Mari kita beralih ke fenomena lain ketika lokasi muatan ditentukan oleh potensi yang sampai batas tertentu diciptakan oleh muatan itu sendiri. Efek ini signifikan terhadap perilaku koloid. Koloid adalah suspensi partikel bermuatan kecil dalam air. Meskipun partikel-partikel ini berukuran mikroskopis, namun ukurannya masih sangat besar dibandingkan dengan atom. Jika partikel koloid tidak bermuatan, partikel tersebut akan cenderung menggumpal (bergabung) menjadi gumpalan besar; tetapi, karena dituduh, mereka saling tolak-menolak dan tetap ditangguhkan. Jika garam masih larut dalam air, ia akan terdisosiasi (menyebar) menjadi ion positif dan negatif. (Larutan ion seperti itu disebut elektrolit.) Ion negatif tertarik pada partikel koloid (kita asumsikan muatannya positif), dan ion positif ditolak. Kita perlu mencari tahu bagaimana ion-ion yang mengelilingi setiap partikel koloid terdistribusi dalam ruang.
Untuk memperjelas gagasan ini, mari kita pertimbangkan kasus satu dimensi saja. Mari kita bayangkan sebuah partikel koloid dalam bentuk bola yang sangat besar (dibandingkan dengan atom!); maka kita dapat menganggap sebagian kecil permukaannya sebagai bidang datar. (Secara umum, ketika mencoba memahami suatu fenomena baru, lebih baik memahaminya dengan menggunakan model yang sangat disederhanakan; dan baru kemudian, setelah memahami esensi masalahnya, seseorang harus melakukan perhitungan yang lebih akurat.)
Mari kita asumsikan bahwa distribusi ion menciptakan kerapatan muatan dan potensi listrik, dihubungkan menurut hukum elektrostatis, atau dalam kasus satu dimensi menurut hukum
Bagaimana ion-ion akan terdistribusi dalam medan seperti itu jika potensialnya mengikuti persamaan ini? Anda dapat mengetahuinya dengan menggunakan prinsip-prinsip mekanika statistik. Pertanyaannya adalah bagaimana menentukan bahwa kepadatan muatan yang timbul dari mekanika statistik juga memenuhi kondisi (7.28)?
Menurut mekanika statistik (lihat edisi 4, bab 40), partikel-partikel, yang berada dalam kesetimbangan termal dalam medan gaya, didistribusikan sedemikian rupa sehingga kepadatan partikel dengan koordinat diberikan oleh rumus
, (7.29)
dimana adalah energi potensial, adalah konstanta Boltzmann, dan merupakan suhu absolut.
Mari kita asumsikan bahwa semua ion memiliki sifat yang sama muatan listrik, positif atau negatif. Pada jarak tertentu dari permukaan partikel koloid, ion positif akan mempunyai energi potensial
Massa jenis ion positif kemudian sama dengan
,
dan kepadatan negatif
Kepadatan muatan total
,
(7.30)
Substitusikan ke dalam (7.28), kita melihat bahwa potensial harus memenuhi persamaan
(7.31)
Persamaan ini diselesaikan di pandangan umum[kalikan kedua sisi dengan dan integrasikan ], namun, dengan terus menyederhanakan permasalahan, kita akan membatasi diri di sini hanya pada kasus potensial rendah atau suhu tinggi. Sedikit sama dengan larutan encer. Eksponennya kecil, dan kita bisa mengambilnya
(7.32)
Persamaan (7.31) memberi
(7.33)
Perhatikan bahwa sekarang ada tanda plus di sisi kanan (solusinya tidak berosilasi, tapi eksponensial).
Solusi umum (7.33) berbentuk
, (7.34)
Konstanta dan ditentukan dari kondisi tambahan. Dalam kasus kita harus nol, kalau tidak potensi yang besar akan berubah menjadi tak terhingga. Jadi,
dimana adalah potensial pada permukaan partikel koloid.
Potensialnya berkurang 10 kali lipat seiring bertambahnya jarak ke (Gbr. 7.7). Nomor tersebut disebut panjang Debye; Ini adalah ukuran ketebalan kulit ionik yang mengelilingi setiap partikel bermuatan besar dalam elektrolit. Persamaan (7.36) menyatakan bahwa cangkang menjadi lebih tipis dengan meningkatnya konsentrasi ion atau penurunan suhu.
Gambar 7.7. Perubahan potensial pada permukaan partikel koloid. - Panjang debye.
Konstanta pada (7.36) mudah diperoleh jika Anda mengetahuinya muatan permukaan dan pada permukaan partikel bermuatan. Kami tahu itu
(7.37)
Kami mengatakan bahwa partikel koloid tidak saling menempel karena tolakan listrik. Namun sekarang kita melihat bahwa tidak jauh dari permukaan partikel, akibat munculnya cangkang ion di sekitarnya, medannya berkurang. Jika cangkang menjadi cukup tipis, partikel-partikel tersebut mempunyai peluang untuk saling bertabrakan. Kemudian mereka akan saling menempel, koloid akan mengendap dan keluar dari cairan. Dari analisis kami jelas bahwa setelah menambahkan garam dalam jumlah yang sesuai ke dalam koloid, pengendapan akan dimulai. Proses ini disebut “pengasinan koloid”.
Contoh menarik lainnya adalah pengaruh pelarutan garam terhadap pengendapan protein. Molekul protein adalah rantai asam amino yang panjang, kompleks dan fleksibel. Ada muatan di sana-sini, dan kadang-kadang muatan dengan satu tanda, katakanlah negatif, didistribusikan ke seluruh rantai. Akibat saling tolak menolak muatan negatif rantai protein tegak. Jika ada molekul rantai serupa lainnya dalam larutan, maka molekul-molekul tersebut tidak saling menempel karena tolakan yang sama. Ini adalah bagaimana suspensi molekul rantai muncul dalam cairan. Namun begitu garam ditambahkan di sana, sifat suspensi akan berubah. Panjang Debye akan berkurang, molekul-molekul akan mulai saling mendekat dan melengkung menjadi spiral. Dan jika garamnya banyak, maka molekul protein akan mulai mengendap. Masih banyak lainnya fenomena kimia, yang dapat dipahami berdasarkan analisis gaya-gaya listrik.
