Государственная академия ветеринарной медицины в. М. Холод, И. Ю. Постраш задания для самостоятельной работы


«Коллоидные растворы. Растворы ВМС»

Loading...


Pdf көрінісі
бет4/9
Дата30.03.2020
өлшемі1.35 Mb.
1   2   3   4   5   6   7   8   9

«Коллоидные растворы. Растворы ВМС»

 

Основные вопросы темы: 

1.  Понятие о коллоидных растворах. Лиофобные и лиофильные растворы. 

2.  Методы получения и очистки коллоидных растворов. 

3.  Молекулярно-кинетические  и  оптические  свойства  коллоидных  систем,  ко-

нус Тиндаля. Нефелометрия. 

4.  Структура  мицеллы:  агрегат,  ядро,  адсорбционный  и  диффузный  слои,  гра-

нула. 

5.  Электротермодинамический и электрокинетический потенциалы, электрофо-



рез, электроосмос. 

 

26 


6.  Устойчивость  коллоидных  растворов  (агрегативная  и  седиметационная). 

Коагуляция коллоидных растворов, механизм коагуляции, коагуляция элек-

тролитами. 

7.  Привыкание коллоидных растворов, коллоидная защита, пептизация. 

8.  Сходство и различие коллоидных раствора и растворов ВМС. 

9.  Классификация ВМС. 

10. Свойства растворов ВМС (набухание, вязкость, осмотическое давление, эф-

фект Доннана). 

11. Высаливание и денатурация растворов ВМС. 

12. Суспензии и эмульсии.  



 

Примеры решения задач 

Пример 1:   К 30 мл 0,01 М раствора нитрата бария добавили 40 мл 0,005 М рас-

твора  силиката  натрия.  Записать  формулу  мицеллы  образовавше-

гося коллоидного раствора. К какому электроду при электрофорезе 

будут перемещаться гранулы золя? 

Решение:     1) Запишем уравнение реакции: 

Ba(NO

3

)



2

 + Na


2

SiO


3

 → BaSiO


3

 + 2 NaNO

3

 

2) Определим, какое вещество в избытке. Для этого найдем химиче-



ские количества нитрата бария и силиката натрия: 

n (Ba(NO


3

)

2



) = 

мл

1000



л

/

моль



01

,

0



мл

30

 = 3 ∙ 10



-4

 моль 


n (Na

2

SiO



3

) = 


мл

1000


л

/

моль



005

,

0



мл

40

 = 2 ∙ 10



-4

 моль 


Так как по уравнению n(Na

2

SiO



3

) : n(Ba(NO

3

)

2



) = 1 : 1, то Ba(NO

3

)



2

 – 


в избытке и является стабилизатором. 

3) Определим составные части мицеллы: 

[BaSiO

3

]



m

 – агрегат;  

nBa

2+

 - потенциалопределяющие ионы; 



2nNO

3

‾ – противоионы; 



Формула мицеллы: {[BaSiO

3

]



m

 ∙ nBa


2+

 ∙ (2n – x)NO

3

ˉ}

x+



 ∙ х NO

3

ˉ. 



nBa

2+ 


∙ (2n – x)NO

3

ˉ – адсорбционный слой; 



х NO

3

ˉ – диффузный слой. 



Так  как  гранулы  заряжены  положительно,  то  при  электрофорезе 

они будут передвигаться к катоду. 

Пример  2:    Для  коагуляции  100  мл  золя  гидроксида  железа  потребовалось 

6,73 мл  0,001  н  раствора  сульфита  натрия.  Найти  порог  коагуля-

ции. 

