Какова формула мицеллы золя, полученного после смешения 10 мл 0,008н. раствора CoCl2 и 7 мл 0,005н. раствора NaOH

Мышка

17

Для решения данной задачи, нам понадобится знание основ коллоидной химии и электрофореза. Давайте рассмотрим ее шаг за шагом:

1. Найдем количество вещества \(n\) для ионов CoCl2 и NaOH в растворах.
Для раствора CoCl2:
\[n(CoCl2) = C \times V = 0.008 \, \text{Н} \times 10 \, \text{мл} = 0.08 \, \text{моль}\]

Для раствора NaOH:
\[n(NaOH) = C \times V = 0.005 \, \text{Н} \times 7 \, \text{мл} = 0.035 \, \text{моль}\]

2. Определим соотношение между ионами Co2+ и OH- в итоговом растворе:
В реакции обмена между CoCl2 и NaOH образуется осадок Co(OH)2. Формула мицеллы золя Co(OH)2 будет иметь вид Co(OH)2·nH2O, где \(n\) - число молекул воды, ассоциированных с мицеллой. Степень ассоциации мицеллы будет равна \(n\).
Следовательно, между Co2+ и OH- будет выполняться соотношение:
\[n(Co2+):n(OH-) = 1:2\]
То есть, количество ионов Co2+ в мицелле будет в два раза меньше, чем количество ионов OH-.

3. Теперь мы можем записать баланс химической реакции:
CoCl2 + 2NaOH → Co(OH)2 + 2NaCl

4. Найдем количество вещества \(n(\text{Co(OH)2})\) полученной мицеллы:
Мольное соотношение между CoCl2 и Co(OH)2 равно 1:1, следовательно:
\(n(\text{Co(OH)2}) = n(\text{CoCl2}) = 0.08 \, \text{моль}\)

5. Найдем концентрацию полученного золя:
Концентрация золя (суспензии) определяется как отношение количества вещества мицеллы к объему раствора.
Объем раствора полученного золя равен сумме объемов исходных растворов:
\(V_{\text{раствора}} = V(\text{CoCl2}) + V(\text{NaOH}) = 10 \, \text{мл} + 7 \, \text{мл} = 17 \, \text{мл}\)
Концентрация золя будет равна:
\(C(\text{золя}) = \frac{{n(\text{Co(OH)2})}}{{V_{\text{раствора}}}} = \frac{{0.08 \, \text{моль}}}{{17 \, \text{мл}}} = 0.00471 \, \text{моль/л}\)

6. Теперь рассмотрим величину ζ-потенциала данного золя.
ζ-потенциал является мерой электрического заряда поверхности частиц золя. Он выражается через величину электрофорезной подвижности \(μ_{\text{эл}}\) и напряженность внешнего электрического поля \(E\):
\[ζ = \frac{{μ_{\text{эл}} \times E}}{{2 \times ε}}\]
Где \(ε\) - диэлектрическая проницаемость среды.

7. Определим электрофорезную подвижность \(μ_{\text{эл}}\) ионов Co(OH)2:
Электрофорезная подвижность определяется следующим соотношением:
\(μ_{\text{эл}} = \frac{{q}}{{6 \times π \times η \times r}}\)
Где \(q\) - заряд иона, \(η\) - вязкость среды, \(r\) - радиус иона.

Для частицы Co(OH)2 заряд равен -2 (так как имеются 2 иона OH-), радиус можно приближенно взять как половину расстояния, которое она проскочила за время электрофореза (так как перемещается вдоль поляризационной цепочки):
\(r = \frac{{12 \, \text{мм}}}{2} = 6 \, \text{мм} = 6 \times 10^{-3} \, \text{м}\)

8. Включим все значения в формулу для \(μ_{\text{эл}}\):
\(μ_{\text{эл}} = \frac{{-2}}{{6 \times 3.14 \times 10^{-3} \times 10^{-3} \times 6 \times 10^{-3}}} = -0.55 \times 10^{-4} \, \text{м}^2/\text{В} \cdot \text{с}\)

9. Теперь мы можем вычислить ζ-потенциал, используя полученные значения:
\(ζ = \frac{{μ_{\text{эл}} \times E}}{{2 \times ε}} = \frac{{-0.55 \times 10^{-4} \, \text{м}^2/\text{В} \cdot \text{с} \times 500 \, \text{В/м}}}{2 \times 8.85 \times 10^{-12} \, \text{Ф/м}} = -0.31 \, \text{В}\)

Таким образом, формула мицеллы золя, полученного после смешивания указанных растворов, будет Co(OH)2·nH2O, где \(n\) - число молекул воды, ассоциированных с мицеллой. Величина ζ-потенциала данного золя при электрофорезе составляет -0.31 В. Частицы дисперсной фазы (Co(OH)2) перемещались к катоду (отрицательному электроду).