“Peningkatan laju reaksi kimia dengan masuknya katalis terjadi sebagai akibat dari penurunan…….
Jawabannya adalah "energi aktivasi"
Jawaban 1. "Sn" 2. "Mg" 3. "Zn"
“Sistem terdispersi diperoleh dengan mengolah zat dengan USG. Caranya adalah:
Jawabannya adalah “dispersif”
“Cocokkan nama metode analisis dengan hukum yang mendasari metode tersebut:
Jawaban: "titrimetri" - "setara"; "potensiometri" - "Nernst"; "koulometri" - "Faraday"
Bila ditambahkan ke dalam larutan yang mengandung ion besi, ditambahkan kalium hexacyanoferrate (II) K4 atau garam darah kuning. Ion manakah yang terdapat dalam larutan jika terbentuk endapan biru tua Prusia biru:
Jawabannya adalah “Fe3+”
Pertanyaannya adalah: " Polimer sintetis adalah: Jawabannya adalah "nilon"
“Asam anorganik yang memiliki struktur polimer disebut: Jawaban untuk "silikon"
“Apakah 1 mol molekul CO2 dan 1 mol molekul SO2 setara? Jawabannya iya”
Jawab "CuCl2"
“Tekanan uap air tertinggi akan diamati di atas larutan, dalam 1 liter
“Sebuah atom mempunyai energi ionisasi paling rendah: Jawab “Na”
Pertanyaan yang diajukan: “Mungkinkah reaksi: 2SO2(g)+O2(g) -> 2SO3 pada kondisi standar..... ?н= -197.8 kJ/mol; ; ?s=-187,8 J/mol?K
Jawabannya adalah "ya"
Mungkinkah reaksi: CaCO3(s) ->CaO(g)+CO2(g) terjadi pada kondisi standar
H= 178 kJ | |
Jawabannya adalah "tidak" |
“Logam berikut yang manakah yang akan bereaksi dengan HNO3 (pekat atau encer).
Jawaban 1. "Bi" 2. "Na" 3. "Ag"
“Pernyataan mana yang benar?
Jawaban "Butiran partikel koloid dengan lapisan difus membentuk misel"
Jawab "SnCl4"
Metode analisis titrimetri didasarkan pada hukum: Jawaban dari “setara”
Metode analisis spektrofotometri didasarkan pada: Jawabannya adalah “penyerapan cahaya”
"Paling suhu tinggi mendidih dengan yang lain kondisi yang setara larutan berair 20% akan memiliki:
"formaldehida (MP=15)"
“Jumlah neutron sama dengan jumlah proton dalam inti atom isotop: Jawaban “21H”
“Logam berikut yang manakah yang berfungsi sebagai pelindung kabel tembaga. Jawaban “Zn”
“Apakah reaksi ini redoks: 4Al+3O2=2Al2O3? Jawabannya “YA”
Jawab “Na2HPO4”
"Cocokkan fenomena A dan proses B."
Jawaban: “peptisasi” - “pembesaran partikel koloid”; "koagulasi" adalah transisi gel menjadi sol yang dapat dibalik dampak mekanis"; "tiksotropi" - "transformasi endapan yang baru jatuh menjadi sol di bawah pengaruh elektrolit"
Rumus zat yang mampu mengalami reaksi polikondensasi adalah:
Jawab "NH2-CH2COOH"
“Polimer yang mempunyai rumus: (-CH2-CH(OCOCH3-)n disebut…” Jawaban: “polivinil asetat”
“Apakah 44 gram CO2 dan 64 gram SO2 setara? Jawabannya iya.”
“Elektrolit kuat adalah larutan berair: Jawab “CuSO4”
"Elektrolit kuat adalah larutan berair:
Jawab "CuCl2"
Massa H2SO4 yang terkandung dalam 0,5 liter larutan dengan konsentrasi molar
“Formula garam, nilai pH larutan berair yang lebih besar dari 7, terlihat seperti:
Jawab “Na2CO3”
Massa H2SO4 yang diperlukan untuk membuat 500 ml larutan dengan konsentrasi molar zat terlarut 1 mol/l adalah...... gram. Jawaban "49"
“Untuk elektron yang terletak pada orbital p, nilai orbitalnya bilangan kuantum sama dengan:
Ikatan kimia dalam senyawa dicirikan oleh tingkat ionisitas tertinggi:
Jawabannya adalah “NaCl”
“Namakan produk gas jika HNO3 bereaksi secara konsentrat dengan Hg, jika reaksi tersebut memungkinkan. Jawab: NO2
“Tentukan reaksi manakah yang jumlah terbesar panas, kondisi standar.
Jawaban: "2Zn(k) + O2(g)? 2ZnО(k)"
Partikel-partikel fase terdispersi mempunyai ukuran dari 10 nm sampai 100 nm. Partikel-partikel tersebut adalah: Jawab “partikel koloid”
Hasil reduksi kalium permanganat dengan natrium sulfit dalam medium asam sulfat adalah suatu zat yang rumus rumusnya adalah:
Jawab “MnSO4”
Jawabannya adalah “NaOH”
Rantai tersebut terdiri dari: fragmen -Si-O-, -Al-O-, -Ca-O-, -Mg-O- - ini adalah polimer: Jawabannya adalah “anorganik”
Homopolimer antara lain : Jawaban “nilon”
“Jumlah elektron yang tidak berpasangan pada keadaan dasar suatu atom suatu unsur pembentuk oksida yang lebih tinggi komposisi E2O5 sama dengan:
“Sebutkan zat yang paling mudah teroksidasi pada kondisi standar, dengan menggunakan nilai?0
“Apa tanda muatan butiran misel sol AgJ yang diperoleh dari reaksi KJ dengan AgNO3 dengan kelebihan AgNO3?
Jawabannya adalah "negatif"
"Dua mol molekul SO2 di kondisi normal memakan volume ______ liter. Jawabannya adalah "44,8"
Peringkat saat ini 5.000 (5)
“Jumlah mol molekul yang terkandung dalam empat mol setara O2 adalah ______
"Berapa volume (l) dalam kondisi normal yang menempati 1,5 mol setara oksigen. Jawaban pengguna: "8.4"
"Konsentrasi ion hidrogen dalam larutan air dengan pH=11 adalah..... mol/l: Jawab "10-11"
“500 ml larutan berair yang mengandung 156 gram Na2S diencerkan dengan air sebanyak 2 kali. Konsentrasi molar zat dalam larutan yang dihasilkan adalah ......... mol/l.
