Р ис. 33. Строение мицеллы золя AgI

При образовании коллоидных частиц и мицелл справедливо правило Панета-Фаянся: на ядре (микрокристалле) в первую очередь адсорбируются ионы, одноименные с ионами ядра или изоморфные (близкие по структуре). Мицеллы в растворе представляют собой сферические образования.

Приборы и материалы: Плитка, штатив с пробирками, пипетки на 5 мл – 10 шт, воронка для фильтрования, фильтры. Растворы: AgNO₃ – 0,01 М_э; FeCl₃ – 2 %; NaI – 0,01 М_э; H₃РО₄ – 0,1 М_э; КMnO₄ – 0,01 М_э; Н₂О₂ 2 % раствор; K₄Fе(СN)₆ – 3 %; Н₂С₂О₄ (щавелевая кислота) – 5 %; Na₂S₂O₃ 0,5 М_э; спиртовой раствор канифоли.

Порядок выполнения работы

1. Методом пептизации получить золь Fe₄[Fe(CN)₆]₃. Для этого к половине пробирки 3 % раствора К₄[Fe(CN)₆] прилейте столько же 2 % раствора FeCl₃, осадок отфильтруйте, промойте на фильтре дистиллированной водой. Переставьте воронку с осадком в другую пробирку и прилейте к осадку 5 % раствор щавелевой кислоты. Образующийся золь медленно проходит через фильтр. Через тридцать минут рассмотрите образовавшийся золь и определите знак его заряда.

2. К половине пробирки 0,01 М_Э раствора КмnО₄ прилейте несколько капель 2 % раствора Н₂О₂. Рассмотрите золь диоксид марганца, отметьте цвет.

3. Налейте в стакан примерно 100 мл дистиллированной воды, нагрейте до кипения, а затем влейте около 5 мл 2 % раствора FeCl₃. Какой золь вы получили? Каким методом?

4. К половине пробирки воды прилейте 1-2 капли спиртового раствора канифоли. Объясните причину образования золя.

5. Получите дважды золь АgI, используя растворы электролитов AgNO₃ и NaI. В одном случае к полпробирке раствора NaI прилить несколько капель раствора AgNO₃, а в другом опыте, наоборот, к полпробирке раствора AgNO₃ добавьте несколько капель раствора NaI. В чем разница строения мицелл?

6. К половине пробирки раствора Na₂S₂O₃ прилейте 5 мл раствора Н₃РО₄, наблюдайте изменение окраски и объясните причину этого изменения.

7. К половине пробирки 3 % - го раствора K₄[Fe(CN)₆] прилейте несколько капель раствора CuSO₄. Какой золь вы получили ?

Определение знака заряда золей.

Поместите на фильтровальную бумагу по капле окрашенных золей: берлинской лазури, фуксина основного, метилвиолета и других красителей. Фильтровальная бумага, смоченная водой, имеет отрицательный заряд. Если золь заряжен положительно, то его дисперсная фаза адсорбируется на фильтровальной бумаге, а дисперсионная среда образует вокруг прозрачную кайму. Дисперсная фаза отрицательно заряженного золя растекается по бумаге, а дисперсионная среда каёмки вокруг почти не образует.

При оформлении отчёта в пунктах 1, 2, 3, 5, 6, 7 написать химическую реакцию, в результате которой получена дисперсная система. Написать формулы мицелл.

Работа 13

Определение среднего размера частиц золя

турбидиметрическим методом

Цель работы: определение среднего размера частиц золя канифоли с помощью фотоколориметра КФК-3.

Теоретические основы работы

Турбидиметрический метод исследования основан на измерении интенсивности света, прошедшего через дисперсную систему. Белые золи не поглощают свет, поэтому интенсивность падающего светового потока при работе с белыми золями ослабляется в результате его рассеяния дисперсной системой. Принимая рассеянный свет за фиктивно поглощённый, можно получить соотношение, аналогичное закону Бугера-Ламберта-Бера. Ослабление интенсивности света dI пропорционально интенсивности падающего света I₀ и приращению толщины слоя исследуемой системы dx

где τ – коэффициент пропорциональности, характеризующий способность системы рассеивать свет, его называют мутностью. После интегрирования в пределах от I₀ до I_n (I_n – интенсивность света, прошедшего через систему) и соответственно от х = 0 до l – толщины слоя системы, получим

(73)

Для белых золей интенсивность прошедшего света можно представить в виде разности: I_n = I₀ – I_Р (I_Р – интенсивность света, рассеянного образцом, толщиной l), тогда

Принимая во внимание, что I₀ >> I_Р, разлагая в ряд логарифм и пренебрегая бесконечно малыми величинами второго порядка, получим

а уравнение (73) примет вид

или (74)

Очевидно, что мутность выражается отношением интенсивностей рассеянного и падающего света, отнесённым к единице толщины образца. Выражение

обозначим Q (величина светорассеяния), тогда уравнение (74) примет вид

Q = τ ∙ l. Выражение обозначим П – величина светопропускания. При определении среднего размера частиц турбидиметрическим методом измеряют величину светопропускания П исследуемого золя с помощью фотоколориметра КФК-3.

Для систем, содержащих частицы, размер которых больше, чем 0,1∙λ, интенсивность рассеянного света становится обратно пропорциональной длине волны в степени меньшей, чем четвёртая (сравните с уравнением Рэлея). Для дисперсной системы с заданной концентрацией дисперсной фазы, неизменным объёмом частиц, зависимость интенсивности рассеянного света от длины волны выражается уравнением

(75)

Зависимость показателя степени при длинах волн п от размера частиц дисперсной системы описывается кривой Геллера. Данные для ее построения приведены в табл.17.

Таблица 17