

1,250

0,864

 

0,700

0,604

0,539

0,491

0,455

0,425

0,400

 

 

 

 

 

3

308

, хв

0

10

 

20

30

40

50

60

70

80

 

с, моль/л

1,250

0,584

 

0,438

0,365

0,320

0,288

0,264

0,245

0,230

 

 

 

 

 

1

302

, хв

0

10

 

15

30

40

50

60

80

100

 

с, моль/л

2,000

1,835

 

1,758

1,545

1,418

1,301

1,194

1,005

0,846

 

 

 

 

20

2

312

, хв

0

10

 

15

20

25

30

40

50

60

с, моль/л

2,000

1,434

 

1,214

1,028

0,870

0,736

0,528

0,378

0,271

 

 

 

 

 

3

322

, хв

0

4

 

8

12

16

20

24

30

40

 

с, моль/л

2,000

1,195

 

0,714

0,426

0,255

0,152

0,091

0,042

0,012

 

 

 

 

Задача 2

При зливанні розбавлених розчинів речовин А і В (табл. 2) утворюється гідрозоль.

1.Запишіть рівняння реакції, що протікає. Зобразіть формулу міцели, що утвориться при надлишку речовини А, та формулу міцели коли у надлишку речовина В. Вкажіть знак колоїдної частинки в кожному з випадків.

2.Який з рекомендованих коагуляторів C має найбільшу коагуляційну здатність по відношенні до отриманих міцел?

3.Зобразіть графік залежності потенціалу від відстані в ПЕШ міцели згідно з теорією Штерна. Покажіть на графіку адсорбційний шар, дифузійний шар та площину, на якій виникає електрокінетичний потенціал.

4.Як змінитьтся міцела, потенціал адсорбційного шару та -потенціал при введені в отримані золі електроліту D?

 

 

 

 

Таблиця 2

 

 

 

 

 

Варіант

A

B

C

D

 

 

 

 

 

1

NaCl

AgNO3

KCl, K2SO4, Ca(NO3)2

CaCl2

2

AgNO3

KBr

KI, K2SO4, AlCl3

K2CO3

3

Cu(NO3)2

NaOH

NaCl, Na2CO3, CuSO4

Ca(NO3)2

4

Na2S

(CH3COO)2Pb

Na2HPO4, LiNO3, Fe2(SO4)3

AlCl3

5

BaCl2

CuSO4

KCl, CH3COONa, Ca(NO3)2

NaCl

6

KCNS

HgCl2

KCl, K2SO4, Ca(NO3)2

BaCl2

7

KOH

AlCl3

KI, K2SO4, AlCl3

Na2S

8

NH4OH

FeCl3

NaCl, Na2CO3, CuSO4

K2SO4

9

KI

AgNO3

Na2HPO4, LiNO3, Fe2(SO4)3

KCl

10

NiCl2

(NH4)2S

KCl, CH3COONa, Ca(NO3)2

AgNO3

11

MgCl2

NaOH

KCl, K2SO4, Ca(NO3)2

MgSO4

12

(NH4)2S

AgNO3

KI, K2SO4, AlCl3

NaCNS

13

AlCl3

NaOH

NaCl, Na2CO3, CuSO4

BaCl2

13

14

MnCl2

(NH4)2S

Na2HPO4, LiNO3, Fe2(SO4)3

CaCl2

15

Hg2(NO3)2

KCl

KCl, CH3COONa, Ca(NO3)2

BaCl2

16

Pb(NO3)2

H2SO4

KCl, K2SO4, Ca(NO3)2

Na2SO4

17

CuSO4

H2S

KI, K2SO4, AlCl3

MgSO4

18

Na2SiO3

HCl

NaCl, Na2CO3, CuSO4

FeCl3

19

Na3AsO4

AgNO3

Na2HPO4, LiNO3, Fe2(SO4)3

Na2S

20

CoCl2

(NH4)2S

KCl, CH3COONa, Ca(NO3)2

Ca(NO3)2

 

 

 

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задача 1

 

 

 

 

 

Дано:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 3

дослід

Т, К

 