“Massa H2SO4 yang terkandung dalam 0,5 liter larutan dengan konsentrasi molar ekuivalen (konsentrasi normal) 2 mol/l sama dengan ......... gram. Jawab “49”
“Jumlah orbital elektron menentukan….bilangan kuantum. Jawabannya adalah “utama”
“Sebutkan produk apa yang terbentuk jika H2SO4 bereaksi dengan Cu, jika reaksi tersebut memungkinkan.
Jawabannya adalah “SO2”
“Produk yang menonjol elektroda inert selama elektrolisis larutan natrium sulfat dalam air, adalah......
Jawabannya adalah “H2 dan O2”
Rumus apa yang menjelaskan perubahan entropi sistem: Jawaban "?S=Qrev/T"
“Logam berikut yang manakah yang akan bereaksi dengan H2SO4 encer dan
"Hidrogen adalah zat pengoksidasi dalam reaksi:
Jawab “Ca+H2=CaH2
"Partikel koloid memiliki muatan positif. Pilih elektrolit yang paling efektif (hal-hal lain dianggap sama) menyebabkan koagulasi sol ini.
Jawabannya adalah “K2SO4”
“Sebuah partikel koloid mempunyai muatan negatif. Pilih elektrolit yang paling efektif (hal-hal lain dianggap sama) menyebabkan koagulasi sol ini.
Jawaban "Al(NO3)3"
"Residu asam amino adalah unit struktural: Jawaban dari" polipeptida "
“Zat yang interaksinya dengan radikal aktif mengarah pada pembentukan pusat aktif rendah yang tidak mampu memulai proses polimerisasi lebih lanjut, disebut:
Jawabannya adalah "inhibitor"
Kopolimer meliputi:
Jawabannya adalah "resin urea-formaldehida"
"Sebuah oksida yang tidak terlihat sifat amfoter, adalah: Jawaban "CuO
“Dalam satu liter larutan jenuh mengandung 5,7*10-4 SrSO4. Nilai hasil kali kelarutan PRSrSO4 adalah.....
Jawaban "3.2*10 -7"
“Suhu kristalisasi terendah dalam kondisi standar akan memiliki larutan berair 5%:
Jawabannya adalah "formaldehida (MP=15)"
“Tekanan uap air tertinggi akan diamati di atas larutan, dalam 1 liter
“Untuk elektron yang terletak pada orbital d, nilai bilangan kuantum orbitalnya sama dengan:
“Jumlah neutron sama dengan jumlah proton dalam inti atom isotop: Jawaban “168O”
“Untuk elektron yang terletak pada orbital p, nilai bilangan kuantum orbitalnya sama dengan:
“Menghubungkan: sifat-sifat termodinamika reaksi dengan kemungkinan terjadinya reaksi secara spontan
Jawaban: “?G=0” dikaitkan dengan: (1) “kesetimbangan telah tercapai dalam sistem”; "?G>0" - "reaksi tidak mungkin" "?G<0" - "реакция возможна"
Zat yang atom atau ionnya menerima elektron disebut: Jawaban “zat pengoksidasi”
Pertanyaan yang diajukan: “Apa tanda muatan butiran misel sol PbJ2 yang diperoleh dari reaksi KJ dengan Pb(NO3)2 dengan kelebihan Pb(NO3)2?
Jawabannya adalah "negatif"
"Analisis luminescent mengacu pada metode:" Jawab "spektral"
"Kopolimer meliputi:"
Jawabannya adalah "resin fenol-formaldehida"
Polimer alam antara lain : “Jawab” Pati “
“Satu mol molekul O2 dalam kondisi normal menempati volume ______ liter.”
Jawabannya adalah "22.4"
“Berapa gram garam yang diperlukan untuk membuat 500 gram larutan 15%. (akurat sampai bilangan bulat)
"Konsentrasi ion hidrogen dalam larutan air dengan pH=6 adalah..... mol/l: Jawab "10-6"
“Tekanan uap air tertinggi akan diamati di atas larutan, dalam 1 liter
“Titik didih terendah, jika semua hal lain dianggap sama, akan memiliki larutan berair 10%:
Jawabannya adalah “sukrosa (MP=342)”
“Konsentrasi molar ekuivalen (konsentrasi normal) CaO, dalam larutan yang diperoleh dengan melarutkan 28 gram zat ini dalam 2000 ml air (abaikan perubahan volume selama pelarutan), sama dengan ...... mol/ aku.
Jawab "0,5"
"Tunjukkan unsur - unsur nonlogam:" Jawaban 1. "fosfor" 2. "belerang" 3. "klorin"
“Pilih proses yang terjadi di anoda ketika keutuhan lapisan pada pelat besi galvanis yang terletak dalam larutan HCl rusak, akses O2 bebas.
Jawaban: "Zn -2e ? Zn2+"
"Menentukan reaksi katodik dalam sel galvanik perak-magnesium."
Jawaban "Ag+ + e ? Ag"
"Atom unsur apa yang termasuk logam:"
Jawaban 1. "Tidak" 2. "K"
“Apakah mungkin reaksi: 2SO2(g)+O2(g) -> 2SO3 terjadi pada kondisi standar.....
H= -197,8 kJ/mol;
G=-142 J/mol; ?s=-187,8 J/mol?K" Jawab "ya"
“Jika reaksi pada suhu 700 C memerlukan waktu 54 menit, dan pada suhu 1000 C dalam waktu 2 menit, maka koefisien suhu setara......."
Kalor pembakaran metanol adalah 726 kJ/mol. Bila 8 g metanol dibakar akan melepaskan
KJ kalor Contoh jawaban : 234,4"
Jawabannya adalah "181,5"
“Jumlah elektron yang menambahkan 1 mol zat pengoksidasi ke oksidatif
reaksi reduksi: Zn+HNO3(dil)? Zn(NO3)2+NH4NO3+H2O sama dengan.......
