Ионно-молекулярные (ионные) реакции обмена
Ионно-молекулярные, или просто ионные, уравнения реакций обмена отражают состояние электролита в растворе. В этих уравнениях сильные растворимые электролиты, поскольку они полностью диссоциированы, записывают в виде ионов, а слабые электролиты, малорастворимые и газообразные вещества записывают в молекулярной форме.
В ионно-молекулярном уравнении одинаковые ионы из обеих его частей исключаются. При составлении ионно-молекулярных уравнений следует помнить, что сумма электрических зарядов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов в правой части уравнения.
Пример 1. Написать ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия между водными растворами следующих веществ: а) HCl и NaOH; б) Pb(NO3)2 и Na2S; в) NaClО и НNO3; г) К2СО3 и Н2SO4; д) СН3СООН и NaOH.
Решение.
Взаимодействие этих веществ возможно либо в результате происходит связывание ионов с образованием слабых электролитов (Н2О, HСlO), осадка (PbS↓), газа (СО2↑). Запишем уравнения взаимодействия указанных веществ в молекулярном виде:
а) НСl + NaOH = NaCl + H2O,
в ионном виде:
H+ + Cl- + Na+ + OH- = Na+ + Cl- + Н2O,
исключив одинаковые ионы Na+ и Cl- из обеих частей равенства, получим краткое инно-молекулярное уравнение:
Н+ + ОН- =Н2О.
б) Pb(NO3)2 + Na2S = PbS↓ + 2NaNO3;
Pb2+ + 2NO 
+ 2Na+ + S2- = PbS↓+ 2Na+ + 2NO ;
Pb2+ + S2- = PbS↓.
в) NaClO + HNO3 = NaNO3 + HClO;
Na+ + ClO- + H+ + NO = Na+ + NO + HClO;
H+ + ClO- = HClO.
г) K2CO3 + H2SO4 = K2SO4 + CO2↑ + H2O;
2K+ + CO 
+ 2H+ + SO 
= 2K+ + SO + CO2↑ + H2O;
CO + 2H+ = CO2↑ + H2O
д) В реакции два слабых электролита (СН3СООН и H2O), но так как реакции идут в сторону большего связывания ионов и вода – более слабый электролит (константа диссоциации воды 1,8 · 10-16 (табл. 6)), чем уксусная кислота (константа диссоциации уксусной кислоты 1,8 · 10-5 (табл.6)), равновесие реакции смещено в сторону образования воды:
СН3СООН + NaOH = CH3COONa + H2O;
CH3COOH + Na+ + OH- = CH3COO- + Na+ + H2O;
CH3COOH + OH- = CH3COO- + H2O.
Пример 2. Составьте молекулярные уравнения реакций, которым соответствуют следующие ионно-молекулярные уравнения:
a) SO + 2H+ = SO2 + H2O;
b) Pb2+ CrO = PbCrO4;
c) HCO + OH- = CO + H2O;
d) ZnOH+ + H+ = Zn2+ + H2O.
Решение.
В левой части данных ионно-молекулярных уравнений указаны свободные ионы, которые образуются при диссоциации растворимых сильных электролитов, следовательно, при составлении молекулярных уравнений следует исходить из соответствующих растворимых сильных электролитов (табл. 6).
Например:
а) Na2SO3 + 2HCl = 2NaCl + SO2 + H2O;
б) Pb(NO3)2 + К2CrO4 = PbCrO4 + 2KNO3;
в) КНСО3 + КОН = К2СО3 + Н2О;
г) ZnOHCl + HCl = ZnCl2 + H2O.
Контрольные задания
271. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами NaHCO3иNaOH; К2SiO3иНСl;ВаСl2и Na2SO4.
272. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами К2S и НСl; FeSO4и (NH4)2S; Cr(OH)3 и КОН.
273. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями:
a)Zn2+ + H2S = ZnS + 2H+;
б) Мg2+ + CO32- = MgCO3;
в)H+ + OH- = H2O.
