Лабораторная работа №7 Исследование коагуляции золей электролитами

Цель работы: проверить правило Шульца-Гарди; изучить возможность защиты золей от коагуляции.

Различают два типа устойчивости дисперсных систем: агрегативную - способность сохранять во времени стабильность дисперсность и кинетическую (или седиментационную) - способность сохранять неизменным распределение по объему частиц дисперсной фазы.

Для придания стойкости коллоидным системам их стабилизируют. Возможна ионная стабилизация связанная с образованием двойного электрического слоя (в ионногенных средах) или адсорбционно-сольватная - за счет адсорбци ПАВ и сольваьации. В некоторых случаях возможно образование упругих и механически-прочных пленок (структурно-механический фактор стабилизации). Нарушение агрегативной устойчивости по различным при чинам вызывает самопроизвольное (спонтанное) разделение коллоидной системы на дисперсную фазу и дисперсионную среду - коагуляцию. Коагляция может вызываться изменением состава и концентрации раствора электролита, температуры; перемешиванием, ультразвуком и т.п. У ионстабилизированных лиофобных золей коагуляцию можно вызывать добавлением электролитов. Наименьшее количество электролита, которое вызывает за определенный интервал времени явную коагуляцию определенного объема золя, называется порогом коагуляции γ_с (ммоль/дм³ или г/100 см³).Явная коагуляция сопровождается изменением окраски, появлением мути или выпадением осадка.

(.1)

где С_э - концентрация электролита, моль/дм³ ;

V_э - объем электролита, который вызывает коагуляцию, дм³ ;

V - общий объем, дм³.

Величина, обратная порогу коагуляции, характеризует коагулирующую способность электролита. Согласно правила Шульца-Гарди коагуляцию вызывают ионы, противоположные по знаку заряду коллоидной частицы, и коагулирующая способность возрастает в некоторой высокой степени их заряда z.

По теории ДЛФО . Ионы Н₃О⁺, ОН^- и ионы органических соединений имеют коагулирующую способность значительно большую соответствующей их заряду. При одинаковой величине заряда коагулирующая способность возрастает при увеличении размера иона.

Добавление к золю высокомолекулярного соединения повышается его агрегативная устойчивость. Защитное действие полимеров имеет специфический характер и зависит от химической природы золя и ВМС, от размера и заряда коллоидных частиц, рН среды.

Ход работы

Коагуляция золя электролитами

В три чистых сухих колбы емкостью 100 см³ налить пипеткой по 20 мл золя (по указанию преподавателя), потом в каждую осторожно по каплям добавлять из бюретки один из растворов электролита до появления первых признаков коагуляции (раствор электролита необходимо выбирать в зависимости от знака заряда коллоидной частицы золя). Результаты наблюдений занести в таблицу.

Раствор электролита	Концентрация раствора	Объем электролита, вызвавший коагуляцию, см3	Объем электролита, пересчитанный на концентрацию 0,01 н, см3

На основе полученных данных строят график зависимости в логарифмических координатах объема электролита, пересчитанного на 0,01 н концентрацию, от заряда иона коагулятора. По тангенсу угла наклона определяют степень, в которую возводится заряд коагулирующего иона, по правилу Шульца-Гарди.

Защитное действие желатина при коагуляции золя

Наливают в 10 пробирок по 5 см³ золя, потом добавляют в каждую возрастающее количество раствора желатина и воду в соответствии с таблицей.

Общий объем смеси в каждой пробирке должен быть 9 см³. Далее в первые девять пробирок добавляют по 1 см³ 10 %-ного раствора NaCl, десятую оставляют для контроля.

Обозначают в таблице номера пробирок, в которых началась коагуляция. На основе полученных данных рассчитывают минимальное количество сухого желатина, необходимое для защиты 1 дм³ золя от коагуляции 10 %-ным раствором NaCl.

Состав смеси, мл	Номер пробирки
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Золь	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
0,05 %-ный раствор желатина	0,0	0,5	1,0	2,0	3,0	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0
0,1 %-ный раствор желатина	0,0	0,0	0,0	0,0	0,0	2,0	3,0	3,5	4,0	0,0
Вода дистиллированная	4,0	3,5	3,0	2,0	1,0	2,0	1,0	0,5	0,0	5,0
Необходимое количество сухого желатина, мг