“Di antara zat berikut yang manakah yang dapat menunjukkan sifat pereduksi dan pengoksidasi:
"Proses peralihan endapan yang baru jatuh menjadi sol di bawah pengaruh elektrolit disebut:" Jawaban "peptisasi"
"Partikel koloid memiliki muatan positif. Pilih elektrolit yang paling efektif (ceteris paribus) menyebabkan koagulasi sol ini."
Jawabannya adalah “K3PO4”
“Partikel fase terdispersi berukuran 30 nm. Apakah sistem ini termasuk sistem koloid?”
Jawabannya adalah "ya"
"Cocokkan kation yang ditentukan dan reagen pendeteksiannya:"
Jawaban: "Fe(II)" - "K3"; "Cd(II)" - "K2S"; "Fe(III)" - "K4Fe[(CN)6]"
Setiap sol terdiri dari misel(partikel fase terdispersi), dan cairan antar misel(media pendispersi, yang meliputi pelarut dan elektrolit serta non-elektrolit yang terlarut di dalamnya).
Misel punya struktur yang kompleks. Menurut ide-ide modern Misel terdiri dari agregat netral secara listrik dan cangkang ionik. Elektrolit yang ion-ionnya membentuk kulit ionik agregat disebut stabilisator. Saat memperoleh sol dengan metode kimia, biasanya elektrolit diambil secara berlebihan. Ini memberikan stabilitas pada larutan koloid karena gaya tolak menolak partikel bermuatan serupa (butiran).
Massa partikel koloid terkonsentrasi terutama pada suatu agregat, yang terdiri dari ratusan dan ribuan atom dan molekul. Misalnya rata-rata massa molar misel besi (III) hidroksida hidrosol adalah 56500 g/mol, dan hidrosol asam silikat adalah 49000 g/mol. Akibatnya, dalam kasus pertama, partikel tersebut mencakup 530 atom Fe, dalam kasus kedua - 630 atom Si.
Mari kita asumsikan bahwa sol perak iodida terbentuk selama reaksi kimia:
AgNO 3 + KI ® AgI¯ + KNO 3 .
Dasar dari partikel koloid (Gbr. 32) adalah mikrokristal AgI yang sedikit larut, termasuk m unit struktural AgI (lebih tepatnya m pasang ion Ag+ dan I –). Mikrokristal ini disebut satuan.
Jika reaksi berlangsung dengan adanya larutan KI berlebih, maka lapisan bermuatan negatif muncul pada permukaan agregat sebagai akibat dari adsorpsi selektif kelebihan ion n I – – yang terkandung di dalamnya (menurut Panetta- Aturan faience, strukturnya kisi kristal hanya dapat melengkapi ion-ion yang merupakan bagian dari komposisinya atau berkaitan dengan substansi kisi ini). Ion iodida masuk dalam hal ini adalah ion penentu potensial. Agregat, bersama dengan ion penentu potensial, adalah partikel fase padat, dan disebut inti.
Di bawah pengaruh gaya elektrostatis, n ion tertarik ke inti tanda yang berlawanan – lawan, mengkompensasi muatan nuklir. Dalam hal ini, peran ini dilakukan oleh ion K+ berlebih. Beberapa ion lawan (n–x) terikat erat di dekat inti dan terbentuk bersama dengan ion penentu potensial lapisan adsorpsi. Agregat dan lapisan adsorpsi bersama-sama membentuk butir, memiliki muatan karena kompensasi yang tidak lengkap dari muatan ion penentu potensial oleh ion lawan, dalam kasus kami - negatif.
Ion lawan x K+ yang tersisa, yang berasosiasi lemah dengan inti (hanya secara elektrostatis), di bawah pengaruh gerakan termal terletak di media cair menyebar (yaitu buram), itulah sebabnya disebut lapisan difus. Granul bersama dengan lapisan ion lawan yang menyebar membentuk misel. Misel bersifat netral secara listrik. Diagram misel dapat digambarkan sebagai berikut:
Jika larutan AgNO 3 diambil berlebih maka diagram miselnya akan berbentuk sebagai berikut:
(×nAg + × (n–x)TIDAK ) x + ×x TIDAK
Dari rumus di atas terlihat jelas bahwa misel pertama mempunyai butiran bermuatan negatif, akibat adsorpsi selektif ion I pada agregat. – , dan butiran misel kedua bermuatan positif karena ion Ag+, yaitu muatan butiran ditentukan oleh muatan ion penentu potensial.
Bila menggunakan diagram struktur misel, perlu diingat bahwa sol misel bukanlah sesuatu yang permanen. Angka m, n dan x dapat berubah dalam batas yang luas tergantung pada kondisi perolehan dan pemurnian sol, serta di bawah pengaruh berbagai faktor eksternal. Misalnya, ketika elektrolit acuh tak acuh (tidak berinteraksi secara spesifik dengan permukaan) dimasukkan ke dalam sol, bagian difus akan terkompresi (penurunan jari-jari misel). Dalam hal ini, ion lawan dari lapisan difus akan mulai berpindah ke lapisan adsorpsi, yaitu jumlah ion lawan dari lapisan adsorpsi
(n–x) akan meningkat, dan jumlah ion lawan pada lapisan difus (x) akan berkurang. Muatan butiran turun dan jika ion-ion berpindah sepenuhnya ke lapisan adsorpsi, partikel kehilangan muatannya (butiran akan menjadi netral). Diagram misel akan berbentuk:
(×nI – × nK + ) 0 atau (×nAg + × nNO ) 0
Karena tidak bermuatan, partikel koloid akan mulai saling menempel saat tumbukan, yang akan menyebabkan pembesaran partikel dan pengendapannya di bawah pengaruh gravitasi. Dalam hal ini, sistem koloid akan terdispersi secara kasar, dan kemudian terjadi pemisahan fasa. Jadi, keberadaan muatan pada partikel fase terdispersi, serta adanya lapisan difus, yang menjadi sandaran besarnya muatan partikel, merupakan syarat utama agar sistem tidak runtuh.
Oleh karena itu untuk memperoleh stabil sistem koloid Diperlukan penstabil.
Metode untuk memperoleh larutan koloid
Larutan atau sol koloid pada prinsipnya dapat dibuat oleh dua kelompok berbagai metode: dispersi dan kondensasi.