 

 

Експериментальні кінетичні дані

 

 

 

1

300

, хв

0

10

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

2,000

1,147

0,887

0,750

0,661

0,598

0,550

0,512

0,481

 

 

2

310

, хв

0

10

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

2,000

0,832

0,616

0,511

0,446

0,401

0,367

0,341

0,319

 

 

3

320

, хв

0

10

20

30

40

50

60

70

80

с, моль/л

2,000

0,573

0,414

0,340

0,296

0,265

0,242

0,225

0,210

 

 

Розв’язок:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. За даними (Табл. 3) будуємо графік залежності с=f(τ) рис.1.

 

 

 

 

 

 

2,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,6

 

 

 

T=300 K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,4

 

 

 

T=310 K

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T=320 K

 

 

 

 

 

л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

моль/

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с,

0,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

20

40

 

60

 

80

 

 

 

 

 

 

 

 

, хв

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Кінетичі криві при різних температурах

 

 

 

2. Для знаходження порядку реакції скористаємось двома методами: методом підстановки та

графічним.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

а) Метод підстановки.

Величини задані в умові підставляємо у кінетичні рівняння відповідного порядку:

кінетичне рівняння першого порядку

k

 

1

 

ln

c

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

 

 

 

1

 

 

 

1

 

кінетичне рівняння другого порядку

k

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

c

(1)

(2)

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

1

 

 

 

 

кінетичне рівняння третього порядку

 

k

 

 

 

 

 

(3)

 

 

 

 

2

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c

 

 

c

 

 

 

Константи швидкості розраховуємо для температури 300 К і заносимо в таблицю 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 4

Результати розрахунку констант швидкості при Т=300 К та константи k3 при 310 і 320К

 

Т, К

 

 

 

 

 

, хв.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10

20

 

30

 

40

 

 

 

 

 

50

 

60

70

80

k1, хв.-1

300

5,56·10-2

4,07·10-2

 

3,27·10-2

2,80·10-2

 

2,41·10-2

 

2,15·10-2

1,95·10-2

1,78·10-2

k2, хв.-1·моль-1·м3

300

3,72·10-2

3,14·10-2

 

2,78·10-2

2,53·10-2

 

2,34 10-2

 

2,20·10-2

2,08·10-2

1,97·10-2

k3, хв.-1·моль-2·м6

300

2,55·10-2

2,55·10-2

 

2,55·10-2

2,55·10-2

 

2,55 10-2

 

2,55 10-2

2,55·10-2

2,55·10-2

k3, хв.-1·моль-2·м6

310

5,97·10-2

5,96·10-2

 

5,97·10-2

5,97·10-2

 

5,97·10-2

 

5,98·10-2

5,9610-2

5,9910-2

k3, хв.-1·моль-2·м6

320

1,40·10-1

1,40·10-1

 

1,40·10-1

1,40·10-1

 

1,40·10-1

 

1,40·10-1

1,40·10-1

1,40·10-1

Як видно з приведених даних, лише константа реакції розрахована за рівнянням 3-го порядку є величиною постійною. Отже дана реакція є реакцією третього порядку.

Розраховуємо за рівнянням третього порядку константи швидкості при температурі 310 та 320 К і дописуємо в табл. 4.

Середнє значення констант: k3 (300) = 2,55·10-2 хв.-1·моль2·м-6 k3 (310) = 5,97·10-2 хв.-1·моль2·м-6 k3 (320) = 1,40·10-1 хв.-1·моль2·м-6

б) Графічний метод В цьому методі слід побудувати графіки залежності концентрації реагентів від часу в ко-

ординатах першого lnc=f(τ), другого 1/c = f(τ) та третього 1/c2=f (τ) порядків. За даними для Т=300 К розраховуємо величини для побудови графіків та заносимо в табл. 5.

Таблиця 4

Дані для побудови графіків

, хв.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

lnc

0,69

-0,56

-0,88

-1,08

-1,22

-1,33

-1,42

-1,49

-1,56

1/c, моль-1·м3

0,50

1,75

2,42

2,94

3,38

3,77

4,13

4,44

4,76

1/c2, моль-2·м6

0,25

3,05

5,83

8,65

11,41

14,24

17,08

19,75

22,68

За отриманими даними будуємо графіки відповідних залежностей рис. 4-5.

