Истинные и псевдо-коллоиды

Август 7, 2022

Главная
Химия
Истинные и псевдо-коллоиды

Содержание

2. Содержание лекции Истинные и псевдоколлоиды: определение, условия образования. Условия образования истинных коллоидов для случая моноядерного гидролиза.
3. Простейшая модель строения коллоидной частицы Коллоидные частицы, агрегаты которых состоят из радионуклидов, называются истинными радиоколлоидами. Если
4. Для оценки возможности образования истинных коллоидов необходимо провести анализ термодинамических равновесий в системе осадок труднорастворимого соединения
5. Если растворимость меньше общей концентрации металла в растворе (Сp C0 расствор является ненасыщенным и образования истинных
6. Уравнение растворимости для гидроксида металла со стехиометрической формулой M(OH)z будет иметь вид: где Kw = h
7. N = z, 0 ≤ i ≤ N СLj = 0 Кривые растворимости (1) и осаждения
8. N > z, 0 ≤ i ≤ N. СLj = 0 Кривые растворимости (1) и осаждения
9. рНо – величина рН начала образования гидроксида. С0 – начальная или общая концентрация металла в растворе,
10. Кривые растворимости гидроксида Zr, рассчитанные с учетом образования гидроксокомплексов(2) и без учета образования гидроксокомплексов(1). Концентрация Zr
11. Концентрация циркония, моль/л: 1-5,5·10-5; 2- 1,9·10-3 Доля истинных коллоидов циркония
12. 1. Раствор по отношению к радионуклиду является ненасыщенным (C0 2. Раствор содержит примесные элементы, для которых
13. Сорбция гидроксидами металлов: Катионный обмен Анионный обмен Молекулярная сорбция В предположении, что коллоидными частицами примесных элементов
14. К 1925 году обозначились две точки зрения на коллоидное состояние микрокомпонентов – радионуклидов: Впервые высказанная Панетом
15. Гетерогенное зародышеобразование является процессом термодинамически более выгодным, чем гомогенное, и должно ему предшествовать, особенно для ультраразбавленных
16. Ультрамикрочастицы имеют размер 20-40 Å, включают в себя до 103 атомов. Микрочастицы размером в 0,n мкм.
17. Выводы Дано определение истинных и псевдоколлоидов. Проанализирована термодинамическая возможность образования истинных коллоидов на примере гидроксидов металлов.
19. Скачать презентацию

Слайд 2

Содержание лекции
Истинные и псевдоколлоиды: определение, условия образования. Условия образования истинных

коллоидов для случая моноядерного гидролиза.
Природа процессов, приводящих к образованию псевдоколлоидов. Современные взгляды на природу радиоколлоидов. Роль процессов коллоидообразования в радиохимии и химической технологии.

Слайд 3

Простейшая модель строения коллоидной частицы
Коллоидные частицы, агрегаты которых состоят из радионуклидов,

называются истинными радиоколлоидами.
Если радионуклид занимает любое место в двойном электрическом слое (потенциалопределяющих ионов или противоионов) и не входит в состав агрегата, то он образует псевдоколлоид.

Истинные и псевдоколлоиды

Слайд 4

Для оценки возможности образования истинных коллоидов необходимо провести анализ термодинамических равновесий

в системе осадок труднорастворимого соединения MnLz – водный раствор.
a – активность.
В случае разбавленных растворов, при t = const можно перейти к произведению растворимости

Истинные коллоиды

Слайд 5

Если растворимость меньше общей концентрации металла в растворе (Сp < C0),

то раствор является пересыщенным и образование истинных коллоидов является термодинамически вероятным. При Сp > C0 расствор является ненасыщенным и образования истинных коллоидов ожидать не следует.

Термодинамическая вероятность образования осадка MnLz

Слайд 6

Уравнение растворимости для гидроксида металла со стехиометрической формулой M(OH)z будет иметь

вид:
где Kw = h ·[OH-], h – концентрация [H+], ПРГ – произведение растворимости M(OH)z.
Доля истинных коллоидов в растворе в зависимости от рН (для гидроксидов) или от концентрации лиганда в растворе:

Условия образования осадков гидроксидов для случая моноядерного гидролиза

Слайд 7

N = z, 0 ≤ i ≤ N СLj = 0

Кривые растворимости (1) и осаждения (2) для неамфотерного гидроксида

Слайд 8

N > z, 0 ≤ i ≤ N. СLj = 0

Кривые растворимости (1) и осаждения (2) для амфотерного гидроксида

Слайд 9

рНо – величина рН начала образования гидроксида. С0 – начальная или

общая концентрация металла в растворе, моль/л. При рН ≤ рНо раствор является ненасыщенным (Ср > C0) и коллоидные частицы гидроксида металла не образуются (αИК = 0). При рН ≥ рНо раствор становится пересыщенным (Ср ≤ C0) и начинаетя образование коллоидных частиц гидроксида металла (αИК ≥ 0). Осадки амфотерного гидроксида металла растворимы в щелочах за счет образования отрицательно заряженных гидроксокомплексов (M(OH)zz-i, где i > z), полное растворение осадка произойдет при рН = рНк – величина рН конца растворения осадка гидроксида. При рН = рНк Ср = C0 и αИК = 0.
Точка минимума кривой растворимости и максимума кривой осаждения и максимума доли молекулярной формы гидроксокомплекса в растворе является единственной, соответствует рНит.
Сmin –минимальная концентрация металла, ниже которой осаждения гидроксида металла не происходит при любых значениях рН раствора.
В области II существует термодинамическая вероятность существования в растворе самостоятельной фазы гидроксида металла. В области I радионуклид существует в растворе только в ионодисперсном состоянии.