274. К каждому из веществ: Аl(ОН)3; Н2SО4; Ва(ОН)2 прибавили раствор едкого калия. В каких случаях произошли реакции? Выразите их молекулярными и ионными уравнениями.
275. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Pb(NO3)2 и KI; б) NiCl2 и H2S; в) K2CO3 и HCl.
276. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CuSO4 и NaOH; б) CaCO3 и HNO3; в) Na2SO3 и H2SO4.
277. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Fe(OH)3 и HCl; б) Ca(OH)2 и HNO3; в) NH4Cl и KOH.
278. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
a) NO 
+ H+ = HNO2;
б) Cu2+ + 2OH- = Cu(OH)2;
в) Zn2+ + S2- = ZnS.
279. Какие из веществ: Na2CO3; HNO3; Al(OH)3; KOH – взаимодействует с раствором соляной кислоты? Запишите молекулярные и ионно-молекулярные уравнения этих реакций.
280. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) CaCl2 и Na3PO4; б) Zn(NO3)2 и KOH; в) AlBr3 и AgNO3.
281. Составьте по три молекулярных уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
a) CO + 2H+ = CO2↑ + H2O;
б) Fe(OH)2 + 2H+ = Fe2+ + 2H2O.
282. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионно-молекулярными уравнениями:
a) Ag+ + Cl- = AgCl↓;
б) Al(OH)3 + 3H+ = Al3+ + 3H2O;
в) H+ + OH- = H2O.
283. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) Pb(CH3COO)2 и Na2S; б) Ca(OH)2 и CO2; в) K2CO3 и HCl.
284. Составьте молекулярные и ионно-молекулярные уравнения реакций взаимодействия в растворах между: а) СH3COOH и NaОН; б) Zn(OH)2 и HNO3; в) AgNO3 и NaI.
285. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами КНСО3 и Н2SО4; Zn(OH)2 и NaOH; СаСl2 и АgNO3.
286. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами CuSO4 и Н2S; ВаСО3 и НNO3; FeCl3 и КОН.
287. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями:
а) Cu2+ + S2- = CuS;
б) Pb(OH)2 + 2OH- = PbO 
+ 2H2O;
в) SiO + 2H+ = H2SiO3.
288. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами Sn(OH)2 и НСl; ВеSO4 и КОН; NH4Cl и Ва(ОН)2.
289. К каждому из веществ: КНСО3, СН3СООН, NiSO4, Na2S прибавили раствор серной кислоты. В каких случаях произошли реакции? Выразите их молекулярными и ионными уравнениями.
290. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами Hg(NO3)2 и NaI; Pb(NO3)2 и КI; CdSO4 и Na2S.
291. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями:
а) СаСО3 + 2Н+ = Са2+ + Н2О + СО2;
б) Аl(OH)3 + OH- = AlO + 2H2O;
в) Pb2+ + 2I- = PbI2.
292. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций растворения дигидроксида бериллия в растворе едкого натра; дигидроксида меди в растворе азотной кислоты.
293. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами Na3PO4 и СаСl2; К2СО3 и ВаСl2; Zn(OH)2 и КОН.
294. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями
а) Zn2+ + Н2S = ZnS↓ + 2Н+;
б) Сd2+ + 2ОН- = Сd(OH)2↓;
в) Н+ + NO = НNO2.
295. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами СdS и HСl; Сr(OH)3 и NaOH; Ва(ОН)2 и СоСl2.
296. Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями
а)Fe(OH)3↓+ 3H+ = Fe3+ + 3H2O;
б) HCO + H+ = H2O + CO2↑;
в) Ag+ + Cl- = AgCl↓.
297. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами H2SO4 и Ba(OH)2; FeCl3 и NH4OH; CH3COOH и HCl.
298. Составьте молекулярные и ионные уравнения реакций, протекающих между веществами FeCl3 и КОН; NiSO4 и (NH4)2S; MgCO3 и HNO3.