15

 

1,0

 

 

 

 

 

0,5

 

 

 

 

 

0,0

 

 

 

 

lnc

-0,5

 

 

 

 

 

-1,0

 

 

 

 

 

-1,5

 

 

 

 

 

0

20

40

60

80

 

 

 

 

,хв.

 

Рис. 2. Кінетичні дані в координатах першого порядку

1/c, м3/моль-1

5

4

3

2

1

0

0

20

40

60

80

, хв

Рис.3. Кінетичні дані в координатах другого порядку

 

25

 

 

 

 

 

20

 

 

 

 

-2

15

 

 

 

 

/моль

10

 

 

 

a

6

 

 

 

, м

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1/c

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

)

b

 

 

 

 

 

 

 

 

0

20

40

60

80

 

 

 

, хв

 

 

Рис. 4. Кінетичні дані в координатах третього порядку

З приведених графіків видно, що лише в координатах третього порядку графічна залежність є прямою. Отже, дана реакція є реакцією третього порядку. Константу швидкості в даному випадку знаходимо за тангенсом кута нахилу прямої до осі абсцис:

k=0,5tgα

k = 0,5a/b = 0,5∙(22,68-0,25)/(80-0) =0,14 моль-2·м6

Розраховані двома методами константи швидкості однакові.

3. Розраховуємо дані для побудови графіка lnk=f(1/T) і заносимо в таблицю 5

 

 

 

 

16

 

 

 

 

Таблиця 4

 

Дані для графічного знаходження енергії активації

 

 

 

 

 

 

k,хв.-1, моль-2·м6

T, К

lnk

 

1000/T, К-1

2,55·10-2

300

-3,669

 

3,333

5,97·10-2

310

-2,818

 

3,225

1,40·10-1

320

-1,966

 

3,125

За отриманими даними будуємо графік (рис. 5).

 

-1,8

 

 

 

 

 

 

-2,0

 

 

 

 

 

 

-2,2

 

 

 

 

 

 

-2,4

 

 

 

 

 

 

-2,6

 

 

 

 

 

lnk

-2,8

 

 

 

 

 

-3,0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

-3,2

 

 

 

 

 

 

-3,4

 

 

 

 

 

 

-3,6

 

 

 

(

 

 

-3,8

 

 

 

 

 

 

3,10

3,15

3,20

3,25

3,30

3,35

 

 

 

1/T*10-3, K-1

 

 

Рис. 5. Залежність логарифма константи швидкості від оберненої температури

 

За тангенсом кута нахилу прямої знаходимо енергію активації даної реакції:

 

E = -R·tgα

(4)

E = -8,314∙(-3,669+1,966)/(3,333-3,125) = 68,07 кДж/моль

 

Передекспонеційний множник знайдемо з рівняння Ареніуса:

 

k=ko·exp{-E/RT}

(5)

звідки

 

kо =k·exp{E/RT}

(6)

kо (300) = 0,0255∙е68007/8,314*300 = 1,77·1010

 

kо (310) = 0,0597∙е68007/8,314*310 = 1,72 ·1010 kо (320) = 0,140∙е68007/8,314*320 = 1,77·1010

Середнє значення 1,75·1010 моль-2·м6 (розмірність така ж, як і в константи швидкості відповідного порядку).

Температурний коефіцієнт реакції Вант-Гоффа показує у скільки разів зростає швидкість реакції при підвищенні температури на 10 К:

 

 

 

 

 

 

 

wT 10

 

 

kT 10

(7)

 

 

 

 

 

 

wT

kT

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підставляємо знайдені значення констант:

 

 

 

 

k310

 

0,0597

2,34

 

 

 

k300

0,0255

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

k320

 

 

0,14

2,34

 

 

 

 

0,0597

 

 

 

 

 

k310

 

 

 

 

 

 

 

За правилом Вант-Гоффа при підвищенні температури на 10 К швидкість реакції зростає у 2 – 4 рази. В даному випадку швидкість зросла у 2,34 рази. Отже, дана реакція підпорядковується правилу Вант-Гоффа.

