Мицелла как составлять из уравнения (3 видео)

Составление формулы мицеллы коллоидного раствора

Методические рекомендации

По решению задач

«Коллоидные растворы»

для специальностей 19.02.03 «Технология хлеба, кондитерских и макаронных изделий»; 19.02.05 «Технология бродильных производств и виноделие»; 19.02.10 «Технология продукции общественного питания»

Коллоидные растворы

Составление формулы мицеллы коллоидного раствора

Теоретические положения

Мицелла – это структурная коллоидная частица дисперсной фазы.

Правила построения мицеллы:

1.Агрегатом является получающийся в ходе реакции осадок.

2.Потенциалобразующими ионами являются ионы, удовлетворяющие двум условиям:

а) данные ионы должны быть в строении вещества, которое находится в реакции в избытке или является стабилизатором;

б) данные ионы должны быть подобны ионам, находящимся в агрегате (правило Панета-Фаянса: на кристаллической поверхности агрегата адсорбируются те ионы, которые могут достроить её кристаллическую структуру).

3.Противоионами и ионами, образующими диффузионный слой, являются оставшиеся ионы вещества, которое находится в реакции в избытке или является стабилизатором.

4.Коэффициенты m, n, (n-x), x являются постоянными для любой мицеллы и численно не определены.

При смешивании разбавленных растворов нитрата серебра и хлорида натрия взятого в избытке, хлорид серебра не выпадает в осадок, а образуется коллоидный раствор.

Сначала составляем уравнение реакции в молекулярном и ионном виде:

AgNO₃ + NaCl → NaNO₃ + AgCl↓

Ag + + NO₃ — + Na + + Cl — → Na + + NO₃ — + AgCl↓

Основу коллоидных частиц золя AgCl составляют микрокристаллы малорастворимого хлорида серебра, которые называются агрегатами, обозначаются m (AgCl).

Эта реакция происходит при наличии избытка хлорида натрия, вследствие избирательной адсорбции Сl — , на поверхности агрегата возникает отрицательно заряженный слой из хлорид-ионов.

Cl — называются потенциалопределяющими ионами.

Агрегат вместе с потенциалопределяющими ионами, которые адсорбировались и вошли в кристаллическую решётку агрегата, являются частицами твердой фазы – ядра.

Обратите внимание на то, что потенциалопределяющими ионами могут быть ионы, которые достраивают кристаллическую решетку агрегата или содержатся в составе агрегата.

Под действием электростатических сил к поверхности ядра притягиваются ионы противоположного знака – противоионы. В данном случае – это ионы Na + .

Адсорбционный слой

Агрегат, ядро, адсорбционный слой образуют гранулу. Заряд гранулы поределяется знаком заряда потенциалопределяющих ионов (Сl — ), обозначается в правом верхнем углу.

Гранула имеет вид:

Так как концентрация противоионов около поверхности больше, чем в растворе, то остальная часть противоионов Na + слабее связана с ядром и под влиянием теплового движения диффундирует в сторону с меньшей концентрацией, образуя диффузионный слой проивоионов.

< m (AgC ) n Cl — (n – x) Na + > х- x Na +

Гранула вместе с диффузионным слоем образует мицеллу. Мицеллы золей электронейтральны.

Формула мицеллы:

< m (AgCl) n Cl — (n – x) Na + > х- x Na +

агрегат адсорбционный слой диффузионный слой

гранула

m ‑ количество молекул, входящих в состав агрегата;

n – количество потенциалопределяющих ионов;

(n – х) – количество противоионов, входящих в адсорбционный слой;

х – количество противоионов, входящих в диффузионный слой.

Содержание

Мицелла: строение, схема, описание и химическая формула
Способы получения коллоидных растворов
Конденсационные методы
Условия проведения химической конденсации
Строение мицеллы
Гидрозоль BaSO4
Запись мицеллы
Структурные части коллоидной частицы
Мицеллы поверхностно-активных веществ
Влияние концентрации на форму мицеллы
Виды мицелл
Алгоритм составления формулы мицеллы
📸 Видео

Видео:Схема строения мицеллыСкачать

Мицелла: строение, схема, описание и химическая формула

Коллоидные системы чрезвычайно важны в жизни любого человека. Это связано не только с тем, что практически все биологические жидкости в живом организме образуют коллоиды. Но и многие природные явления (туман, смог), почва, минералы, продукты питания, лекарственные средства тоже являются коллоидными системами.