299.Составьте молекулярные уравнения реакций, которые выражаются ионными уравнениями:
а)Be(OH)2 + 2OH- = BeO + 2H2O;
б) CH3COO- + H+ = CH3COOH;
в) Ва2+ + SO = BaSO4↓.
300. К каждому из веществ: NaCl, NiSO4, Be(OH)2, КНСО3 прибавили раствор гидроксида натрия. В каких случаях произошли реакции? Выразите их молекулярными и ионными уравнениями.
ГИДРОЛИЗ СОЛЯМИ
Под гидролизом понимают реакцию разложения молекул воды солями (от греческих слов: «гидро» – вода, «лизис» – разложение). В большинстве случаев реакция гидролиза имеет обратимый характер и приводит к изменению pH. Разлагать (гидролизовать) молекулу воды может только тот из двух ионов соли, который является остатком слабого электролита.
К слабым электролитам относятся все нерастворимые основания (Cu(OH)2, Zn(OH)2, Fe(OH)3 и т.д.), одно растворимое основание (NH4OH), некоторые неорганические кислоты (HF, H2SO3, H2S, HNO2, H3PO4, H3PO3, HCN), почти все органические кислоты и основания.
К сильным электролитам принадлежат все растворимые в воде соли, основания-щелочи (NaOH, KOH, Ca(OH)2, Ba(OH)2 и т.д.), некоторые неорганические кислоты (HCl, HBr, HI, H2SO4, HNO3).
Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой (NaCl, K2SO4, Ca(NO3)2 и т.д.), не гидролизуют воду. В растворах таких солей среда нейтральная (рН=7).
Гидролиз протекает в трех случаях: если соль образована слабым основанием и сильной кислотой, сильным основанием и слабой кислотой, слабым основанием и слабой кислотой.
Пример 1. Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей: а) КСN; б) Na2CO3; в) ZnSO4. Определите реакцию среды растворов этих солей.
Решение.
А. Цианид калия КСN – соль слабой одноосновной кислоты НСN и сильного основания КОН. При растворении в воде молекулы КСN полностью диссоциируют на катионы К+ и анионы СN-
КСN ↔ К+ + СN-.
Катионы К+ не могут связывать ионы ОН- воды, так как КОН – сильный электролит. Анионы же СN- связывают ионы Н+ воды, образуя молекулы слабого электролита НСN. Соль гидролизуется, как говорят, по аниону. Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
СN-+НОН 
НСN+ОН-,
или в молекулярной форме
КСN+Н2О НСN+КОН.
В результате гидролиза в растворе появляется некоторый избыток ионов ОН-, поэтому раствор КСN имеет щелочную реакцию (рН>7).
Б. Карбонат натрия Na2CO3 – соль слабой двуосновной кислоты Н2СО3 и сильного основания NaOH. При растворении в воде молекулы Na2CO3 полностью диссоциируют на катионы Na+ и анионы CO :
Na2CO3 ↔ 2Na+ + CO .
В этом случае анионы соли CO , связывая водородные ионы воды, образуют анионы кислой соли HCO , а не молекулы Н2СО3, так как ионы HCO диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Н2СО3. В стандартных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по аниону.
Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
CO +НОН HCO +ОН-,
или в молекулярной форме
Na2СО3+Н2О NaHCO3+NaOH.
В растворе появляется избыток ионов ОН-, поэтому раствор Na2CO3 имеет щелочную реакцию (рН > 7).
В. Сульфат цинка ZnSO4 – соль слабого двукислотного основания Zn(OH)2 и сильной кислоты Н2SO4.
ZnSO4 ↔ Zn2+ + SO .
В этом случае катионы Zn2+ связывают гидроксильные ионы воды, образуя катионы основной соли ZnOH+. Образование молекул Zn(OH)2 не происходит, так как ионы ZnOH+ диссоциируют гораздо труднее, чем молекулы Zn(OH)2. В обычных условиях гидролиз идет по первой ступени. Соль гидролизуется по катиону.
Ионно-молекулярное уравнение гидролиза
Zn2++НОН ZnOH++H+
или в молекулярной форме
2ZnSO4+2Н2О (ZnOH)2SO4+Н2SO4.