Решение:     1) Так как порог коагуляции – количество ммоль электролита, кото-



рое нужно добавить к 1 л коллоидного раствора, чтобы произошла 

явная коагуляция, то: 

100 мл золя  – 6,73 мл Na

2

SO



4

 

 1000 мл         ―  х                                   х = 67,3 мл = 0,0673 л 



 

27 


 2) Находим порог коагуляции, т.е. количество ммоль Na

2

SO



4

 n (Na



2

SO

4



) = 0,0673 ∙ 0,001 ∙ 10

3

 = 0,0673 ммоль/л 



Пример  3

*

:  К  какому  электроду  будет  перемещаться  при  электрофорезе             



β-лактоглобулин  в  буферном  растворе,  содержащем  равные  кон-

центрации  гидрофосфат  и  дигидрофосфат  ионов,  если  при  рН  = 

5,2 белок остается на старте, рК(Н

2

РО



4

ˉ) = 7,21? 

Решение:    1) Значение рН, при котором молекула белка электронейтральна и 

при  электрофорезе  остается  на  старте,  является  изоэлектрической 

точкой, т.е. рI = 5,2. 

2) рН буферного раствора определяем по уравнению: 

рН = рК(Н

2

РО



4

‾) - lg


]

HPO


[

]

PO



H

[

2



4

4

2



,  

т.к. по условию задачи [HPO

4

2

‾] = [H



2

PO

4



‾], то:  

рН = рК(Н

2

РО

4



‾) – lg1 = рК(Н

2

РО



4

‾) = 7,21 

3) Так как рН = 7,21 больше pI = 5,2, то белок будет заряжаться от-

рицательно и при электрофорезе будет перемещаться к аноду. 



 

Выполните задание 

1.  Каково  строение  мицеллы  золя  йодида  серебра,  полученного  смешиванием 

30 мл раствора иодида калия (С = 0,006 моль/л) и 40 мл раствора AgNO

3

 (С = 



0,004 моль/л)? 

2.  Порог  коагуляции  золя  гидроксида  алюминия  дихромат  ионами  равен 

0,63 ммоль/л. Какой объѐм 10%-го раствора дихромата калия (ρ = 1,07 г/мл) 

требуется для коагуляции 1,5 л золя? 

3.  При рН = 6,0 инсулин при электрофорезе остается на старте. К какому элек-

троду инсулин будет перемещаться при электрофорезе в растворе хлорово-

дородной кислоты с концентрацией 0,001 моль/л? 

4.  Полимер массой 2 г поместили в склянку с бензином. Через 20 минут поли-

мер  вынули  из  склянки  и  взвесили,  масса  стала  2,5  г.  Рассчитайте  степень 

набухания полимера в %. 

5.  Порог коагуляции AlCl

3

 для золя оксида мышьяка равен 0,093  ммоль/л. Ка-



кой концентрации нужно взять раствор AlCl

3

, чтобы 0,8 мл его хватило для 



коагуляции 125 мл золя? 

6.  К 100 мл 0,003 М раствора NaCl добавили 250 мл 0,001 М раствора AgNO

3



Напишите  формулу  мицеллы  золя.  Какой  из  перечисленных  электролитов 



вызовет  коагуляцию  этого  золя  с  наименьшим  порогом  коагуляции:  KCl, 

MgSO


4

, AlCl


3

, Ba(NO


3

)

2



7.



К какому электроду будут перемещаться молекулы белка (рI = 3,0) в ацетат-

ном  буфере,  приготовленном  из  100  мл  раствора  ацетата  натрия  и  100  мл 

раствора  уксусной  кислоты  с  концентрацией  0,01  моль/л,  рК(СН

3

СООН)  = 



4,75? 

 

28 


8.

Смешали равные объѐмы 1% растворов хлорида кальция и серной кислоты 



(плотности приняты равными 1 г/см

3

). Напишите формулу мицеллы образо-



вавшегося золя сульфата кальция. 

 

 



 

29 


Тема 10: 

«Строение атома. Химическая связь»

 

Основные вопросы темы: 

1.  Электрон,  его  заряд  и  масса.  Двойственная  природа  электрона,  волновые 

свойства электрона. 

2.  Квантово-механическая модель атома. Атомные орбитали (электронные облака). 

3.  Квантовые  числа,  характеризующие  состояние  электрона  в  атоме  (главное, 

орбитальное,  магнитное  и  спиновое).  Принцип  наименьшей  энергии,  прин-

цип Паули и емкость электронных уровней. Правило Клечковского. 

