Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 42
Текст из файла (страница 42)
Гидролиз раствора хлорида хрома по первой ступени протекает по уравнению Сг'+-1-ЗС1 + НОН .СгОН'"+2С1 + Нг+С1 Сг'г+НОН. СгОН'"+Н" В процессе гидролиза образуется основная соль, концентрация ионов ОН в растворе уменьшается и он приобретает кислую реакцию (рН =7). Приведенные простые уравнения гидролиза 171 далеко не всегда отражают истинный состав всех получающихся продуктов. Так, при гидролизе солей многозарядных ионов металлов наряд~ с простыми основными ионами типа [СгОН[~~ и [Сг(ОН)э[ могут образовываться и более сложные комплексные ионы типа [Сгз(ОН)~['+. Аналогичные продукты гидро- лиза тина [Ме2(ОН)2['+ могут образовываться и в водных растворах других трехзарядных катионов.
В водных растворах двух- зарядных катионов наряду с однозарядными комплексными ионами типа [МеОН[+ могут существовать и сложные комплексные ионы типа [МезОН]'~. В зависимости от природы гидролизующихся ионов и условий процесса число ионов металла, входящих в состав полиядерного комплексного иона, может колебаться от ! до 9, а число гндроксидных групп — от 1 до 15.
Гидролиз принадлежит к числу обратимых процессов, поэтому положение его равновесия может быть смещено в ту или иную сторону изменением концентрации веществ — участников реакции, а также температуры раствора. Так, разбавляя раствор, т. е. увеличивая в нем относительную конпентрацию воды (количество молекул воды, приходящихся на один гидролизующийся ион), на основании принципа Ле Шателье можно увеличить и степень гидролиза. Например, уменьшение концентрации раствора к(а2СОТ от 0,1 до 0,001 моль!л при 298 К приводит к увеличению степени гидролиза от 0,029 до 0,34. Наоборот, приливая кислоту в растворы, имеющие кислую реакцию, или щелочь в растворы со гцелочной реакцией среды, можно понизить степень гидролиза. В отличие от большинства других электролитов степень диссоциации воды заметно увеличивается с повышением температуры.
Поэтому при нагревании раствора концентрация в нем ионов Н+ и ОН будет возрастать, что, в свою очередь, увеличит вероятность образования молекул слабых кислот и оснований. Таким образом, с повышением температуры раствора степень гидролиза соли увеличивается. Например, степень гндролиза 0,0! М раствора СгС!з при 298, 323 и 373 К составляет 0,094; 0,17 и 0,4. Итак, максимальная степень гидролиза достигается при высоких температурах и в разбавленных растворах.
Напротив, для уменьшения степени гидролиза необходимо использовать возможно более концентрированные растворы солей при низких температурах, а также добавлять к раствору один из продуктов гидролиза: кислоту или щелочь. 4 у!.7. диспеРсные системы. кОллОидные РАстВОРы Общие представления о дисперсных системах. Гетерогенные системы из двух или более фаз с сильно развитой поверхностью раздела между ними получили название дисперсных систем. Вещество, которое в днсперсиой системе образует сплошную фазу, называется дисперсионной средой, а то (илн те), что рассеяно в 172 Зарядообразуощке иок» ЯдРа коллокдиоб частицы знАК! иззьгзз тРе(ОН) з Авь или ! 5 знлиН5 Ре'+, Ре(ОН)'+ илн Ре(ОН)т Ак! 5Ь 5 Ре(ОН) з Ядро коллоидной частицы с адсорбированными зарядообразуюшими ионами притягивает к себе из среды ионы противоположного знака заряда. Зарядообразуюшие ионы и противоионы гндратированы и поэтому вместе с ними в коллоидную частицу приходит вода, молекулы которой создают гидратную оболочку.
Весь этот комплекс перемешается в растворе как единое целое, его и называют коллоидной частицей. В состав коллоидной частицы входит только часть имеющихся в системе противоионов, их называют связанными. Другая часть противоионов остается в дисперснонной среде (в жидкой фазе). Этн противоионы называют свободными. Они дают заряд дисперсионной среде. Все среде в виде частиц, капель или пузырьков, — дисперсной фазой. Дисперсные системы с частицами размером более )00 нм называют грубодисперсными или взвесями.
Системы с частицами меньших размеров (от 1 до !00 нм) называют коллоидными*, Если дисперсионная среда газообразна, то дисперсная система является аэрозолем или аэрогелем (туманы, дымы)., К системам с жидкой дисперсионной средой относят суспензии, эмульсии, пены и др. Существуют также дисперсные системы с твердой дисперсионной средой: гетерогенные сплавы, стекла, пеноматериалы. Коллоидные растворы.
Коллоидное состояние характерно для многих вешеств в природе. Широко распространены коллоидные системы, в которых дисперсионная среда — жидкость; их называют волями или коллоидными растворами. Водные коллоидные растворы играют важную роль в теплоэнергетике: водоподготовка, очистка сточных вод и т. и.