В растворе появляется избыток ионов водорода, поэтому раствор ZnSO4 имеет кислую реакцию (рН < 7).
Пример 2. Какие продукты образуются при смешивании растворов Al(NO3)3 и К2СО3? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнение реакции.
Решение.
Соль Al(NO3)3 гидролизуется по катиону, а Na2СО3 – по аниону:
Al3++НОН AlОН2+ + Н+;
CO +НОН HCO + ОН-.
Если растворы этих солей находятся в одном сосуде, то идет взаимное усиление гидролиза каждой из них, ибо ионы Н+ и ОН- образуют молекулу слабого электролита Н2О. При этом гидролитическое равновесие сдвигается вправо и гидролиз каждой из взятых солей идет до конца с образованием Al(OH)3↓ и СО2↑ (Н2СО3).
Ионно-молекулярное уравнение
2Al3+ + 3CO + 3НОН = 2Al(OH)3↓+ 3CO2↑,
молекулярное уравнение
2Al(NO3)3 +3Na2CO3 + 3H2O = 2Al(OH)3↓ + 3CO2↑ + 6NaNO3.
Контрольные задания
301. Составьте ионное и молекулярное уравнения совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов К2S и CrСl3. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца с образованием соответствующих оснований и кислоты.
302. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы солей МnCl2, Na2SO3, Ni(NO3)2? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
303. Какие из солей Аl2(SO4)3, K2S, Pb(NO3)2, KCl подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей. Какое значение рН (> или 7<) имеют растворы этих солей?
304. При смешивании растворов FeCl3 и Li2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца. Выразите этот совместный гидролиз ионным и молекулярным уравнениями.
305. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей СН3СООК, ZnSO4, Al(NO3)3. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы этих солей?
306. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы солей Li2S, AlCl3, NiSO4? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
307. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей Pb(NO3)2, Na2CO3, CoCl2. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы этих солей?
308. Составьте ионное и молекулярное уравнения гидролиза соли, раствор которой имеет: а) щелочную реакцию; б) кислую реакцию.
309. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы солей Na3PO4, K2S, CuSO4? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
310. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей CuCl2, Сs2СО3, ZnCl2. Какое значение рН (> или <7) имеют растворы этих солей?
311. Какие из солей RbCl, Cr2(SO4)3, Ni(NO3)2 подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
312. При смешивании растворов CuSO4 и K2CO3 выпадает осадок основной соли (СuOH)2CO3 и выделяется СО2. Составьте ионное и молекулярное уравнения происходящего гидролиза.
313. Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей K2S, Сs2СО3, NiCl2, Pb(СН3СОО)2.Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы этих солей?
314. При смешивании растворов Аl2(SO4)3 и К2CO3 каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца. Составьте ионное и молекулярное уравнения происходящего совместного гидролиза.
315. Какие из солей NaBr, Na2S, Li2CO3, CoCl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
316. Какие из солей – ZnCl2; K3PO4; Ca(NO3)2 - подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей. Укажите реакцию растворов этих солей.
317. Какое значение рН (>7<) имеют растворы солей NiSO4; LiNO3; Na3PO4? Для солей, подверженных гидролизу, приведите ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза.
318. Какие из солей Fe2(SO4)3; BaCl2; CaCO3 подвергаются гидролизу? Составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза солей. Укажите реакцию растворов этих солей.
319. Какие из солей KNO3, CrCl3, Cu(NO3)2, NaCN подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
320. Составьте ионное и молекулярное уравнение совместного гидролиза, происходящего при смешивании растворов Cr(NO3)3 и Na2S. Каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца.
321. Какое значение рН (> или < 7) имеют растворы следующих солей К3РО4, Рb(NO3)2, Na2S? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей.
322. Какие из солей Na2СО3, FeCl3, K2SO4, ZnCl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
323. При смешивании растворов Аl2(SO4)3 и Na2S каждая из взятых солей гидролизуется необратимо до конца. Выразите этот совместный гидролиз ионным и молекулярным уравнениями.