4.  Строение  электронных  оболочек  многоэлектронных  атомов.  Электронные 

формулы и электронно-графические схемы атомов. Правило Хунда. 

5.  Природа  химической  связи.  Характеристики  химической  связи:  длина  и 

энергия  связи,  валентный  угол.  Понятие  об  энергии  ионизации,  сродстве  к 

электрону, электроотрицательности. 

6.  Ковалентная  связь.  Неполярные  и  полярные  молекулы  (диполи).  Длина  ди-

поля, дипольный момент. 

7.   Свойства  ковалентной  связи.  Основные  положения  метода  валентных  свя-

зей  (ВС).  Направленность  ковалентной  связи,  σ-  и  π-связи.  Гибридизация 

атомных орбиталей. 

8.  Донорно-акцепторная (координационная) связь. Механизм образования связи. 

9.  Ионная связь, характеристика ионной связи. 

10. Водородная связь: внутримолекулярная и межмолекулярная. Значение водо-

родной связи.  

11. Силы межмолекулярного взаимодействия (ориентационное, индукционное и 

дисперсионное взаимодействие). 

 

Примеры решения задач: 

Пример 1:   Скорость движения электрона равна 2 10

9

  м/с.  Рассчитайте  длину 



волны электрона. 

Решение:        Зависимость  между  скоростью  движения  электрона  и  длиной  его 

волны выражается уравнением Л. де Бройля:    

v

m



h

где h – постоянная Планка, равная 6,6210



-34

 Дж с; 


      m – масса электрона, равная 9,110

-31 


кг. 

Отсюда: 


м

10

63



,

3

10



2

10

1



,

9

10



62

,

6



13

9

31



34

 

Пример 2:  Написать электронную формулу атома железа. Показать распределе-



ние электронов на d-подуровне.  

Решение:    Электронная формула атома железа имеет вид:  

1s

2

 2s



2

 2p


6

 3s


3p

6



 3d

4s



2

 



 

30 


На d-подуровне электроны расположены в соответствии со схемой: 

↑↓ 


↓ 

↓ 

↓ 



↓ 

Пример 3: Какой подуровень заполняется электронами в атоме после заполне-

ния 3d-подуровня? 

Решение:   Уровни и подуровни заполняются электронами в порядке возрастания 

числа К, которое является суммой значений главного и орбитального 

квантовых чисел: К = n + l

Для 3d-подуровня оно будет равно: К = 3 + 2 = 5. Такое же значение 

числа К имеют подуровни 4р (К = 4 + 1 = 5) и 5s (К = 5 + 0 = 5). Од-

нако  состоянию  4р  отвечает  меньшее  значение  n  (n  =  4).  Поэтому 

подуровень 4р будет заполняться электронами раньше, чем 5s. Сле-

довательно, после заполнения электронами подуровня 3d будет за-

полняться подуровень 4р. 

Пример 4:  Какие значения принимают главное, орбитальное и магнитное кван-

товые числа для электрона, находящегося на 3s орбитали? 

Решение:  Так как в обозначении орбитали на первое место ставится значение 

главного  квантового  числа,  то  оно  в  данном  случае  равно  3.                 

s-подуровню соответствует значение орбитального квантового  чис-

ла, равное 0. Поэтому магнитное квантовое число может принимать 

только одно значение 0. Спин электрона, находящегося на 3s-орби-

тали,  как  и  на  любой  другой,  может  принимать  2  значения: 

2

h



2

1

 или  - 



2

h

2



1

Пример 5:  Вычислите длину связи в молекуле НСl, если межъядерное расстоя-



ние в молекуле Н

2

 равно 7,4 ∙ 10



-11

м, а в молекуле Cl

2

 равно 1,99 ∙ 10



-10

м. 


