Магистерская диссертация на тему: Задание 1:. Для соединения вашего варианта составьте уравнения диссоциации электролитов

Введение

1) Для соединения вашего варианта составьте уравнения диссоциации электролитов 1,2,3; определите сильные и слабые электролиты; подберите справочные данные о константах диссоциации и константах растворимости;

2) Назовите соединения.

3) опираясь на заданную концентрацию, определите молярную концентрацию эквивалента, моляльность раствора, массовую долю растворенного вещества, его молярную долю и молярную долю растворителя (воды), определите титр раствора.

4) Определите рН растворимых электролитов, ионную силу раствора и активность сильных электролитов, растворимость и содержание ионов в насыщенном растворе малорастворимых электролитов, рассчитайте в каком объеме воды можно полностью растворить m г малорастворимого вещества и возможно ли приготовление раствора этого электролита с концентрацией с, моль/ дм3.

Решение:

Электролит 1

Электролит 2

Электролит 3

Формула

С, моль/дм3

, г/см3

Формула

С, моль/дм3

, г/см3

Формула

С, моль/дм3

, г

КОН

СО2*Н2О

1) KOH - гидроксид калия, щелочь, сильный электролит.

Кд=2,9

Растворимость 117,9 г/100г воды

KOH↔К++ОН-

Расчет проедем на 1 дм3 раствора.

Масса раствора:

m=V*=1,0*1025 =1025г

Масса вещества:

m(KOH)=См*М(KOH)*V=0,050*56,12*1,0=2,81 г

Масса растворителя:

m(растворителя)=m(раствора)-m(KOH)=1025-2,81=1022,19 г

Моляльная концентрация:

Сm==2,81/(56,12*1,02219)=0,049 моль/кг

Молярная концентрация эквивалента:

Сн=См/fэкв.=0,050/1=0,050 н

Массовая доля:

Количество вещества KOH:

n(KOH)=m(KOH)/М(KOH)=2,81/56,12=0,05 моль

Количество вещества растворителя :

n(Н2О)=m(Н2О)/М(Н2О)=1022,19/18,00=56,79 моль

Молярная доля КОН:

Молярная доля Н2О:

N(Н2О)=n(Н2О)/(n(KOH)+n(H2O))=56,79/(0,05+56,79)=0,99912

Титр раствора:

Т=m(в-ва)/V(р-ра)=2810/1000=2,81 мг/мл

Так как КOH является сильным электролитом и полностью диссоциирует на ионы, то из 0,050 М раствора КOH образуется 0,050 моль-ион/л ионов ОН- и 0,050 моль-ион/л ионов К+. Кроме того, в водных растворах в результате диссоциации воды образуется, согласно ионному произведению, 10-7 моль-ион/л ионов ОН-. Так как, 10-7<<0,050, то в данном случае рН раствора будет определяться только концентрацией ионов гидроксида, образующихся в результате диссоциации основания:

рОН = - lg[ОН-] = - lg0,050 = 1,30

Отсюда рН раствора:

рН = 14 - рОН = 14 - 1,30 = 12,7

Ионная сила раствора:

=0,5(0,05*12+0,05*12)=0,05 М

Так как μ = 0,01 - 0,1 М:

Lgf(К+)= -(0,5*12/(1+)=-0,0914

f(К+)=0,81

Lgf(ОН-)= -(0,5*12/(1+)=-0,0914

f(ОН-)=0,81

Находим активности ионов:

Для К+ а = f *[ К+] = 0,81*0,050 = 0,041 моль-ион/л.

Для ОН- а = f *[ К+] = 0,81*0,050 = 0,041 моль-ион/л.

2) Н2СО3-угоьная кислота, слабый электролит

Кд1=4,5*10-7

Растворимость в воде 0,21 г/100г воды

Н2СО3↔ НСО3- +Н+

Расчет проведем на 1 дм3 раствора.