Metode dispersi adalah metode untuk menghasilkan larutan koloid berdasarkan penghancuran partikel besar menjadi partikel yang lebih kecil. Ada metode dispersi fisik dan kimia.
KE metode fisik menyebar termasuk penghancuran mekanis menggunakan pabrik bola atau koloid, penghancuran ultrasonik, dan penyemprotan dalam busur listrik.
Metode dispersi kimia adalah metode peptisasi. Esensinya adalah sebagai berikut: zat peptisasi (penstabil), yang dapat berupa larutan elektrolit, larutan surfaktan atau pelarut, ditambahkan ke dalam endapan lepas yang baru diperoleh. Misalnya, endapan Fe(OH)3 yang baru diendapkan dapat diolah dengan larutan FeCI3 yang mengandung ion peptizer Fe3+. Ion Fe 3+, teradsorpsi pada kristal Fe(OH) 3, melengkapi kisi kristal dan membentuk lapisan ion penentu potensial. Partikel sedimen, yang memperoleh muatan, menjadi tersuspensi. Diagram sol misel akan terlihat seperti ini:
(× nFe 3+ × (3n–x)Cl – ) x+ × xCl –
Cara lain untuk memperoleh sol melalui peptisasi adalah dengan mengolah endapan dengan elektrolit, yang akan melarutkan sebagian endapan tersebut. Misalnya, endapan Fe(OH)3 dapat diolah sejumlah kecil solusi HC1. Dalam hal ini terjadi reaksi:
Fe(OH) 3 + HC1 ® FeOCl + 2H 2 O
Garam yang terbentuk sebagai hasil reaksi terdisosiasi menurut skema berikut:
FeOCl ® FeO + + Cl – . Ion garam ini berfungsi sebagai peptizer. Diagram misel dalam hal ini berbentuk sebagai berikut:
(× nFeO + ×(n–x)Cl – ) X+ × xCl –
Dengan metode peptisasi ini, jumlah elektrolit yang ditambahkan harus sangat sedikit, jika tidak seluruh endapan akan larut.
Metode kondensasi- ini adalah metode yang terkait dengan agregasi molekul menjadi partikel koloid yang lebih besar. Dengan bantuan mereka, dimungkinkan untuk memperoleh sistem terdispersi dari solusi homogen. Munculnya fase baru terjadi ketika medium berada dalam keadaan jenuh. Supersaturasi (yaitu terciptanya konsentrasi yang lebih tinggi dari kesetimbangan) dapat disebabkan oleh proses fisik atau reaksi kimia.
KE metode fisik kondensasi termasuk:
1. Metode penggantian pelarut. Hal ini didasarkan pada penambahan perlahan suatu larutan suatu zat ke dalam cairan yang dapat bercampur dengan baik dengan pelarut, namun zat terlarutnya sangat sedikit larut sehingga terpisah sebagai fase yang sangat terdispersi. Misalnya, ketika larutan alkohol belerang, kolesterol atau damar dituangkan ke dalam air, hidrosol dari zat terkait terbentuk karena kelarutannya yang rendah dalam air.
2. Metode kondensasi uap. Berdasarkan pelepasan uap tertentu zat sederhana menjadi cair. Akibat kondensasi uap, terbentuk sol yang sangat stabil. Uap suatu zat dapat diperoleh secara elektrik. Misalnya, dengan menyemprotkan logam di bawah air atau di bawah cairan organik dalam busur volta atau dalam pelepasan percikan frekuensi tinggi, diperoleh sol logam. Stabilisator uap logam yang terbentuk selama kondensasi adalah oksida dari logam yang sama, yang merupakan produk sampingan dari proses sputtering. Oksida diserap pada partikel logam dan dibuat lapisan pelindung. Di alam, kabut dan awan terbentuk ketika uap air mengembun di atmosfer.
Pada intinya metode kondensasi kimia ada reaksi kimia yang mengarah pada pembentukan zat yang tidak larut dalam lingkungan tertentu, khususnya, jenis berikut reaksi.
1. Reaksi reduksi. Misalnya memperoleh sol emas dengan mereduksi asam kloroaurat. Hidrogen peroksida dapat digunakan sebagai zat pereduksi:
2HAuCl 4 + 3H 2 O 2 ® 2Au¯ + 8HCl + 3O 2
Sol besi, nikel, tungsten, timbal dan sejumlah logam lainnya dapat diperoleh dengan reduksi elektrokimia garamnya.
2. Reaksi oksidasi. Reaksi ini, khususnya, digunakan untuk memperoleh sol belerang:
2H 2 S + O 2 ®2S¯ + 2H 2 O
Dalam hal ini, bersama dengan belerang, asam politionat terbentuk, terutama asam pentationat H2S5O6, yang menstabilkan sol dengan mengadsorpsi partikel belerang:
( × nS 5 O × (2n–x)H + ) x– × xH +
3. Reaksi hidrolisis. Metode ini banyak digunakan untuk memperoleh sol logam hidroksida. Misalnya, sol besi hidroksida diperoleh melalui reaksi:
FeCl 3 + 3H 2 O ® Fe(OH) 3 ¯+ 3HCl
Derajat hidrolisis meningkat dengan meningkatnya suhu dan meningkatnya pengenceran. Skema struktur misel berikut dimungkinkan:
(× nFe 3+ × (3n–x)Cl – ) x+ × xCl –
(× nFeO + ×(n–x)Cl – ) x+ × xCl –
4. Pertukaran reaksi. Mereka memungkinkan untuk memperoleh sol dari banyak senyawa yang sedikit larut. Misalnya, ketika larutan encer yang mengandung barium klorida dan natrium sulfat dalam jumlah yang tidak sama dicampur, sol barium sulfat akan terbentuk:
Na 2 SO 4 + BaCl 2 ® BaSO 4 ¯+ 2NaCl
Struktur misel sol bergantung pada larutan elektrolit mana yang diambil secara berlebihan:
(×nBa 2+ × (2n–x)Cl – ) x+ ×xCl – (larutan BaCl 2 berlebih)
( × nSO × (2n–x)Na + ) x– × xNa + (larutan Na 2 SO 4 berlebih).