Решение:   Для приближенной оценки длины ковалентной связи (d) в молекуле  

А-В используют формулу: 

d (А-В) =

2

B)



-

(B

d



 

 

A)



-

A

(



d

где:   d (А-В) – длина связи в молекуле А-В



          d (А-А) и d (В-В) – длина связей в молекулах А

2

 и В



2

.  


Отсюда получаем: 

d (Н-Сl) =

2

10

1,99



 

 

10



4

,

7



-10

-11


= 1,37   10

-10


м. 

Пример 6:   Какие орбитали участвуют в образовании молекул Н

2

 и О


2

? Какой 


тип связи в этих молекулах? 

Решение:   Валентными в атомах водорода являются 1s-атомные орбитали. Пе-

рекрывание их при образовании молекулы водорода происходит по     

σ-типу  ковалентной  связи.  В  атомах  кислорода  валентными  явля-

ются 2р-орбитали. При образовании молекулы кислорода одна пара 

орбиталей перекрывается по типу σ, а вторая по типу π-связи. 



 

31 


Пример  7:    Пользуясь  шкалой  электроотрицательности  вычислите  разность 

значений электроотрицательности атомов для связи Н-О и для свя-

зи О-Сl в молекуле НОСl. Какая из этих связей является более по-

лярной? Каков характер диссоциации молекул НОСl в водном рас-

творе? 

Решение:     Разность электроотрицательности атомов равна: 



для связей Н-О:       3,5 – 2,1 = 1,4; 

для связи О-Сl:        3,5 – 2,83 = 0,67. 

Видно, что более полярной будет связь Н-О и поэтому молекулы 

НОСl в водном растворе диссоциируют по кислотному типу: 

НОСl  

  Н


+

 + ОСlˉ (при диссоциации разрывается более поляр-

ная связь). 

 

Выполните задание: 

1.  Рассчитайте  длину  волны  де-Бройля  для  молекулы  фтора,  движущейся  со 

скоростью 500 м/с. 

2.  Напишите  электронную  формулу  атома  титана.  Чему  равно  главное,  орби-

тальное и магнитное квантовое число электрона, находящегося на 4s-поду-

ровне? 


3.  Какие значения может принимать орбитальное квантовое число, если n рав-

но 3; магнитное квантовое число, если l = 2? 

4.  Какой  из  подуровней  заполняется  электронами  раньше:  5р  или  4d?  Ответ 

мотивируйте. 

5.  Почему медь имеет меньший атомный объем, чем калий, расположенный в 

той же группе и в том же периоде? 

6.  Объясните, почему хлор и марганец помещают в одной группе периодичес-

кой системы, но в разных подгруппах. 

7.  Рассчитайте  длину  связи  в  молекуле  NO,  если  межъядерное  расстояние  в 

молекулах N

2

 и О


2

 равны соответственно 1,09 ∙ 10

-10

м и 1,2 ∙ 10 



-10

м. 


8.  Объясните с  позиций  метода  валентных  связей  электронную  структуру  мо-

лекул N


и Cl


2

. Укажите типы связей между атомами в этих молекулах. 

9.  Какая из связей наиболее полярна: Н-F, H-Cl, H-I. Куда смещается электрон-

ная плотность?  

10. Опишите  с  позиций  метода  валентных  связей  электронное  строение  моле-

кулы  ВF


3

.  Составьте  электронно-графическую  схему  образования  этой  мо-

лекулы. 

11. Объясните, почему при обычных условиях вода – жидкость, а сероводород – 

газ, хотя кислород и сера – элементы одной группы? 

12. Эффективный  заряд  атома  углерода  в связи  С-Н  равен  0,07

 

от заряда элек-



трона. Дипольный момент связи С-Н равен 1,67 ∙ 10

-30


 Кл∙м

.

 Вычислите дли-



ну диполя. 

 


 

32 


Тема 11: 

«Комплексные соединения»

 

Основные вопросы темы: 

1.  Понятие «комплексные соединения». 

2.  Особенности структуры комплексных соединений. Комплексообразователь, 

лиганды  (адденды),  координационное  число,  внутренняя  координационная 

сфера комплексного соединения, внешняя сфера. Циклические комплексные 

соединения. Хелаты. 