Масса раствора:

m=V*=1,0*1000 =1000г

Масса вещества:

m(Н2СО3)=См*М(Н2СО3)*V=0,010*62,0*1,0=0,62 г

Масса растворителя:

m(растворителя)=m(раствора)-m(Н2СО3)=1000-0,62=999,38 г

Моляльная концентрация:

Сm==0,62/(62,0*999,38)=1,0*10-5 моль/кг

Молярная концентрация эквивалента:

Сн=См/fэкв.=0,010/0,5=0,020 н

Массовая доля:

Количество вещества Н2СО3:

n(Н2СО3)=m(Н2СО3)/М(Н2СО3)=0,62/62,0=0,01 моль

Количество вещества растворителя:

n(Н2О)=m(Н2О)/М(Н2О)=999,38/18,00=55,521 моль

Молярная доля Н2СО3:

N(Н2СО3)=n(Н2СО3)/(n(Н2СО3)+n(H2O))=0,01/(0,01+55,521)=0,0002

Молярная доля Н2О:

N(Н2О)=n(Н2О)/(n(KOH)+n(H2O))=55,521/(0,01+55,521)=0,9998

Титр раствора:

Т=m(в-ва)/V(р-ра)=620/1000=0,62 мг/мл

рН = ½рКа - ½lg Са

рКа= - lg Ка = - lg (4,5* 10-7) = 6,35

рН = ½рКа - ½lg Са = ½*6,35 - ½lg0,04=3,87

3) SrSO4- сульфат стронция, сильный электролит.

ПР=1,1*10-10

Концентрацию насыщенного раствора обозначим ср .

В соответствии с уравнением диссоциации концентрация ионов в насыщенном растворе:

Тогда ПР = [Sr2+][ SO42-] =1,1*10-10

[Sr2+]=[ SO42-]=1,05*10-5 моль-ион/л

Предельная растворимость полученного малорастворимого электролита:

Объем воды, в котором можно растворить заданную массу полученного малорастворимого вещества ( m = 0,1 г ) :

V=0,1/(94,3*1,05*10-5)=101,1 дм3

При приготовлении концентрации С = 1,5*10-5

ПК=[Sr2+]*[ SO42-]=(1,5*10-5)2=2,25*10-10

ПК˃ПР, выпадет осадок, следовательно данню концентрацbю приготовить невозможно.

Задание 2: 1) составьте две схемы коллоидных частиц, образовавшихся из малорастворимого электролита вашего варианта - частицы одной схемы при электрофорезе движутся к аноду, другой -катоду. Стабилизирующие электролиты подберите самостоятельно. Обозначьте составные части коллоидных частиц.

Решение:

Sr(ОН)2+Na2SO4=SrSO4↓+2NaOH

В избытке Na2SO4:

в фигурных скобках - коллоидная частица

m[SrSO4] -nSO42-- ядро

nSO42--2(n - x) Nа+}2x--адсорбционный слой (где - nSO42-число потенциалопределяющих ионов, (2n - x) Nа+- число противоионов, находящихся в адсорбционном слое (как правило, m " n)

2xNa+диффузный слой (число противоионов, находящихся в диффузном слое);

2x - общее число противоионов

Заряд образующейся системы, в данном случае отрицательный, частица движется к аноду.

В избытке Sr(ОН)2:

{m[SrSO4] -n Sr 2+ -2(n - x) ОН-}2x+ - 2x ОН-

в фигурных скобках - коллоидная частица

m[SrSO4] -n Sr 2+ - ядро

m[SrSO4] - агрегат (где m - число молекул SrSO4, содержащихся в агрегате мицеллы),

n Sr 2+ -2(n - x) ОН-}2x+ -адсорбционный слой (где - n Sr 2+ число потенциалопределяющих ионов, 2(n - x) ОН-- число противоионов, находящихся в адсорбционном слое (как правило, m " n)

2x ОН-диффузный слой (число противоионов, находящихся в диффузном слое);

2x - общее число противоионов

Заряд образующейся системы, в данном случае положительный, частица движется к катоду.