Dari uraian di atas, maka untuk memperoleh larutan koloid yang stabil harus dipenuhi tiga syarat:
1. Fase terdispersi harus sulit larut dalam media pendispersi. Artinya bila memperoleh larutan koloid dengan cara kondensasi kimia maka perlu dilakukan pembentukan zat yang sedikit larut.
2. Ukuran partikel zat yang sedikit larut harus berada dalam kisaran 10 –7 –10 –9 m (1-100 nm). Untuk melakukan ini, saat menggunakan metode kondensasi kimia larutan stok harus cukup encer.
3. Harus ada zat penstabil (ion elektrolit). Oleh karena itu, ketika memperoleh sol dengan kondensasi kimia salah satu elektrolit harus diambil berlebihan. Dalam hal ini, larutan elektrolit yang diambil dalam keadaan kekurangan dituangkan dalam porsi kecil ke dalam larutan elektrolit yang diambil secara berlebihan sampai muncul sedikit kekeruhan (atau opalescence).
Metode untuk memurnikan larutan koloid
Sistem tersebar diperoleh metode kimia, mengandung pengotor elektrolit dengan berat molekul rendah yang mengurangi stabilitas sistem koloid. Mereka dihapus menggunakan metode berikut.
Dialisis– terdiri dari pemurnian sol dari pengotor zat dengan berat molekul rendah menggunakan pelarut murni dan membran semi permeabel. Diagram dialyzer paling sederhana ditunjukkan pada Gambar. 33. Sol yang akan dimurnikan dituangkan ke dalam wadah bagian dalam, yang bagian bawahnya merupakan membran yang menahan partikel koloid atau makromolekul dan memungkinkan molekul pelarut dan pengotor bermolekul rendah untuk melewatinya. Pelarut dituangkan ke dalam bejana luar. Molekul pengotor dengan berat molekul rendah melewati membran selama lingkungan eksternal(dialisat), yang konsentrasinya lebih rendah atau sama dengan nol. Pada gambar, arah aliran molekul pengotor ditunjukkan dengan panah. Dalam hal ini, partikel fase terdispersi tidak dapat menembus pori-pori membran karena ukurannya. Pemurnian dilanjutkan sampai konsentrasi pengotor dalam abu dan dialisat mendekati. Jika Anda memperbarui pelarut, Anda hampir dapat sepenuhnya menghilangkan pengotor elektrolit dan non-elektrolit dengan berat molekul rendah.
Kekurangan cara ini adalah lamanya proses pembersihan (berminggu-minggu, berbulan-bulan).
Elektrodialisis adalah dialisis dipercepat melalui penggunaan arus listrik. DI DALAM metode ini Pemurnian sol dari elektrolit dengan berat molekul rendah dilakukan dalam alat yang disebut elektrodialyzer (Gbr. 34). Ini adalah kapal yang dibagi oleh dua membran menjadi tiga ruang. Larutan koloid dituangkan ke dalam ruang tengah (B). Elektroda dari sumber ditempatkan di ruang samping (A) DC dan menyediakan pasokan dan penghilangan pelarut (air). Di bawah pengaruh arus listrik, perpindahan partikel bermuatan positif dari ruang tengah ke ruang katoda, dan partikel bermuatan negatif ke ruang anoda terjadi lebih cepat. Larutan di ruang tengah dapat dibersihkan dari garam terlarut dalam waktu singkat (menit, jam).
Ultrafiltrasi– metode pemurnian dengan menekan media pendispersi bersama dengan pengotor bermolekul rendah melalui ultrafilter (membran). Larutan koloid yang akan dimurnikan dipaksa melewati membran di bawah tekanan. Dalam hal ini, molekul media pendispersi dan pengotor melewati pori-pori membran, dan partikel koloid tetap berada di membran. Dengan mencuci partikel koloid dengan air, seseorang dapat mencapai pemurnian cepat fase terdispersi dari kotoran. Pembersihan dapat dilakukan tidak hanya dengan menciptakan tekanan di atas filter, tetapi juga dengan menciptakan ruang hampa (vakum) di bawah filter dengan cara memompa udara keluar dari labu.
Ultrafiltrasi banyak digunakan untuk pemurnian dan pemisahan campuran protein, asam nukleat, enzim, serta untuk sterilisasi larutan.
Dialisis dapat dikombinasikan dengan ultrafiltrasi. Contohnya adalah alat ginjal buatan, yang dirancang untuk menggantikan fungsi ginjal sementara pada gagal ginjal akut. Perangkat ini dihubungkan melalui pembedahan ke sistem peredaran darah pasien; darah, di bawah tekanan yang diciptakan oleh pompa yang berdenyut (“jantung buatan”), mengalir di celah sempit antara dua membran, dicuci secara eksternal dengan larutan garam. Berkat luasnya area kerja membran (15.000 cm 2), racun dikeluarkan dari darah dengan relatif cepat (3-4 jam) - produk metabolisme dan pemecahan jaringan (urea, kreatin, ion kalium, dll. ).
Dalam hal derajat dispersi, sistem koloid menempati posisi perantara antara sistem terdispersi kasar dan larutan sejati. Oleh karena itu, mereka dapat diperoleh dengan dua cara:
A) metode dispersi– menghancurkan partikel yang lebih besar menjadi tingkat dispersi koloid - mekanik, listrik, ultrasonik, peptisasi (transformasi sedimen menjadi larutan koloid di bawah pengaruh bahan kimia– peptizer);
B) metode kondensasi– pembesaran partikel menjadi agregat dengan tingkat dispersi koloid (produksi zat tidak larut sebagai akibat dari berbagai jenis reaksi);
V) ultrafiltrasi melalui membran semipermeabel.
Struktur partikel koloid
Pembentukan zat yang tidak larut sebagai akibat dari reaksi kimia hanyalah salah satu syarat untuk memperoleh larutan koloid. Lainnya tidak kurang suatu kondisi yang penting adalah ketimpangan bahan awal, diambil sebagai reaksi. Konsekuensi dari ketidaksetaraan ini adalah terbatasnya pertumbuhan ukuran partikel dalam larutan koloid, yang akan mengarah pada pembentukan sistem terdispersi kasar.