3.  Природа химической связи в комплексных соединениях. 

4.  Поведение  комплексных  соединений  в  растворе:  электролитическая  диссо-

циация, реакции обмена. Константа нестойкости и константа устойчивости 

комплексного иона. 

5.  Номенклатура комплексных соединений. 

6.  Биологическая роль комплексных соединений. 

 

Примеры решения задач: 

Пример  1:  Вычислить  концентрацию  ионов  серебра  в  0,1  М  растворе 

[Ag(NH


3

)

2



]NO

3

, содержащем 1 моль/л аммиака. Константа нестой-



кости иона [Ag(NH

3

)



2

]

+



 составляет 6,8 ∙ 10

-8



Решение:      Ионы серебра образуются при диссоциации комплексного иона по 

схеме: 


[Ag(NH

3

)



2

]

+        



  Ag

+

 + 2 NH



3

 

В  присутствии  избытка  аммиака  равновесие  диссоциации  сме-



щено  влево  настолько,  что  количеством  молекул  NH

3

,  образую-



щихся  при  этом,  можно  пренебречь.  Равновесную  концентрацию 

аммиака в растворе можно принять равной 1 моль/л, а концентра-

цию ионов [Ag(NH

3

)



2

]

+



 можно принять равной 0,1 моль/л. Концен-

трацию  ионов  серебра  выразим  из  константы  нестойкости  ком-

плексного иона: 

К

нест.



 = 

]

]



)

NH

(



Ag

[[

]



NH

[

]



Ag

[

2



3

2

3



 6,8 ∙ 10

-8

.      



Отсюда:  

[Ag


+

] = 


2

1

8



2

3

2



3

.

нест



1

10

10



8

,

6



]

NH

[



]

]

)



NH

(

Ag



[[

K

 = 6,8 ∙ 10



-9

 моль/л 


Пример 2:    Эмпирическая формула соли CrCl

3

 ∙ 5 H



2

O. Считая, что координа-

ционное число хрома равно 6, вычислите, какой объем 0,1 М рас-

твора  нитрата  серебра  необходим  для  осаждения  ионов,  со-

держащихся в 200 мл 0,01 М раствора комплексного соединения. 

Считать, что вся вода, входящая в состав соли, находится во внут-

ренней сфере. 

Решение:     1. Так как вся вода находится во внутренней сфере и координаци-

онное число 6, формула комплексного соединения: 

[Cr(H


2

O)

5



Cl]Cl

2

, т.е. 2/3 хлора находится во внешней сфере. 



 

33 


2.  Рассчитаем,  количество  соли,  которое  содержится  в  200  мл 

0,01 М раствора: 

        1000 мл ───── 0,01 моль 

          200 мл ─────   х моль                              х = 0,002 моль 

3. Найдем количество ионов хлора во внешней сфере: 

из 1 моль соли образуется 2 моль Cl‾ согласно уравнению дис-

социации: [Cr(H

2

O)



5

Cl]Cl


2

 

 [Cr(H



2

O)

5



Cl]

2+

 + 2 Cl



-

 

1 моль ───── 2 моль Cl‾ 



0,002   ─────     х                                        х = 0,004 моль 

4. Осаждение ионов хлора идет согласно уравнению: 

Ag

+

 + Cl



-

 → AgCl 


1  моль  ионов  хлора  осаждается 1  моль  ионов  серебра, значит, 

для осаждения 0,004 моль Сl‾ необходимо такое же количество 

Ag

+

.  



5. Найдем объем раствора: 

1000 мл ───── 0,1 моль 

 

х            ───── 0,004                                          х = 40 мл 



 

Выполните задание: 

1.  Назовите составные части комплексного соединения Na

3

[Co(NO


2

)

6



]. 