324. Какую реакцию имеют растворы солей K2S и CuSO4? Приведите ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей по первой ступени. Какой газ выделяется при смешивании растворов этих солей? Составьте ионно-молекулярное и молекулярное уравнения происходящего процесса.
325. Для растворов солей Li2CO3; CdCl2; NaBr укажите реакцию среды, составьте ионно-молекулярные и молекулярные уравнения гидролиза этих солей.
326. В какой цвет будет окрашен лакмус в водных растворах солей K2SO3, FeSO4, NH4Cl, NaNO3? Ответ подтвердите уравнениями реакций гидролиза в молекулярном и ионно-молекулярном видах.
327.Какие из солей NaNO2, Fe2(SO4)3, K2S, CaCl2 подвергаются гидролизу? Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза соответствующих солей.
328.К50 г раствора карбоната натрия с массовой долей растворенного вещества 10,6% прилили избыточное количество раствора сульфата алюминия. Какой газ выделится при этом? Каков объем этого газа (н.у.)? Ответ: 1,12л.
329. В одну пробирку налили раствор Na2SO3, а в другую – СuBr2. Почему при добавлении фенолфталеина малиновую окраску имеет только один раствор? Какой? Составьте молекулярные и ионные уравнения гидролиза этих солей.
330.Составьте ионные и молекулярные уравнения гидролиза солей СаS, CH3COONa, MgCl2, Mn(NO3)2.Какое значение рН (> или <7) имеют растворы этих солей?
СВОЙСТВА ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Дисперсные системы – это гетерогенные системы, которые состоят, по крайней мере, из двух составляющих: дисперсной фазы (д.ф.) и дисперсионной среды (д.с.). Дисперсную фазу (д.ф.) составляют раздробленные частицы (т.е. более крупные частицы), равномерно распределенные в дисперсионной среде. Дисперсионная среда (д.с.) – это та среда, в которой равномерно распределены частицы дисперсной фазы.
Размеры частиц дисперсной фазы варьируют в широком диапазоне: в высокодисперсных системах, которые называют коллоидно-дисперсными (золи), - от 10-9 до 10-7 м (частицы с размером меньше 10-9 м образуют истинные растворы); в грубодисперсных системах (эмульсии, суспензии) – от 10-7 до 10-5 м.
Дисперсную фазу в коллоидных растворах составляют частицы со сложной структурой. Их называют – мицеллы.
Рассмотрим процесс образования мицеллы коллоидного раствора хлорида серебра AgCl. Этот гидрозоль образуется при медленном приливании водного раствора NaCl к водному раствору AgNO3, взятому в избытке:
NaCl + AgNO3(изб) = AgCl↓ + NaNO3.
Если ввести сразу большую порцию раствора NaCl, то мгновенно выпадает осадок AgCl и золь не получится. При постепенном введении раствора NaCl в раствор AgNO3 в системе в первый момент образуются микрокристаллики хлорида серебра, каждый из которых является агрегатом, состоящим из некоторого числа молекул nмолекул AgCl.Агрегаты (AgCl)nадсорбируют на своей поверхности те ионы, которые составляют кристаллическую решетку и находятся в растворе в избытке (согласно правилу Фаянса-Панета). Этим условиям отвечают ионы Ag+. В результате адсорбции ионов Ag+ кристаллические агрегаты хлорида серебра приобретают положительный заряд. Ионы, адсорбирующиеся на поверхности кристаллического агрегата, называют потенциалопределяющими. Наличие одноименных зарядов на агрегатах препятствуетих объединению иросту кристаллов AgCl. Агрегаты AgCl с адсорбированными на их поверхности ионами приобретают состояние агрегативной устойчивости. Кристаллический агрегат (AgCl)n вместе с потенциалопределяющими ионами Ag+ составляет ядро.