Анализ кривых растворимости

Слайд 10

Кривые растворимости гидроксида Zr, рассчитанные с учетом образования гидроксокомплексов(2) и без

учета образования гидроксокомплексов(1). Концентрация Zr в растворе, моль/л: 5,5·10-5 (3), 1,9·10-3 (4).

Кривые растворимости гидроксида циркония

Слайд 11

Концентрация циркония, моль/л: 1-5,5·10-5; 2- 1,9·10-3
Доля истинных коллоидов циркония

Слайд 12

1. Раствор по отношению к радионуклиду является ненасыщенным
(C0 < Cp).
2.

Раствор содержит примесные элементы, для которых существует термодинамическая вероятность образования истинных коллоидов: C’0 > C’p, где ’ – признак примесного элемента).
3. Образовывание псевдорадиоколлоидов происходит в результате сорбции ионодисперсных форм радионуклида поверхностью коллоидных частиц примесных элементов.

Условия образования псевдоколлоидов

Слайд 13

Сорбция гидроксидами металлов:
Катионный обмен
Анионный обмен
Молекулярная сорбция
В предположении, что коллоидными частицами примесных

элементов сорбируются только акваионы и гидроксокомплексы, доля радионуклидов в форме псевдоколлоидов (αПК) :
где - брутто сорбционное отношение;
- брутто сорбция

Алгоритм расчета доли псевдоколлоидов

Слайд 14

К 1925 году обозначились две точки зрения на коллоидное состояние микрокомпонентов

– радионуклидов:
Впервые высказанная Панетом в 1913 году заключалась в том, что радиоэлементы (изучавшиеся в то время Po, Bi, Pb) могут образовывать истинные коллоидные растворы.
Коллоидное поведение изотопов Po, Bi, Pb в растворах объясняется их адсорбцией на случайных загрязнениях (коллоиды гидроксидов, кремниевая кислота, пыль и т.п.). Приверженцем этого взгляда был Зигмонди.

Определение природы коллоидов

Слайд 15

Гетерогенное зародышеобразование является процессом термодинамически более выгодным, чем гомогенное, и должно

ему предшествовать, особенно для ультраразбавленных растворов.
Чем ближе физико-химические свойства вещества подложки и вещества, выделяющегося в твердую фазу, тем будет меньше работа образования зародыша. При выделении твердой фазы на поверхности, состоящей из этого же вещества, работа образования зародыша будет минимальной.
Процессы гетерогенного зародышеобразования могут протекать как на подложках, специально внесенных в раствор, и стенках сосуда, и на присутствующих в растворе загрязнениях. В этом случае мы имеем дело с образованием псевдоколлоидов.
Псевдоколлоиды данного типа можно назвать конденсационными псевдоколлоидами. Они должны отличаться от псевдоколлоидов "обычного типа", т.е. адсорбционных псевдоколлоидов, резким снижением обратимости адсорбции.
В концентрированных растворах образование твердой фазы вследствие больших пересыщений (С0 >> Cmin) происходит обычно очень быстро и поэтому, как правило, преобладают процессы гомогенного зародышеобразования.

Современные взгляды на природу радиоколлоидов

Слайд 16

Ультрамикрочастицы имеют размер 20-40 Å, включают в себя до 103 атомов.
Микрочастицы

размером в 0,n мкм.
Макрочастицы размером в десятки микрометров, собирающиеся во флокулы.
Ультрамикрочастицы длительно сохраняют свою индивидуальность в объеме микрочастиц, микрочастицы - в объеме макрочастиц, а макрочастицы - в объеме флокул.

Схема иерархической структуры геля гидроксида железа

Атомы железа в составе таких полимерных цепей ультрамикрочастиц могут быть замещены атомами примеси (М) с образованием оловой или оксо-связи, образуя гетерополиядерные гидроксокомплексы:

Процессы образования труднорастворимых соединений

Слайд 17

Выводы
Дано определение истинных и псевдоколлоидов.
Проанализирована термодинамическая возможность образования истинных

коллоидов на примере гидроксидов металлов.
Проведен анализ кривых растворимостиамфотерных и неамфотерных гидроксидов металлов в отсутствии процессов комплексообразования.
Рассмотрены процессы, приводящие к образованию псевдоколлоидов.
Показано, что условиями образования псевдоколлоидов являются возможность образования истинных коллоидов примесными элементами и сорбция на них целевого компонента.
Рассмотрены современные взгляды на образование радиоколлоидов, в том числе гетерополиядерных гидроксокомплексов.

Истинные и псевдо-коллоиды

Содержание

Содержание лекции Истинные и псевдоколлоиды: определение, условия образования. Условия образования истинных

Простейшая модель строения коллоидной частицыКоллоидные частицы, агрегаты которых состоят из радионуклидов,