2.  Определите  заряд  комплексообразователя  и  укажите  его  координационное 

число 

в 

следующих 



соединениях: 

К[Cr(H


2

O)

2



Br

4

], 



K

2

[Be(SO



4

)

2



], 

[Pt(NH


3

)

4



Br

2

]Br



2

, [Cu(NH


3

)

2



]Cl. 

3.  Закончить уравнение реакций: СuSO

4

 + K


3

[Fe(CN)


6

] → …;     

[Cu(NH

3

)



2

]Cl + AgNO

3

 → …;      



К

2

SO



4

 + Ba[Co(NO

2

)

6



] → … . 

4.  Составить уравнения диссоциации комплексных соединений и записать вы-

ражения для констант нестойкости комплексных ионов:  

а) [Pt(NH

3

)

5



Cl]Cl;  

б) [Co(NH

3

)

6



]Cl

3

 



5.  Написать формулы перечисленных комплексных соединений: 

а) тетрахлородиамминплатина; 

б) хлорид гексааминникеля (II); 

в) трифторгидроксобериллат магния. 

6.  Рассчитайте  концентрацию  цианид-иона  в  0,1  М  растворе  K

4

[Fe(CN)



6

].  Об-


щая константа нестойкости комплексного иона  [Fe(CN)

6

]



4-

  =  10


-31

. Оцените 

возможность отравления этим раствором, если опасность представляют рас-

творы, концентрация цианид-иона в которых не ниже 10

-7

 моль/л. Летальная 



доза цианида составляет 20 мг. 

7.  Вычислите  концентрацию  ионов  Ag

+

  в  0,1  М  растворе  комплексной  соли 



K[Ag(CN)

2

]. Общая константа нестойкости [Ag(CN)



2

]‾ = 10


-25

. Будет ли рас-

твор обладать бактерицидным действием, если нижний предел бактерицид-

ного действия Ag

+

 оценивается концентрацией порядка 10



-9

 г/л? 


 

34 


8

*

.  Растворы  солей  кадмия  образуют  со  щелочами  осадок  гидроксида  кадмия 



Cd(OH)

2

, а с сероводородом – осадок  сульфида кадмия CdS. Чем объяснить, 



что  при  добавлении  щелочи  к  0,05М  раствору  K

2

[Cd(CN)



4

],  содержащему 

0,1  моль/л  KCN,  осадок  не  образуется,  тогда  как  при  пропускании  через 

этот  раствор  сероводорода  выпадает  осадок  CdS?  Константу  нестойкости 

иона [Cd(CN)

4

]



2-

 принять равной 7,8 ∙ 10

-27

. ПР(Cd(OH)



2

) = 4,5 ∙ 10

-15

; ПР(CdS) = 



8 ∙ 10

-27


 

Тема 12: «




Достарыңызбен бөлісу:
1   2   3   4   5   6   7   8   9
Loading...


©melimde.com 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет
рсетілетін ызмет
Жалпы ережелер
ызмет стандарты
дістемелік кешені
бекіту туралы
туралы хабарландыру
біліктілік талаптары
кіміні аппараты
Конкурс туралы
жалпы біліктілік
ойылатын жалпы
мемлекеттік кімшілік
жалпы конкурс
білім беретін
Барлы конкурс
республикасы білім
ызмет регламенті
бойынша жиынты
ткізу туралы
конкурс атысушыларына
біліктілік талаптар
атысушыларына арнал
Республикасы кіметіні
идаларын бекіту
облысы кімдігіні
мемлекеттік ызмет
рсетілетін ызметтер
стандарттарын бекіту
Конкурс ткізу
дебиеті маманды
мемлекеттік мекемесі
Мектепке дейінгі
дістемелік сыныстар
дістемелік материалдар
ауданы кіміні
конкурс туралы
жалпы білім
рметті студент
облысы бойынша
мектепке дейінгі
мыссыз азаматтар
Мемлекеттік кірістер
білім беруді
дарламасыны титулды
Конкурс жариялайды
дістемелік кешен
мелетке толма
ызметтер стандарттарын
разрядты спортшы
аласы кіміні
директоры бдиев

Loading...