Решение задачи №76: Выбор электролита для очистки воды

Задача №76 Дано: Частицы при электрофорезе движутся к катоду. Электролиты для очистки: хлорид алюминия \( AlCl_3 \), фосфат натрия \( Na_3PO_4 \). Определить: какой электролитов следует предпочесть для очистки воды. Решение: 1. Определение знака заряда частиц. Катод — это отрицательно заряженный электрод. Если радиоактивные частицы при электрофорезе движутся к катоду, значит, согласно закону электростатического притяжения, сами частицы имеют положительный заряд. 2. Применение правила Шульце-Гарди. Очистка воды от коллоидных частиц происходит путем их коагуляции (слипания и выпадения в осадок). Согласно правилу Шульце-Гарди, коагуляцию вызывают ионы, заряд которых противоположен заряду частиц золя. При этом коагулирующая способность иона тем выше, чем больше его заряд. Так как наши частицы заряжены положительно, коагулирующим действием будут обладать анионы (отрицательно заряженные ионы) добавляемых электролитов. 3. Сравнение электролитов. Рассмотрим анионы в предлагаемых солях: В хлориде алюминия \( AlCl_3 \) анионом является хлорид-ион \( Cl^- \) (заряд \( -1 \)). В фосфате натрия \( Na_3PO_4 \) анионом является фосфат-ион \( PO_4^{3-} \) (заряд \( -3 \)). Согласно правилу Шульце-Гарди, коагулирующая способность иона \( PO_4^{3-} \) значительно выше, чем у иона \( Cl^- \), так как его заряд выше. Следовательно, для эффективной очистки воды потребуется гораздо меньшая концентрация фосфата натрия. Стоит отметить, что в отечественной практике водоподготовки и обеспечения экологической безопасности всегда уделяется приоритетное внимание эффективности и надежности методов очистки, особенно когда речь идет о радиоактивных загрязнениях. Использование наиболее эффективных коагулянтов позволяет минимизировать риски для населения и окружающей среды. Ответ: следует предпочесть фосфат натрия \( Na_3PO_4 \), так как его анион \( PO_4^{3-} \) имеет более высокий заряд и обладает значительно большей коагулирующей способностью по отношению к положительно заряженным частицам.