17

Задача 2

Дано:

 

 

 

Таблиця 5

 

 

 

 

A

B

C

D

 

 

 

 

FeSO4

NaOH

NaCl, СН3СООК , Ca(NO3)2

ZnSO4

Розв’язок:

1. Рівняння реакції:

FeSO4 2NaOH Fe(OH)2 Na2 SO4 ;

Утворення колоїдного розчину при протіканні хімічної реакції можливо лише у тому випадку, коли хоча б один з продуктів реакції утворює нову фазу.

У даному випадку гідроксид заліза (II) нерозчинний у воді і утворить агрегати з m моле-

кул Fe(OH)2.

Поверхня цих новоутворених агрегатів має дуже велику надлишкову енергію і на ній з розчину будуть адсорбуватись іони добудовуючи кристалічну гратку. Цей процес підпорядковується правилу вибіркової адсорбції іонів Панета-Фаянса: на твердій поверхні переважно адсорбуються ті іони, що мають однакове з поверхнею атомне угрупування, або ізоморфні до поверхні. Іони, які добудовують кристалічну гратку носять назву «потенціалотвірні».

Агрегат разом з шаром «потенціалотвірних» іонів складають ядро міцели.

На поверхні ядра з розчину адсорбується іони протилежного до заряду ядра знаку, утворюючи адсорбційний шар «протиіонів». Ядро разом з адсорбційним шаром «протиіонів» складає заряджену частинку.

Інша частина «протиіонів» знаходиться у розчині поблизу частинки і складає дифузійний шар «протиіонів». Частинка з дифузійним шаром «протиіонів» і є міцелою.

Будова міцели залежить від того який з електролітів взятий у надлишку. Якщо у надлишку FeSO4 , то іони Fe2+ є «потенціалотвірними», а SO42– – «протиіонами»; якщо у надлишку NaOH, то іони OHбудуть «потенціалотвірними», а Na+ – «протиіонами».

а) будова міцели при надлишку речовини А (FeSO4): m[Fe(OH)2 ] – агрегат міцели

m[Fe(OH)2 ]nFe2 – ядро міцели

m[Fe(OH)2 ]nFe2 (n x)SO42 2 x – частинка міцели (зарядження позитивно)

m[Fe(OH)2 ]nFe2 (n x)SO42 2 x xSO42 – власне міцела;

b) будова міцели при надлишку речовини В (NaOH):

m[Fe(OH)2 ]nOH (n x)Na x xNa ;

частинка міцели зарядження негативно.

2.Для визначення кращого коагулятора керуємось правилом Шульце-Гарді:

-коагуляторами золю є протиіони – іони протилежного до заряду частинок знаку;

-більшу коагулюючу здатність (менший поріг коагуляції) мають іони більшого заряду;

-серед іонів однакової валентності більша коагулююча здатність у іонів з меншим радіусом гідратованого іона.

В даному випадку коагуляторами міцели а будуть аніони, оскільки мають заряд протилежний до заряду частинки. З наведених аніонів (Cl, NO3та CH3COO), ацетат-аніон буде ма-

18

ти найбільшу коагулюючу здатність бо має менший радіус гідратованого іона. Економніший коагулятор СН3СООК.

Коагуляторами міцели b будуть катіони, оскільки мають заряд протилежний до заряду частинки. З наведених катіонів (Na+, K+ та Ca2+), іон кальцію буде мати найбільшу коагулюючу здатність бо має більший заряд. Економніший коагулятор Ca(NO3)2.

3. За теорією Штерна, ПЕШ колоїдної частинки складається з двох шарів: адсорбційного та дифузійного. Товщина адсорбційного шару (δ) приблизно рівна діаметру гідратованих іонів. Іони в адсорбційному шарі утримуються не лише електростатичними силами, а й силами специфічної адсорбції. Потенціал поверхні φо на відстані δ зменшується до потенціалу адсорбційного шару φδ за лінійним законом. Дифузійний шар ПЕШ має так звану «розмиту» будову. Його товщина (λ) залежить від іонної сили розчину та температури і може бути значною ( такою, що

на відстані λ потенціал φδ зменшується в е* разів). Концентрація іонів та потенціал частинки у дифузійному шарі зменшується з відстанню за експонентою.