К заряженному ядру притягиваются ионы противоположного заряда – противоионы. Для данной системы раствор AgNO3 - кристалл AgCl противоионами будут нитрат-ионы NO . Противоионы, непосредственно примыкающие к ядру, образуют адсорбционный слой противоионов. За этим слоем следует диффузный слой тех же противоионов.
Ядро вместе с противоионами адсорбционного слоя составляет коллоидную частицу, или гранулу. Коллоидная частица совместно с противоионами диффузного слоя называется мицеллой. Коллоидная частица всегда заряжена, знак заряда соответствует знаку заряда потенциалопределяющих ионов; мицелла в отличие от гранулы электронейтральна.
Формула мицеллы гидрозоля хлорида серебра записывается так 
(в фигурные скобки заключена гранула). Ионы, указанные за фигурными скобками, составляют внешнюю часть мицеллы. Эти ионы под действием электрического поля отрываются от мицеллы, и к отрицательно заряженному электроду будет передвигаться гранула, заряд которой определяется ионами серебра, входящими в ядро.
Строение мицеллы и заряд гранулы зависят от способа получения коллоидного раствора. Если взять избыток NaCl, то на поверхности агрегата будут адсорбироваться хлорид-ионы, имеющиеся в растворе, а в качестве противоионов адсорбционного и диффузного слоев будут выступать ионы натрия 
.
Во внешнем электрическом поле отрицательно заряженная гранула перемещается к положительно заряженному электроду.
Процесс потери агрегативной устойчивости коллоидного раствора, сопровождающийся укрупнением частиц, называют коагуляцией.
Коагуляцию могут вызывать различные внешние воздействия: добавление небольших количеств электролита, концентрирование коллоидного раствора, изменение температуры, действие ультразвука, встряхивание, перемешивание и т.д. Сущность коагуляции состоит в нейтрализации заряда гранулы.
Для каждого электролита необходима своя минимальная концентрация, называемая порогом коагуляции, или пороговой концентрацией (СПК). Величина, обратная порогу коагуляции, называется коагулирующей способностью:
.
Существуют следующие правила коагуляции электролитами:
1. Коагуляцию вызывают ионы, которые имеют знак заряда, противоположный знаку заряда гранул. Коагуляцию положительно заряженных ионов вызывают анионы, отрицательно заряженных – катионы.
2. Коагулирующее действие ионов тем сильнее, чем выше заряд иона коагулянта (правило Шульце-Гарди)
РAl3+ > PCa2+ > PK+; PPO 
> PSO 
> PCl-.
3. Для ионов одного заряда коагулирующая способность зависит от радиуса сольватированного иона: чем больше радиус, тем больше коагулирующая способность
PCs+ > PRb+ > PK+ > PNa+ > PLi+; PCNS- > PI- > PBr- > PCl-.
Пример 1. Золь иодида серебра получен смешиванием раствора нитрата серебра объемом 20 мл с концентрацией 5,0∙10-3 моль/л и раствора иодида калия объемом 30 мл с концентрацией 6,0∙10-3 моль/л. Укажите: а) метод и способ получения коллоидного раствора; б) потенциалопределяющие ионы, противоионы; в) формулу мицеллы, назвать ее составные части; г) знак заряда золя; д) к какому электроду будет перемещаться дисперсная фаза при электрофорезе; е) какой ион электролита KNO3 будет вызывать коагуляцию?
Решение.
А. Коллоидный раствор AgI получен методом конденсации, способ – химическая реакция обмена.
AgNO3 + KI = AgI↓ + KNO3.
В ходе реакции образуется труднорастворимое вещество AgI. Согласно правилу Фаянса-Панета, на ядре адсорбируются родственные ионы, которые достраивают кристаллическую решетку ядра. В нашем случае это ионы Ag+ и I-. Для того, чтобы узнать, какие ионы останутся в растворе после реакции, необходимо узнать, какой из реагентов взят в избытке. Находим количество вещества: n = CM∙V.
n(AgNO3) = 5,0∙10-3 ∙20 = 0,1 моль,
n(KI) = 6,0∙10-3 ∙30 = 0,18 моль.