Частицы днсперсной фазы коллоидных растворов называют коллоидными частицами, их размер соответствует размерам нескольких десятков, сотен, а иногда н тысяч атомов. Эти частицы несут на себе заряд, что обусловливает притяжение к ннм днполей воды. Вследствие взаимодействия с водой на поверхности частиц создается гидратная «оболочка». Заряд частиц дисперсной фазы обязан своим происхождением адсорбционным процессам, имеюгцим избирательный характер.
Коллоидные частицы и миз(еллы. Коллоидная частица состоит из ядра, адсорбируюшего из окружающей среды ионы одного вида. Эти ионы называют зарядообразуюшими, их химическая природа близка химической природе ядра коллоидной частицы. Например: Зола * Коллоилное состояние вещества получило свое название от греч. «колла»вЂ” клей. сочетание, состоящее из коллоидной частицы и эквивалентной ей части дисперсионной среды (гидратированных свободных противоио), ч а. и т Рт уа з а а с"'- вора. Примерный состав коллоидных частиц и мицелл волей Ад!, 5)утЯа и Ге(ОН)з при адсорбции ионов Ап+ из раствора АдХОа, Н5 из раствора НеЯ и Ре'ь из раствора ГеС!а. Рис. У!.4. Эффект Тиндали АЯ! ([сл(Ай!)ссАКеал — х)~~Оз) УНзО)*~ +л(чОз!.хнтО)с зола каллокдиая частица мнцелла [[(слэьзэз)с)гюс(л — х)Н")уНтО)*'+хН гНтО)' зь,з, зола коллонднаи частица мицелла Ре(ОН)з [[тре(ОН)злГез+3(л — х)С! ° УНзО)з" + ЗхС! ° гНзО',а зола катлокдаач частица мнцелла Оптические свойства коллоидиых растворов.
Если рассматривать путь светового луча, проходящего через совершенно прозрачный коллоидный раствор, сбоку на темном фоне, то он становится видимым. Этот оптический эффект называется конусом Тиндаля (рис. Ъ'!.4). Он вызывается рассеянием света частицами дисперсной фазы коллоидного раствора и является следствием коллоидной степени дисперсности этих частиц. При сильном увеличении каждая частица в конусе Тиндаля кажется светящейся точкой.
Размеры и форму частиц нельзя установить, можно лишь подсчитать их число. Частицы дисперсной фазы волей по своим размерам меньше длин волн лучей видимого света*. Поэтому они рассеивают свет, причем довольно интенсивно, но не отражают его. Частицы в грубодисперсных системах отражают свет, их величину и форму часто можно установить без оптического увеличения. Кинетические свойства коллоидных растворов. Для коллоидных растворов характерно движение частиц дисперсной фазы, вызываемое беспорядочными ударами со стороны молекул среды, находящихся в тепловом движении. Его впервые наблюдал шот- " Длина полны наиболее коротковолновых фиолетовых лучей состанлнет приблизительно 400 нм )74 Рис.
Н1.6. Яаленае электро фореаа ландский ботаник Броун. Именно поэтому движение частиц дисперсной фазы в дисперсной среде золя называется броуновским, Если частица велика, то она испытывает одновременно множество ударов со всех сторон, в результате чего этн удары взаимно уравновешиваются. Если же частица мала, то число ударов, наносимых ей, гораздо меньше и полное взаимное уравновешивание Рас. Н1.6.
Бротаоас«е ла"мелле коллоидцых частиц их маловероятно. Частица коллоидной степени дисперсности, как очень малая, никогда не испытывает одинаково сильных и частых ударов со всех сторон, и в одно мгновение более сильным оказывается удар с одной стороны, а в следующее мгновение — с другой. В результате направление движения каждой частицы подвергается непрерывному и притом беспорядочному изменению (рис. НЕ5), Изучение броуновского движения показало, что кинетические свойства коллоидных растворов близки кинетическим свойствам истинных растворов. Однако скорости перемещения частиц в коллоидных растворах меньше, чем в истинных (это связано с размерами частиц).
Кроме того, движение т1астиц молекулярной степени дисперсности нельзя наблюдать в микроскоп. Электрические свойства коллоидиых растворов. В 1909 г. проф. Московского университета Ф. Ф. Рейсе наблюдал воздействие постоянного электрического тока на диспергнрованную в воде глину и на этом основании описал электрические свойства коллоидных растворов. Част(тцы дисперсной фазы (глины) направленно перемещались к аноду, где вследствие их большого скопления наблюдалось помутнение раствора. Частицы же дисперсионной среды (воды) направленно перемещались к катоду, где наблюдалось повышение уровня прозрачной жидкости (рис.
У1.6). Направленное движение частиц ф~ к электродам говорило об их заряде, причем стало ясным, что днсперсная фаза несет на себе заряд, противоположный по знаку заряду среды. Движение частиц дисперсной фазы к одному из электродов при пропусканни через воль постоянного электрического тока получило название электрофореэа, а движение частиц дисперсионной среды — эаекгроосмоса. Итак, электрофорез и электроосмос обусловлены наличием разноименного заряда у частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды. На границе раздела фаз возникает скачок потенциала, называемый электрокинетическим или Е (дзета)-потенциалом.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