Единицей таких образований, отражающих их состав и специфические свойства, принято считать макромолекулу, или мицеллу. Строение последней зависит от ряда факторов, но это всегда многослойная частица. Современной молекулярно-кинетической теорией коллоидные растворы рассматриваются в качестве частного случая истинных растворов, с более крупными частицами растворенного вещества.

Видео:МицеллаСкачать

Способы получения коллоидных растворов

Строение мицеллы, образующейся при возникновении коллоидной системы, отчасти зависит и от механизма этого процесса. Методы получения коллоидов делят на две принципиально разные группы.

Диспергационные методы связаны с измельчением довольно крупных частиц. В зависимости от механизма этого процесса различают следующие способы.

Размол. Может осуществляться сухим или мокрым способом. В первом случае твердое вещество сначала измельчают, а уже затем прибавляют жидкость. Во втором случае вещество смешивают с жидкостью, и только после этого превращают в однородную смесь. Размол проводят в специальных мельницах.
Набухание. Измельчение достигается благодаря тому, что частицы растворителя проникают внутрь дисперсной фазы, что сопровождается раздвиганием ее частиц вплоть до отрыва.
Диспергирование ультразвуком. Материал, подверженный измельчению, помещают в жидкость и действуют на него ультразвуком.
Диспергирование электрическим током. Востребовано при получении золей металлов. Проводится путем помещения в жидкость электродов из диспергируемого металла с последующей подачей на них высокого напряжения. В результате образуется вольтова дуга, в которой металл распыляется, а затем конденсируется в раствор.

Эти способы подходят для получения как лиофильных, так и лиофобных коллоидных частиц. Строение мицеллы осуществляется одновременно с разрушением исходной структуры твердого вещества.

Видео:СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛЫ - урок 1Скачать

Конденсационные методы

Вторая группа методов, основанная на укрупнении частиц, называется конденсационными. Этот процесс может основываться на физических или химических явлениях. К методам физической конденсации относят следующие.

Замена растворителя. Сводится она к переводу вещества из одного растворителя, в котором оно растворяется очень хорошо, в другой, растворимость в котором значительно ниже. В результате этого мелкие частицы объединятся в более крупные агрегаты и возникнет коллоидный раствор.
Конденсация из паров. В качестве примера можно назвать туманы, частицы которых способны оседать на холодных поверхностях и постепенно укрупняться.

К методам химической конденсации относят некоторые химические реакции, сопровождающиеся выпадением осадков комплексной структуры:

Видео:СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛЫ - урок 2Скачать

Условия проведения химической конденсации

Строение мицелл, образующихся в ходе этих химических реакций, зависит от избытка или недостатка участвующих в них веществ. Также для появления коллоидных растворов необходимо соблюдать ряд условий, предотвращающих выпадение в осадок труднорастворимого соединения:

содержание веществ в смешиваемых растворах должно быть низким;
скорость их смешивания должна быть невысокой;
один из растворов должен быть взят в избытке.

Видео:Как научиться составлять уравненияСкачать

Строение мицеллы

Основной частью мицеллы является ядро. Оно образовано большим числом атомов, ионов и молекул нерастворимого соединения. Обычно ядро характеризуется кристаллическим строением. Поверхность ядра имеет запас свободной энергии, позволяющей избирательно адсорбировать ионы из окружающей среды. Процесс этот подчиняется правилу Пескова, которое гласит: на поверхности твердого вещества преимущественно адсорбируются те ионы, которые способны достраивать его же кристаллическую решетку. Это возможно в том случае, если эти ионы родственные или сходные по природе и форме (размерам).

В ходе адсорбции на ядре мицеллы образуется слой положительно или отрицательно заряженных ионов, называемых потенциалопределяющими. Благодаря электростатическим силам полученный заряженный агрегат притягивает из раствора противоионы (ионы с противоположным зарядом). Таким образом, коллоидная частица имеет многослойное строение. Мицелла приобретает диэлектрический слой, построенный из двух типов противоположно заряженных ионов.

Видео:Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Гидрозоль BaSO4

В качестве примера удобно рассмотреть строение мицеллы сульфата бария в коллоидном растворе, приготовленном в избытке хлорида бария. Этому процессу соответствует уравнение реакции:

Малорастворимый в воде сульфат бария образует микрокристаллический агрегат, построенный из m-ного числа молекул BaSO₄. Поверхностью этого агрегата адсорбируется n-ное количество ионов Ва 2+ . Со слоем потенциалопределяющих ионов связано 2(n — x) ионов Cl — . А остальная же часть противоионов (2x) расположена в диффузном слое. То есть гранула данной мицеллы будет положительно заряженной.