Б. В растворе имеется избыток KI, следовательно, потенциалобразующий ион I-, а противоионы К+.
В. Формула мицеллы:
{(AgI)n, mI-, (m-x)K+}x- ∙xK+
ядро
адсорбционныйслой диффузный слой
гранула
мицелла
Ионы I- адсорбируются на ядре AgI и притягивают частично противоионы К+. Эти ионы образуют плотный адсорбционный слой. Ядро мицеллы и адсорбционный слой образуют гранулу. Другая часть противоионной К+ располагается вблизи гранулы, образуя подвижный диффузный слой. Гранула и диффузный слой образуют мицеллу.
Г. В нашем случае гранула отрицательна, значит, и золь отрицательный.
Д. Дисперсной фазой в коллоидном растворе является гранула, дисперсионной средой – диффузный слой, в котором находятся противоионы и растворитель. В нашем случае дисперсная фаза отрицательна, перемещается к положительному электроду – аноду при электрофорезе.
Е. Коагуляцию вызывают ионы, противоположные по знаку грануле. В нашем случае гранула заряжена отрицательно, поэтому коагуляцию будут вызывать положительные ионы электролита (К+).
Пример 2. Пороги коагуляции для некоторого гидрозоля равны СПК(CaCl2) = 0,3 моль/л, СПК(Na2SO4) = 0,0209 моль/л. Какой по знаку заряд несут частицы золя?
Решение.
Коагулирующая способность сульфата натрия по отношению к золю выше коагулирующей способности хлорида кальция. По правилу Шульце-Гарди коагулирующая способность электролита тем выше, чем больше заряд коагулирующего иона. У Na2SO4 заряд анионов больше, чем у CaCl2. Значит, коагулирующими ионами являются анионы. Следовательно, частицы золя заряжены положительно.
Пример 3. Порог коагуляции золя серебра ионами алюминия равен 0,186 ммоль/л. Какой объем 28%-ного раствора сульфата алюминия (пл. 1,33 г/мл) требуется для коагуляции золя объемом 2 л?
Решение.
Рассчитаем молярную концентрацию 28%-ного раствора сульфата алюминия, подставив известные по условию задачи величины и молярную массу сульфата алюминия:
Поскольку С(Al3+) = 2C(Al2(SO4)3), концентрация иона коагулятора равна 2∙1,09 моль/л = 2,18 моль/л = 2180 ммоль/л.
Из уравнения для расчета порога коагуляции 
, где V0 – объем золя, V1 – минимальный объем электролита, вызвавший коагуляцию, выразим объем электролита:
.
Подставим в это выражение известные по условию задачи величины и вычислим:
Ответ: для коагуляции требуется 0,17 мл раствора сульфата алюминия.
Контрольные задания
331. Золь гексацианоферрата (II) меди (II) получен в условиях избытка: а) хлорида меди; б) гексацианоферрата (II). Напишите формулы мицеллы обоих золей и назовите их составные части.
332.Напишите формулу мицеллы для золя йодида серебра, полученного добавлением к раствору йодида калия объемом 30 мл с концентрацией 0,006 моль/л раствор нитрата серебра объемом 40 мл с концентрацией 0,004 моль/л. Напишите части мицеллы.
333. Золь бромида свинца (II) получен при смешивании растворов ацетата свинца и бромида кальция. Коагулирующая способность нитрата магния по отношению к этому золю больше коагулирующей способности сульфата аммония. Напишите формулы мицеллы и назовите ее составные части.
334.Золь гидроксида магния был получен смешиванием равных объемов растворов хлорида магния с концентрацией 0,01 моль/л и гидроксида калия с концентрацией 0,015 моль/л. Напишите формулу мицеллы, назовите ее составные части и укажите, какой из электролитов: хлорид калия, сульфат натрия, нитрат алюминия – будет обладать наибольшей коагулирующей способностью к полученному золю.
335. Смешали равные объемы 1%-ных растворов хлорида кальция и серной кислоты (плотности принять равными 1 г/мл). Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя и назовите ее составные части.
