Цель работы:

Рассчитать параметры a и с слоистых гидроксидов по данным дифрактограммам. Сравнить данные полученные разными методами.

Выполнение работы

Получить у преподавателя индивидуальный вариант набора дифрактограмм СДГ. Рассчитать параметры a и с слоистых гидроксидов по данным дифрактограммам. Параметр с рассчитать двумя способами: по формуле (1) и (2), (3), с учетом n=1, λ = 1,542. Рассчитать относительную погрешность расчетов.

2-theta (deg)	Height (cps)	Int. I(cpsҐdeg)
11.241(4)	77339(568)	138672(249)
22.884(6)	26843(334)	50263(158)
28.06(5)	997(64)	3151(180)
34.368(4)	26357(331)	42118(172)
38.851(12)	12436(228)	35598(211)
46.224(15)	9815(202)	34302(213)
51.75(9)	888(61)	11316(1824)
60.452(8)	14106(242)	18937(357)
61.711(11)	10193(206)	14127(318)
65.61(3)	1733(85)	3329(78)
71.79(8)	2331(99)	8868(32965)
74.55(12)	4015(129)	22006(40491)

Обработка результатов

Результаты измерений записывают в виде таблицы:

Таблица.

Параметры кристаллической решетки c и а слоистых гидроксидов.

№п/п	Образец СДГ (формула)	c1, нм	c2, нм		а, нм
1.
2.
3.

Контрольные вопросы.

1. Дайте определения терминов: «слоистые двойные гидроксиды», «гидроталькит», «эффект памяти».

2. Какова кристаллическая решетка гидроталькитоподобных соединений?.

3. Как производят идентификацию слоистой структуры СДГ.

4. Как рассчитывают параметры кристаллической решетки СДГ.

5. Перечислите области применения СДГ.

3 Примеры решения задач по теме «Неорганические мицеллы»

3.1 Задачи на выпадение осадка (Произведение растворимости)

Растворимость, выражается в моль/л или в г/л, показывает сколько вещества растворено в одном литре.

Ионное произведение (ИП) – произведений молярных концентраций ионов, на которые диссоциирует данное вещество, взятых в степени соответствующей количеству данных ионов в исходной молекуле (равно индексу при ионе).

CaSO₄ ↔ Ca²⁺ + SO₄^2-

Растворимость: s s s

ИП(CaSO₄ ) = [Ca²⁺][SO₄^2-] = s²

CaCl₂ ↔ Ca²⁺ + 2 Cl^–

Растворимость: s s 2 s

ИП(CaCl₂ ) = [Ca²⁺][Cl^–]² = s·(2s)² = 4s³

AlCl₃ ↔ Al³⁺ + 3 Cl^–

Растворимость: s s 3 s

ИП(AlCl₃ ) = [Al³⁺][Cl^–]³ = s·(3s)³ = 27s⁴

Al₂(SO₄)₃ ↔ 2 Al³⁺ + 3 SO₄^2-

Растворимость: s 2 s 3 s

ИП(Al₂(SO₄)₃ ) = [Al³⁺]² [SO₄^2-]³ = (2s)²·(3s)³ = 4·27s⁵ = 108 s⁵

Произведение растворимости (ПР) – ионное произведение для насыщенного раствора, т.е. раствора, находящегося в равновесии над осадком. Является постоянной величиной для данного соединения при данных условиях. Существуют таблицы в которых приведены данные о максимальной растворимости и ПР для труднорастворимых веществ.

Если ионное произведение больше произведение растворимости, вещество выпадает в осадок.

Пример 1. Выпадает ли осадок при смешении раствора хлорида кальция объемом 20 мл и концентрацией 0,02 М и раствора сульфата натрия объемом 30 мл и концентрацией 0,003М.

CaCl2	+	Na2 SO4	↔	2 NaCl	+	CaSO4
0,02 моль/л		0,003 моль/л				ПР=9,1·10^-8
20мл=0,02л		30мл=0,03л

1) Найдем количество вещества хлорида кальция: (моль).

2) Объем раствора после смещения: (л).

3) Найдем концентрацию хлорида кальция после смешения двух растворов:

(моль/л).

4) Найдем количество вещества сульфата натрия: (моль).

5) Найдем концентрацию сульфата натрия после смешения двух растворов:

(моль/л).

6) Концентрация ионов кальция равна концентрации хлорида кальция: моль/л, а концентрация сульфат-ионов равна концентрации сульфата натрия: (моль/л).

7) Ионное произведение сульфата кальция:

8) 1,44·10^-5 > 9,1·10^-8 , т.е. ИП>ПР, и следовательно осадок выпадает.

Ответ: осадок выпадает

Пример 2. Выпадает ли осадок при добавлении в раствор хлорида кальция объемом 20 мл и концентрацией 0,02 М навески сульфата натрия массой 0,0015 г.