Mari kita perhatikan mekanisme pembentukan partikel koloid dengan menggunakan contoh pembentukan sol perak iodida, yang diperoleh melalui interaksi larutan encer perak nitrat dan kalium iodida.
AgNO 3 +KI = AgI + KNO 3
Ag + + NO 3 ¯ +K + + I ¯ = AgI ↓ + NO 3 ¯ + K +
Molekul perak iodida netral yang tidak larut membentuk inti partikel koloid.
Pada awalnya, molekul-molekul ini bergabung secara tidak teratur untuk membentuk struktur amorf dan longgar, yang secara bertahap berkembang menjadi struktur inti kristal yang sangat teratur. Dalam contoh yang kita pertimbangkan, intinya adalah kristal perak iodida, yang terdiri dari sejumlah besar (m) molekul AgI:
m - inti partikel koloid
Proses adsorpsi terjadi pada permukaan inti. Menurut aturan Peskov-Fajans, ion-ion yang merupakan bagian dari inti partikel teradsorpsi pada permukaan inti partikel koloid, yaitu. ion perak (Ag+) teradsorpsi atau ion yodium (I –). Dari kedua jenis ion tersebut, yang jumlahnya berlebih akan diadsorpsi.
Jadi, jika larutan koloid diperoleh dengan kalium iodida berlebih, maka ion yodium akan teradsorpsi pada partikel (inti), yang melengkapi kisi kristal inti, secara alami dan kuat masuk ke dalam strukturnya. Dalam hal ini, lapisan adsorpsi terbentuk, yang memberikan muatan negatif pada inti:
Ion yang teradsorpsi pada permukaan inti sehingga menghasilkan muatan yang sesuai disebut ion pembentuk potensial.
Pada saat yang sama, ada juga ion-ion yang bermuatan berlawanan dalam larutan, disebut lawan. Dalam kasus kami, ini adalah ion kalium (K +), yang tertarik secara elektrostatis ke inti bermuatan (nilai muatannya bisa mencapai I in). Beberapa ion lawan K+ terikat kuat oleh gaya listrik dan adsorpsi dan memasuki lapisan adsorpsi. Inti dengan lapisan adsorpsi ganda ion yang terbentuk di atasnya disebut butiran.
(m. nI – . (n-x) K + ) x – (struktur butiran)
Sisa ion lawan (kami melambangkannya dengan angka “x K +”) membentuk lapisan ion yang menyebar.
Inti dengan lapisan adsorpsi dan difus disebut misel :
(m .nI –. (n-x) K + ) x – . x K + (struktur misel)
Ketika arus listrik searah dilewatkan melalui larutan koloid, butiran dan ion lawan masing-masing akan bergerak menuju elektroda yang bermuatan berlawanan.
Kehadiran muatan yang sama pada permukaan partikel sol adalah penting faktor stabilitasnya. Muatan tersebut mencegah partikel saling menempel dan menjadi lebih besar. Dalam sistem dispersi yang stabil, partikel disimpan dalam suspensi, yaitu. Tidak ada pengendapan zat koloid. Sifat sol ini disebut kinetika stabilitas kimia.
Struktur misel sol perak iodida yang diperoleh kelebihan AgNO 3 ditunjukkan pada Gambar. 1a, kelebihan KCI - 1b .
Gambar 1.5. Struktur misel sol perak iodida diperoleh berlebih:
a) perak nitrat; b) kalium klorida.
Ciri khusus larutan koloid dibandingkan dengan larutan sebenarnya adalah larutannya ketidakstabilan agregat , yaitu. kemampuan untuk memisahkan menjadi beberapa fase di bawah pengaruh pengaruh eksternal kecil. Pemisahan seperti ini bahkan lebih mudah terjadi pada kasus sistem heterogen yang terdispersi secara kasar (emulsi, suspensi, dll.) yang tidak stabil.
Alasan ketidakstabilan mendasar sistem dispersi heterogen adalah adanya permukaan interfase yang besar. Permukaan ini memiliki kelebihan energi yang besar. Ketika fase terpisah (pemisahan sistem heterogen), permukaan interfase menjadi minimal, energi total sistem berkurang, sistem menjadi lebih stabil.
Selama gerakan termal yang kacau, partikel-partikel fase terdispersi bertabrakan dan bersatu, karena gaya tarik menarik antarmolekul (van der Waals) muncul pada jarak dekat di antara mereka. Partikel yang diperbesar lebih lanjut di bawah pengaruh gaya gravitasi bergabung membentuk lapisan-lapisan fasa, misalnya endapan fasa padatnya dipisahkan fase cair, atau cairan yang lebih padat jatuh, dan cairan yang lebih ringan tetap berada di atas, atau gelembung gas terpisah dari cairan, dll.
Namun, jika partikel fase terdispersi cukup kecil, banyak larutan koloid dan sistem ultramikroheterogen lainnya dalam kondisi tertentu dapat bertahan untuk jangka waktu berapa pun, meskipun terdapat kelebihan energi permukaan yang besar. Artinya. bahwa pendekatan partikel dan pembesarannya dicegah oleh beberapa kekuatan.
Dalam beberapa kasus, stabilitas sistem ultramikroheterogen dapat dijelaskan oleh tumbukan antar partikel yang jarang terjadi. Misalnya, aerosol (media pendispersi - gas) hanya ada karena sedikitnya jumlah tumbukan antar partikel akibat rendahnya konsentrasinya di dalam gas. Stabilitas relatif sistem koloid kental, terutama sistem padat, dijelaskan oleh lambatnya gerak Brown partikel, yang juga menyebabkan tumbukan yang jarang terjadi.
Kadang-kadang pendekatan partikel, di mana gaya tarik van der Waals mulai bekerja, dapat dicegah dengan solvasi cangkang molekul medium.
Tetapi alasan utama Stabilitas sistem koloid dipertimbangkan adanya muatan yang sama pada permukaan partikel koloid
. Partikel tidak dapat mendekat satu sama lain karena tolakan elektrostatis terhadap muatan yang bertanda sama.
DENGAN titik modern Secara umum, muatan pada partikel koloid disebabkan oleh adanya lapisan listrik ganda (DEL) ion pada permukaannya, yang timbul baik sebagai akibat dari adsorpsi selektif salah satu ion elektrolit dalam larutan, atau karena ionisasi. molekul permukaan suatu zat.