Если же в избытке взят сульфат натрия, то потенциалопределяющими ионами будут ионы SO₄ 2- , а противоионами – Na + . В этом случае заряд гранулы будет отрицательным.

Этот пример наглядно демонстрирует, что знак заряда гранулы мицеллы напрямую зависит от условий ее получения.

Видео:СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛЫ - урок 4Скачать

Запись мицеллы

Предыдущий пример показал, что химическое строение мицелл и формула, его отражающая, определяется тем веществом, которое взято в избытке. Рассмотрим способы записи названия отдельных частей коллоидной частицы на примере гидрозоля сульфида меди. Для его приготовления в избыточное количество раствора хлорида меди медленно приливают раствор сульфида натрия:

Строение мицеллы CuS, полученной в избытке CuCl₂, записывается следующим образом:

Видео:СТРОЕНИЕ МИЦЕЛЛЫ - урок 3Скачать

Структурные части коллоидной частицы

В квадратных скобках записывают формулу труднорастворимого соединения, являющегося основой всей частицы. Ее принято называть агрегатом. Обычно число молекул, составляющих агрегат, записывают латинской буквой m.

Потенциалопределяющие ионы содержатся в избыточном количестве в растворе. Они располагаются на поверхности агрегата, а в формуле их записывают сразу за квадратными скобками. Число этих ионов обозначают символом n. Название этих ионов говорит о том, что их заряд определяет заряд гранулы мицеллы.

Гранула образована ядром и частью противоионов, находящихся в адсорбционном слое. Величина заряда гранулы равняется сумме зарядов потенциалопределяющих и адсорбированных противоионов: +(2n – x). Оставшаяся часть противоионов находится в диффузном слое и компенсирует заряд гранулы.

Если бы в избытке взяли Na₂S, то для образовавшейся коллоидной мицеллы схема строения имела бы вид:

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Мицеллы поверхностно-активных веществ

В том случае если концентрация поверхностно-активных веществ (ПАВ) в воде слишком высока, могут начать формироваться агрегаты из их молекул (или ионов). Эти укрупненные частицы имеют форму сферы и называются мицеллами Гартли — Ребиндера. Стоит отметить, что такой способностью обладают далеко не все ПАВ, а только те, у которых соотношение гидрофобной и гидрофильной частей оптимально. Это соотношение называется гидрофильно-липофильным балансом. Также немалую роль играет способность их полярных групп защищать углеводородное ядро от воды.

Агрегаты молекул ПАВ образуются по определенным законам:

в отличие от низкомолекулярных веществ, агрегаты которых могут включать различное число молекул m, существование мицелл ПАВ возможно со строго определенным числом молекул;
если для неорганических веществ старт мицеллообразования обусловлен пределом растворимости, то для органических поверхностно-активных веществ он определяется достижением критических концентраций мицеллообразования;
сначала в растворе увеличивается число мицелл, а затем происходит увеличение их размеров.

Видео:Химические уравнения. СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ: Как составлять химические уравнения? Химия 8 классСкачать

Влияние концентрации на форму мицеллы

На строение мицелл ПАВ оказывает влияние их концентрация в растворе. При достижении некоторых ее значений, коллоидные частицы начинают друг с другом взаимодействовать. Это приводит к изменению их формы следующим образом:

сфера превращается в эллипсоид, а затем в цилиндр;
высокая концентрация цилиндров ведет к формированию гексагональной фазы;
в некоторых случаях возникает ламелярная фаза и твердый кристалл (частицы мыла).

Видео:Составление уравнений реакций. 1 часть. 10 класс.Скачать

Виды мицелл

По особенностям организации внутренней структуры выделяют три типа коллоидных систем: суспензоиды, мицеллярные коллоиды, молекулярные коллоиды.

Суспензоидами могут быть необратимые коллоиды, а также лиофобные коллоиды. Эта структура характерна для растворов металлов, а также их соединений (различных оксидов и солей). Строение дисперсной фазы, образованной суспензоидами, не отличается от структуры компактного вещества. Она имеет молекулярную или ионную кристаллическую решетку. Отличие от суспензий заключается в более высокой дисперсности. Необратимость проявляется в способности их растворов после выпаривания образовывать сухой осадок, который невозможно превратить в золь простым растворением. Лиофобными их называют из-за слабого взаимодействия между дисперсной фазой и дисперсионной средой.