2) Опишите условия устойчивости коллоидных частиц; седиментационная и агрегативная устойчивость; электрокинетические явления, сопровождающие образование коллоидных частиц, лиофильные и лиофобные дисперсные системы; сущность электрофореза и электроосмоса.

Коллоидные системы термодинамически неустойчивы, т.к. имеют избыточный запас поверхностной энергии Гиббса. Однако при определенных условиях коллоидные системы обладают устойчивостью, т.е. могут сохраняться неизменными размеры и концентрация коллоидных частиц. Различают два вида устойчивости коллоидных систем: седиментационнаяи агрегативная.

Седиментационная устойчивость (кинетическая) - устойчивость коллоидных частиц к оседанию. Эта устойчивость зависит от размера частиц и вязкости среды.

Агрегативная устойчивость - способность частиц дисперсной фазы противодействовать коагуляции (слипания в более крупные агрегаты). Уменьшение агрегативной устойчивости означает уменьшение седиментационной устойчивости.

Лиофобные коллоидные системы агрегативно неустойчивы, а лиофильные устойчивы. Лиофобные могут существовать при условии их стабилизации. Существует два основных фактора стабилизации лиафобных коллоидных систем: электрический фактор и структурно-механический фактор.

Электрический фактор стабилизации связан с существованием двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Хотя мицелла в целом электронейтральна, коллоидные частицы имеют одноименные заряды, и диффузионные слои имеют одноименные заряды. Наличие одноименно заряженных слоев препятствует сближению частиц на такое расстояние, на котором начинают действовать силы притяжения. Соответственно, уменьшение толщины диффузионного слоя нарушает электрическую стабилизацию, и частицы сближаются на такое расстояние, на котором возможно их притяжение, что приводит к слипанию и коагуляции. Нарушение электрической стабилизации происходит при добавлении в коллоидные растворы электролитов.

Лиофобными называют системы, частицы дисперсной фазы которых не взаимодействуют с дисперсионной средой, не сольватируются и не растворяются в ней. К лиофобным системам относятся золи драгоценных металлов, золи металлоидов (серы, селена, теллура), дисперсии полимеров в воде (например, полистирола, фторолона), золи сульфидов мышьяка, сурьмы, кадмия, ртути, золи гидроксидов железа, алюминия и т.д.

Лиофильные- это системы, частицы дисперсной фазы которых интенсивно взаимодействуют с дисперсионной средой. Примеры:р-ры многих высокомолекулярных соединений(белки, нуклеиновые к-ты, крахмал) р-р целлюлозы в ацетоне.

Электрофорез (от электро- и греч. переносить) - это электрокинетическое явление перемещения частиц дисперсной фазы (коллоидных или белковых растворов) в жидкой или газообразной среде под действием внешнего электрического поля.

Направленное перемещение жидкости в пористом теле под действием приложенной разности потенциалов называется электроосмосом.

3) коагуляция лиофобных золей электролитами; порог коагуляции, определение и расчет; подберите коагулянт для вашего золя; рассчитайте порог коагуляции для 10,00 мл золя, если концентрация выбранного электролита-коагулянта 0,02 моль/ дм3, а объем вызывающй заметную коагуляцию равен 2,00 мл; рассчитайте объемы электролитов- коагулянтов, если пороги коагуляции 0,2 молярным растворами равны 0,15; 0,750; и 55,00.

Лиофобные коллоиды являются термодинамически неустойчивыми системами, существующими благодаря стабилизации за счет возникновения двойного электрического слоя. Изменение состояния ДЭС может, следовательно, привести к потере агрегативной устойчивости - слипанию частиц в более крупные агрегаты, т.е. коагуляции золя. Коагуляция золей может быть вызвана различными факторами: прибавлением электролитов, нагреванием или замораживанием, механическим воздействием и т.д. Наиболее важным и изученным фактором коагуляции гидрофобных коллоидов является воздействие на них растворов электролитов.

Оглавление

- Выводы

- Список литературы

- Приложение