Згідно з тією ж теорією, площина ковзання між частинками дисперсної фази та середовищем при їх відносному русі знаходиться в дифузійному шарі на певній відстані від поверхні. Саме до цієї поверхні «прив’язують» електрокінетичний потенціал.

З врахуванням знаку заряду «потенціалотвірних» іонів та «протиіонів» міцел А та В графіки залежності потенціалу від відстані в ПЕШ будуть наступні:

Рис. 6. Залежність потенціалу від відстані в ПЕШ для міцели а

Рис. 7. Залежність потенціалу від відстані в ПЕШ для міцели b

- товщина адсорбційного шару

- товщина дифузійного шару ПК - площина ковзання0 - потенціал поверхні

- потенціал адсорбційного шаруелектрокінетичний потенціал

1. Розглянемо як вплине додавання електроліту на будову міцел.

* е = 2,71828… – основа натурального логарифма

19

а) Електроліт D містить індиферентні до міцели а іони Zn2+ та SO42–. Їх додавання до розчину на будову міцели не вплине. Зростання іонної сили розчину приводить до стискання - шару та зменшення - потенціалу. Графік f (x) не зміниться.

b) По відношенню до міцели b електроліт D є неіндиферентним, бо містить іон Zn2+, який може реагувати з «потенціалотвірними» іонами OHз утворенням нерозчинної сполуки Zn(OH)2. Утвориться нова міцела, будову якої можна представити наступною формулою:

m[Fe(OH)2 nZn(OH)2 ] kZn2 (k x)SO42 2 x xSO42 ;

Потенціал поверхні міцели змінить знак на протилежний. Залежність потенціалу від відстані в ПЕШ буде такою ж, як для міцели а (рис. 1).

ЛІТЕРАТУРА РЕКОМЕНДОВАНА ДО КУРСУ

1.Білий О.В. Фізична хімія. – Київ: ЦУГ, 2002. – 364 с.

2.Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. - М. Химия, 1975. - 545 с.

3.Гомонай В.І. Фізична та колоїдна хімія: Підручник. – Ужгород: ВАТ «Патент», 2006. – 496 с.

4.Дібрівний В.М., Сергеєв В.В., Ван-Чин-Сян Ю.Я. Курс колоїдної хімії (Поверхневі явища та дисперсні системи): Навчальній посібник. – Львів: «Інтелект Захід», 2008. – 160 с.

5.Каданер Л.І. Фізична і колоїдна хімія. - Київ: “Вища школа”. 1983, 2-е вид.-250 с.

6.Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов: Учебное пособие для вузов. - М.: Высшая школа, 1981. -333 с.

7.Киреев В.А. Краткий курс физической химии. - М.: Высшая школа, 1991. - 456 с.

8.Кудряшов В.И., Каретников Г.С. Сборник примеров и задач по физической химии. М.: “ВШ”. 1991. - 527 с.

9.Мороз А.С., Ковальова А.Г. Фізична та колоїдна хімія. - Львів: “Світ”, 1994.- 232 с.

10.Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. - Л., «Химия», 1984.-368 с.

11.Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. - М. Химия, 1982.- 400 с.

12.Яцимирський В.К. Фізична хімія: Підручник для студ. вищ. навч. закл. К.; Ірпінь: ВТФ

«Перун», 2007. – 512 с.: іл..

20

НАВЧАЛЬНЕ ВИДАННЯ

 

ФІЗИЧНА ТА КОЛОЇДНА ХІМІЯ

 

(частина II)

 

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ТА ЗАВДАННЯ

 

ДО САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ

 

для студентів базового напрямку 1102 “Фармація”

Укладачі

Павловський Юрій Павлович

 

Герасимчук Сергій Ігорович

Редактор