Adsorpsi selektif - ini adalah adsorpsi ion-ion yang sama dengan ion-ion yang menyusun kristal. Ion yang teradsorpsi berpartisipasi dalam penyelesaian kisi kristal dan terikat kuat ke permukaan ikatan kimia. Terkadang ion isomorfik berpartisipasi dalam penyelesaian kisi kristal, mis. serupa dalam ukuran dan struktur.
Misalnya, ketika larutan AgNO 3 dan KI dicampur, senyawa AgI yang sukar larut akan terbentuk.
AgNO 3 + KI = KNO 3 + AgI↓
Dengan perbandingan reagen yang setara (1:1 mol), endapan perak iodida mengendap dari larutan. Jika salah satu reagen diambil secara berlebihan, maka akan terbentuk larutan koloid.
Apabila terjadi kelebihan KI kristal AgI yang dihasilkan menyerap ion I¯ di permukaan. Ion iodida berpartisipasi dalam penyelesaian kristal perak iodida. Permukaan partikel menjadi bermuatan negatif. Ion K+ bebas yang tersisa tertarik ke permukaan bermuatan. Lapisan ganda listrik terbentuk, terdiri dari ion iodida bermuatan negatif dan ion kalium bermuatan positif. Perbedaan potensial muncul.
Ada beberapa teori yang menjelaskan struktur lapisan listrik ganda pada permukaan partikel koloid: teori Helmholtz-Perrin, teori Gouy-Chapman, dan teori Stern. Teori-teori ini berbeda terutama dalam gagasannya tentang struktur lapisan counterion.
Menurut teori Helmholtz-Perrin, lapisan ganda listrik (EDL) adalah kapasitor datar; satu pelat adalah permukaan partikel, pelat lainnya terletak di dalam cairan pada jarak l = 2r ion.
Teori Gouy-Chapman menyatakan bahwa karena gerakan termal, tidak semua ion lawan terletak di dekat permukaan. Konsentrasinya secara bertahap berkurang seiring dengan bertambahnya jarak dari permukaan. Dengan demikian, DES terdiri dari lapisan adsorpsi dan lapisan difusi.
Teori Stern menggabungkan kedua teori ini dan melengkapi gambaran tersebut dengan gagasan bahwa ion-ion yang teradsorpsi pada suatu permukaan terletak pada jarak yang jauh dari permukaan, sama dengan radiusnya Yunus.
Secara umum partikel yang dihasilkan tetap netral. Partikel netral dari fase terdispersi disebut misel . Struktur misel pada kasus pembentukan AgI dengan adanya kelebihan KI yang dijelaskan di atas dapat digambarkan sebagai berikut:
(n(AgI) mI¯ (mx)K + ) xK +
dimana (n(AgI) mI - (m-x)K + ) adalah partikel koloid bermuatan;
n(AgI) – inti partikel;
I¯ - ion penentu potensial;
K+ adalah counterion.
Jika terjadi kelebihan AgNO 3 Ion Ag+ berpartisipasi dalam penyelesaian kristal AgI. Permukaan partikel menjadi bermuatan positif, dan ion lawan NO 3 ¯ tertarik padanya, membentuk lapisan ganda listrik. Struktur misel dalam hal ini berbentuk:
(n(AgI) mag + (m-x)NO 3 ¯) xNO 3 ¯
Aturan umum menulis rumus misel:
1) Inti partikel membentuk zat yang sukar larut.
2) Ion penentu potensial (yaitu, teradsorpsi) hanya dapat berupa ion yang merupakan bagian dari kisi kristal dari zat yang sukar larut (dengan beberapa pengecualian, ketika ion “asing” dimasukkan ke dalam kisi, ukurannya sesuai dan tersedia dalam larutan. di dalam jumlah yang cukup).
3) Ion-ion yang merupakan bagian dari reagen yang diambil secara berlebihan dimasukkan ke dalam kisi.
4) Counterion juga merupakan ion yang merupakan bagian dari reagen yang diambil secara berlebihan.
5) Bagian dari ion lawan yang dekat dengan permukaan dan membentuk lapisan adsorpsi - (m-x) - dicatat dalam bola bagian dalam misel, diisolasi kurung kurawal. Bagian lain dari counterin, bergerak bebas di dekat permukaan dan membentuk lapisan difusi - (x) - terletak di lingkup eksternal misel.
Muatan pada permukaan partikel juga dapat terbentuk karena disosiasi elektrolitik molekul zat yang membentuk inti suatu partikel. Jadi, pada permukaan partikel silikon oksida SiO 2 yang sukar larut, asam silikat terbentuk dan ionisasi molekulnya selanjutnya terjadi:
SiO 2 + H 2 O = H 2 SiO 3
H 2 SiO 3 ↔ SiO 3 2 ¯ + 2H + .
Struktur misel: (n(SiO 2) mSiO 3 2 ¯ 2(m-x)H + )2xH +.
Jika misel ditempatkan dalam medan listrik, maka ion-ion pada lapisan difus akan mulai berpindah ke salah satu elektroda, dan partikel yang bermuatan berlawanan akan mulai berpindah ke elektroda lainnya. Miselnya sepertinya “pecah”. Potensial yang sesuai dengan batas slip disebut potensial elektrokinetik atau zeta (ξ) . Potensi inilah yang ditemukan pada keempat fenomena elektrokinetik; kecepatan proses ini bergantung pada nilainya.
Selain potensial zeta, nilai potensial termodinamika digunakan untuk mengkarakterisasi EDL. Potensi termodinamika (φ) - potensi lompatan pada lapisan adsorpsi.
Mekanisme pembentukan muatan yang dijelaskan pada permukaan partikel fase terdispersi menunjukkan kondisi yang diperlukan pembentukan larutan koloid dan sistem heterogen stabil lainnya - adanya zat yang membentuk DES pada permukaan partikel. Zat ini disebut stabilisator .
©2015-2019 situs
Semua hak milik penulisnya. Situs ini tidak mengklaim kepenulisan, tetapi menyediakan penggunaan gratis.
Tanggal pembuatan halaman: 26-04-2016
