Описание
Вопросы:
6. Дайте представление о методах электрофореза и электроосмоса. Как связаны между собой скорости этих процессов с электрокинетическим потенциалом?
36. Как и почему изменяется строение адсорбционного слоя на границе раздела вода-воздух при увеличении концентрации поверхностно-активного вещества в растворе?
48. Назовите особенности адсорбции ионов из растворов на твердом ад-сорбенте. Правила Пакета-Фаянса.
Задачи:
Задача 17. Число сферических частиц в определенном объеме гидрозоля зо-лота, находящегося в равновесии, в поле силы тяжести равно 386. Чему равно число частиц в слое, лежащем на 10-4 м выше, если частицы имеют средний диаметр 6,6*10-8 м? Температура раствора 19°С, плотность золо-та 19,3*103 кг/м3 .
Задача 8. Удельная поверхность непористой сажи равна 73,7*103 м2/кг. Рассчитайте площадь, занимаемую молекулой бензола в плотной моно-молекулярном слое, исходя из данных об адсорбции бензола на этом адсорбенте при 293 К:р,
Па 1,03 1,29 l,74 2,50 6,67
А*10-1, кмоль/кг 1,57 1,97 2,55 3 ,51 7,58
Предполагается , что изотерма адсорбции описывается уравнением Ленгмюра
Задача 1. Напишите формулу мицеллы и определите ее электрический за-ряд. Золи получены при смешивании электролитов А и В, объемы и концентрации которых приведены в таблице.
10 стр.
Фрагмент
Вопрос № 48.
Назовите особенности адсорбции ионов из растворов на твердом ад-сорбенте. Правила Пакета-Фаянса.
Сильные электролиты в отличие от не диссоциирующих и слабодиссоциирующих соединений адсорбируются в виде ионов. Адсорбция ионов в большинстве случаев происходит под действием химических сил, а не вандерваальсовых, поэтому является более сложным процессом, чем молекулярная адсорбция.
В растворах сильных электролитов растворенное вещество находится в полностью ионизированном состоянии. Поэтому для их адсорбции характерен ряд особенностей, например, ионы адсорбируются в основном на поляр-ных адсорбентах и плохо адсорбируются на неполярных.
Основными факторами, обусловливающими специфичность адсорбции сильных электролитов, являются знак заряда поверхности адсорбента, вели-чина и знак заряда иона электролита, а также его радиус и степень сольватации (гидратации). На положительно заряженных участках поверхности ад-
сорбента из раствора адсорбируются анионы, на отрицательно заряженных – катионы.
Установлено, что адсорбционная способность ионов (особенно катионов) на поверхности адсорбента возрастает с увеличением их заряда. Экспериментально также установлено следующее правило: при одинаковых зарядах адсорбционная способность больше у тех ионов, радиус которых в сольватированном (гидратированном) состоянии меньше. Согласно этому правилу, ионы по адсорбционной способности располагаются в определенной последовательности, получившей название лиотропных рядов.
Различают следующие виды адсорбции сильных электролитов: избирательную и обменную.
Обменная адсорбция представляет собой процесс обмена ионов между раствором и твердой фазой, при котором твердая фаза поглощает из раствора ионы какого-либо знака (катионы либо анионы) и вместо них выделяет в раствор эквивалентное число других ионов того же знака. Обменная адсорбция всегда специфична, т.е. для данного адсорбента к обмену способны только определенные ионы; обменная адсорбция обычно необратима.
При избирательной адсорбции адсорбция на поверхности твердой фа-зы ионов какого-либо вида не сопровождается выделением в раствор эквивалентного числа других ионов того же знака; твердая фаза при этом приобретает электрический заряд. Это приводит к тому, что вблизи поверхности под действием сил электростатического притяжения группируется эквивалентное число ионов с противоположным зарядом, т.е. образуется двойной электрический слой. Взаимодействие концентрирующихся на поверхности зарядов приводит к понижению поверхностной энергии системы.
Избирательная адсорбция ионов подчиняется правилу, сформулированному Ф. Панетом и К- Фаянсом, согласно которому
на поверхности кристаллов из раствора преимущественно адсорбируются те ионы, которые могут образовать с ионами противоположного
знака, входящими в кристаллическую решетку, труднорастворимое соединение или достроить кристаллическую решетку.
Пример: кристаллы BaSО4 (адсорбент)
В растворе S042- Si032- ОН-, CI-, F- K+
будут адсорбироваться: S042-, Si032-, F-,
Влияние радиуса иона на его способность адсорбироваться: из ионов одинаковой валентности наибольшую адсорбционную способность проявля-ют ионы наибольшего радиуса. Причина этого явления заключается , с одной стороны, в большой поляризуемости таких ионов и, следовательно, их способности притягиваться поверхностью, состоящей из ионов или полярных молекул, с другой стороны, в меньшей гидратации ионов (чем больше радиус иона, тем меньше при одном и том же заряде его гидратация). Гидратация вообще препятствует адсорбции ионов, так как наличие гидратной оболочки уменьшает электростатическое взаимодействие.
В большей степени адсорбционная способность зависит от валентности. Чем больше заряд, тем сильнее ион притягивается к противоположно за-ряженной поверхности.
Особый интерес для коллоидной химии представляет адсорбция ионов поверхностью кристалла, в состав которого входят ионы той же природы. Рассмотрим реакцию взаимодействия нитрата серебра с иодидом калия, при которой образуется труднорастворимое соединение — иодид серебра в виде микрокристаллов.
AgN03 + KI →AgI+ KNО3
Пусть при некотором соотношении реагентов микрокристаллы AgI по окончании реакции окажутся в растворе, содержащем ионы Ag+ и I-. В рас-творе присутствуют также ионы К+ и N03-. Эти ионы имеют малое сродство к AgI, не образуют с ионами Ag+ и I- труднорастворимые соединения, поэтому адсорбироваться на кристаллах не будут. Ионы Ag и I- находятся в состоянии равновесия с кристаллами, и их адсорбция тоже не будет иметь место…