CaCl2	+	Na2 SO4	↔	2 NaCl	+	CaSO4
0,02 моль/л		0,0015 г				ПР=9,1·10^-8
20мл=0,02л

1) Найдем количества вещества сульфата натрия: (моль).

2) Найдем концентрацию сульфата натрия: (моль/л).

3) Концентрация ионов кальция равна концентрации хлорида кальция: моль/л, концентрация сульфат-ионов равна концентрации сульфата натрия: (моль/л).

4) Ионное произведение сульфата кальция:

8) 1,06·10^-5 > 9,1·10^-8 , т.е. ИП>ПР, и следовательно осадок выпадает.

Ответ: осадок выпадает

Пример 3. Навеску 0,058 г одноводного сульфата лития растворили в 35 мл воды, выпадет ли осадок при добавлении 55 мл 0,001М карбоната натрия.

Na2CO3	+	Li2 SO4	↔	Na2 SO4	+	Li2 CO3
0,001моль/л		m(Li2 SO4·Н2О)=0,058г				ПР=1,9·10^-3
55мл=0,055л		35мл=0,035л

1) Найдем количество кристаллогидрата одноводного сульфата лития: (моль).

2) Количество лития: (моль).

3) Общий объем после смешения двух растворов: (л).

4) Концентрация ионов лития в образовавшемся после смешения растворе: (моль/л).

5) Найдем количество вещества карбоната натрия: (моль).

6) Концентрация карбоната натрия образовавшемся после смешения растворе: (моль/л).

7) Концентрация сульфат-ионов: (моль/л).

8) Ионное произведение: ИП карбоната лития: .

9) ИП < ПР, т.к. 6,1·10^-8 < 1,9·10^-3, следовательно, осадок не выпадает.

Ответ: осадок не выпадает

Пример 4. Выпадает ли осадок при смешении 0,2% раствора хлорида кальция объемом 20 мл, плотностью 1,1г/мл и раствора сульфата натрия объемом 30 мл и концентрацией 0,001М.

CaCl2	+	Na2 SO4	↔	2 NaCl	+	CaSO4
0,02%=2·10^-4		0,001 моль/л				ПР=9,1·10^-8
20мл=0,02л		30мл=0,03л
1,1г/мл

1) Найдем молярную концентрацию хлорида кальция: (моль/л).

Проверка размерности:

2) Объем раствора после смещения: (л)

3) Найдем количества вещества хлорида кальция: (моль).

4) Найдем концентрацию хлорида кальция после смешения двух растворов:

(моль/л).

4) Найдем количество вещества сульфата натрия: (моль).

5) Найдем концентрацию сульфата натрия после смешения двух растворов:

(моль/л).

6) Концентрация ионов кальция равна концентрации хлорида кальция: моль/л, а концентрация сульфат-ионов равна концентрации сульфата натрия: моль/л.

7) Ионное произведение сульфата кальция:

8) 5·10^-7 > 9,1·10^-8 , т.е. ИП>ПР, и следовательно осадок выпадает.

Ответ: осадок выпадает

Пример 5. Выпадает ли осадок при добавлении 7·10^-6г карбоната натрия к насыщенному раствору сульфита кальция, объемом 60мл.

Na2CO3	+	Сa SO3	↔	Ca CO3	+	Na2 SO3
7·10^-5г		ПР=3,2·10^-7		ПР=3,8·10^-9
		60 мл=0,06 л

1) Найдем количество Na₂CO₃: (моль).

2) Найдем молярную концентрацию Na₂CO₃: (моль/л).

3) Найдем растворимость (s) сульфита кальция: ПР (Сa SO₃) = [Сa²⁺]∙[SO₃^2–]=s².

(моль/л).

4) Найдем ионное произведение Ca CO₃. Концентрация ионов кальция равна концентрации Сa SO₃, а концентрация карбонат-ионов равна концентрации Na₂CO₃. .

5) 6,2∙10^-9 > 3,8·10^-9 , т.е. ИП>ПР, и следовательно осадок выпадает.

Ответ: осадок выпадает.

Пример 5. Определить массу ионов серебра в 280 мл насыщенного раствора хромате серебра. ПР (Ag₂CrO₄)= 1,1·10^-12.

1) Если растворимость хромата серебра – s,

Ag2CrO4	↔	2 Ag^+	+	CrO4^2–
s		2s		s

концентрация серебра [Ag⁺]=2s, хромат-иона [CrO₄^2–]=s.

2) ПР (Ag₂CrO₄)= [Ag⁺]∙[CrO₄^2–] = (2s)²∙s = 4s³. (моль/л).

3) Концентрация серебра: [Ag⁺] = 2s = 2∙6,5∙10^-5 = 13∙10^-5 = 1,3∙10^-4 (моль/л).

4) Количество вещества ионов серебра: (моль).

5) Масса ионов серебра: (г).

Или 3,93 мг

Ответ: 3,93мг.