336.Для получения коллоидного раствора Fe4[Fe(CN)6]3 к раствору FeCl3 с концентрацией 0,008 моль/л и объемом 8 мл добавили К4[Fe(CN)6] с концентрацией 0.007 моль/л и объемом 6 мл. Укажите: 1. Метод и способ получения коллоидного раствора. 2. Формулу мицеллы, назовите составные части. 3. К какому электроду будет перемещаться дисперсная фаза при электрофорезе? 4. Какой ион К2SO4 вызывает коагуляцию золя?
337.Коллоидный раствор Cr(OH)3 получен при прибавлении 3 мл 10%-ного водного раствора Cr2(SO4)3 (ρ=1,1г/см3) и 5мл 5%-ного раствора (NH4)2S (ρ=1,05г/см3). Какова формула мицеллы коллоидного раствора?
338.Какие золи: гидроксида железа, иодида серебра (при избытке AgNO3), иодида серебра (при избытке KI), следует смешать, чтобы произошла взаимная коагуляция?
339.Какой объем раствора AgNO3 с концентрацией 0,001 моль/л следует добавить к раствору NaCl объемом 10 мл с концентрацией 0,002 моль/л, чтобы получился золь, гранулы которого заряжены положительно? Напишите схему строения мицеллы золя.
Ответ: > 20 мл.
340.Получены два золя иодида серебра из растворов AgNO3 и KI с молярными концентрациями по 0,05 моль/л каждый. Один золь получен приливанием раствора AgNO3 объемом 16 мл к раствору KI объемом 20 мл, другой – раствора KI объемом 16 мл к раствору AgNO3 объемом 20 мл. Будут ли наблюдаться какие-либо явления при смешивании этих золей? Ответ мотивируйте. Напишите формулы мицеллей.
341.Коагуляция золя гидроксида железа (III) объемом 4 л наступила при добавлении 10%-ного раствора сульфата магния объемом 0,91 мл (плотность 1,1г/мл). Вычислите порог коагуляции золя сульфат-ионами. Ответ: 0,21 ммоль/л.
342.Порог коагуляции золя гидроксида железа фосфат-ионами равен 0,37 ммоль/л. Какой объем 5%-ного раствора Na3PO4 (пл. 1,05 г/мл) требуется для коагуляции золя объемом 750 мл? Ответ: 0,87 мл.
343.Для получения коллоидного раствора Сu(OH)2 к раствору KOH с концентрацией 0,005 моль/л и объемом 5 мл добавили CuSO4 с концентрацией 0,025 моль/л и объемом 10 мл. Укажите: 1. Метод и способ получения коллоидного раствора. 2. Формулу мицеллы, назовите составные части. 3. К какому электроду будет перемещаться дисперсная фаза при электрофорезе? 4. Какой ион NaCl вызывает коагуляцию золя?
344.При добавлении 50 мл золя оксида алюминия 0,4 мл раствора K2SO4 с концентрацией 0,02 моль/л наблюдается начало явной коагуляции. Рассчитайте порог коагуляции (ммоль на литр золя) и коагулирующую способность сульфата по отношению к золю оксида алюминия.
345.К 100 см3 0,03%-ного раствора хлористого натрия (плотность 1005 кг/м3) добавлено 250 см3 0,001 н раствора азотнокислого серебра. Для изучения коагуляции к полученному золю хлористого серебра добавлены следующие электролиты KBr, Ba(NO3)2, K2CrO4, MgSO4, AlCl3. Какой из добавленных электролитов имеет наименьший порог коагуляции, наименьшую коагулирующую способность? Ответ мотивируйте. Напишите формулу мицеллы.
346.Золь AgI получен при добавлении 8 мл водного раствора KI концентрацией 0,05 моль/л к 10мл водного раствора AgI концентрацией 0,02 моль/л. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя. Как заряжена частица? Каким методом можно определить этот заряд?
347.Порог коагуляции золя гидроксида алюминия дихромат-ионами равен 0,63 ммоль/л. Какой объем 10%-ного рас