Мицеллярными коллоидами являются растворы, коллоидные частицы которых возникают при слипании дифильных молекул, содержащих полярные группы атомов и неполярные радикалы. Примером являются мыла и ПАВ. Молекулы в таких мицеллах удерживаются дисперсионными силами. Форма этих коллоидов может быть не только сферической, но и пластинчатой.

Молекулярные коллоиды вполне устойчивы без стабилизаторов. Их структурными единицами являются отдельные макромолекулы. Форма частицы коллоида может варьироваться в зависимости от свойств молекулы и внутримолекулярных взаимодействий. Так линейная молекула может образовывать стержень или клубок.

Видео:Как образуются мицеллыСкачать

Алгоритм составления формулы мицеллы

Мицелла – это структурная коллоидная частица дисперсной фазы.

Правила построения мицеллы:

1. Агрегатом является получающийся в ходе реакции осадок.

2. Потенциалобразующими ионами являются ионы, удовлетворяющие двум условиям:

3. Противоионами и ионами, образующими диффузионный слой, являются оставшиеся ионы вещества, которое находится в реакции в избытке или является стабилизатором.

4. Коэффициенты m, n, (n-x), x являются постоянными для любой мицеллы и численно не определены.

Сначала составляем уравнение реакции в молекулярном и ионном виде:

Ag + + NO₃ — + Na + + Cl — #8594; Na + + NO₃ — + AgCl#8595;

Ag + + Cl — #8594; AgCl#8595;

Основу коллоидных частиц золя AgCl составляют микрокристаллы малорастворимого хлорида серебра, которые называются агрегатами . обозначаются m (AgCl).

Эта реакция происходит при наличии избытка хлорида натрия, вследствие избирательной адсорбции Сl -. на поверхности агрегата возникает отрицательно заряженный слой из хлорид-ионов.

Cl — называются потенциалопределяющими ионами.

Гранула вместе с диффузионным слоем образует мицеллу. Мицеллы золей электронейтральны.

агрегат адсорбционный слой диффузионный слой

m #8209; количество молекул, входящих в состав агрегата;

n – количество потенциалопределяющих ионов;

(n –х) – количество противоионов, входящих в адсорбционный слой;

х – количество противоионов, входящих в диффузионный слой.

Задачи для самостоятельного решения:

1. Составить схему строения мицеллы золя гидроксида меди (II) в растворе хлорида меди.

2.Составить формулу мицеллы по уравнению: FeCL3 +3NaOH=Fe(OH)3+3NaCl

3. Золь иодида серебра получен при добавлении к раствору AgNO₃ избытка KI. Определить заряд частиц полученного золя и написать формулу его мицеллы.

4. Напишите формулу мицеллы сульфата бария, полученного сливанием одинакового объема сильно разбавленной серной кислоты и менее разбавленного раствора хлорида бария.

5. Золь сернокислого бария получен смешением равных объемов растворов Ва(NО3)2 иН2SО4. Написать формулу мицеллы.

6. Золь Аl(ОН)3 получен смешением равных объемов растворов АlCl3 и NaОН. Напсать формулу мицеллы золя.

Самостоятельная работа № 8

Тема 2.3. Растворы высокомолекуляр-ных соединений

Задания

1. Выполнение домашних заданий по теме 2.3

2. Составление конспекта по учебнику о высокомолекулярных соединениях. Их роль в природе, технологии пищевых и рыбных продуктов.

Порядок выполнения задания: составление конспекта о высокомолекулярных соединениях. Их роль в природе, технологии пищевых и рыбных продуктов.

Методические рекомендации по написанию конспекта представлены в самостоятельной работе № 4.

Список литературы

1. Белик В.В. Физическая и коллоидная химия: учебник для студ. учреждений сред. проф. образования – М.: «Академия», 2013. – 288 с.

2. Макаров А.Г. Теоретические и практические основы физической химии: учебное пособие/ А.Г. Макаров, М.О. Сагида, Д.А. Раздобреев; Министерство образования и науки Российской Федерации. — Оренбург: Оренбургский государственный университет, 2015. — 172 с. [Электронный ресурс]

3. Органическая и физколлоидная химия: практикум / сост. И.В. Васильцова, Т.И. Бокова, Г.П. Юсупова. — Новосибирск: Новосибирский государственный аграрный университет, 2013. — 155 с. [Электронный ресурс]