, Ммоль/л
При коагуляции электролитов существует ряд общих правил.
- Коагулирующим действием обладает не весь электролит, а только тот ион, который имеет заряд, противоположный заряду коллоидной частицы. Например, на отрицательно заряженные частицы золя кремневой кислоты, коагулирующие действие оказывают катионы.
- Коагулирующая способность иона тем больше, чем выше его заряд, тем сильнее выражена его коагулирующая способность и тем ниже порог коагуляции (правило Шульце - Гарди).
Значение порогов коагуляции для одно-, двух-, трех-, четырехвалентных ионов относятся как 1 (1/2)6: (1/3)6 : (1/4)6 или 1:0,016:0,0013:0,00024. Но порог коагуляции является относительной характеристикой устойчивости золя по отношению к данному электролиту, так как он зависит от:
природы коагулируемого золя;
природы иона коагулятора;
концентрации золя.
- Для ионов с одинаковым зарядом коагулирующая способность возрастает с увеличением радиуса иона. По коагулирующей способности катионы щелочных металлов можно расположить в следующий лиотропный ряд:
Различие в действии этих ионов объясняется их гидратационной способностью.
Коагуляцию можно наблюдать и в том случае, если к одному золю добавить другой золь с противоположным зарядом (взаимная коагуляция). Взаимную коагуляцию можно наблюдать и в грунтах. Частицы песка и глины, а также все глинистые минералы, входящие в состав грунтов имеют мицеллярное строение.
Растворы солей, образованные слабыми основаниями и сильными кислотами, подвергаются гидролизу и образуют коллоидный раствор с положительно заряженной гранулой. Гранула частиц грунта имеет отрицательный заряд. При попадании таких растворов в грунт, происходит взаимная коагуляции. Рассмотрим пример.
Грунт имеет следующее строение гранулы
В растворе сульфата алюминия гранула имеет строение
.
Вследствие взаимной коагуляции происходит оседание частиц грунта совместно с осадком гидроксида алюминия.
Выполнение работы.
Опыт № 1. Получение золя фенолфталеина методом замены растворителя.
Приборы: пробирки
Реактивы: 2% спиртовый раствор фенолфталеина, дистиллированная вода
Выполнение опыта. В пробирку налить 10 мл воды и добавить по каплям 2% спиртовый раствор фенолфталеина. Полученный раствор энергично перемешать. Образуется опалесцирующий золь. Объяснить, что происходит при образовании золя.
Опыт № 2. Получение золя гидроксида железа методом пептизации.
Приборы: пробирки, воронки, фильтры
Реактивы: 10%
и насыщенный растворы хлорного железа
,
10% раствор гидроксид натрия
Выполнение опыта. В пробирку налить 5 мл 10% раствора хлорного железа и добавить по каплям гидроксида натрия до образования осадка гидроксида железа. Полученную взвесь отфильтровать. Полученный осадок перенести в пробирку с 2 мл насыщенного хлорного железа и нагреть до кипения. Наблюдать изменение окраски раствора и исчезновение осадка.
Записать уравнение реакции получения гидроксида железа.
Составить формулу строения мицеллы гидроксида железа.
Опыт № 3. Коагуляция золей электролитами.
Приборы: пробирки, бюретки
Реактивы:
коллоидный
раствор гидроксида железа
,
0,005 М раствор хлорида натрия
,
0,005 М раствор сульфата натрия
,
0,005 М раствор фосфата натрия
Количественной характеристикой процесса коагуляции является величина порога коагуляции. Порог коагуляции определяют по помутнению золя при сопоставлении контрольной и исследуемой пробирок.
Выполнение опыта. Для определения порога коагуляции золя в четыре пробирки налить по 5 мл коллоидного раствора гидроксида железа. Из бюретки медленно по каплям прилить в первую пробирку 0,005 М раствора хлорида натрия, во вторую – 0,005 М раствор сульфата натрия, в третью – 0,005 М раствор фосфата натрия, четвертая пробирка – контрольная. Коагуляцию отметить, сравнивая контрольную и исследуемую пробирки.
Результаты записать в таблицу 3.3.
Таблица 3.3. Расчет значений порога коагуляции
Электролит |
Концентрация электролита, моль/л |
Коагулирующий ион |
Порог коагуляции, ммоль/л |
|
0,005 |
|
|
|
0,005 |
|
|
|
0,005 |
|
|
По полученным данным для каждого электролита вычислить порог коагуляции по формуле
,
ммоль/мл
где ПК – порог
коагуляции, ммоль/мл;
- концентрация электролита, моль/мл;
- объем электролита, мл;
- объем коллоидного раствора, мл.
Определите коагулирующую способность ионов путем вычисления отношения порогов коагуляции двух электролитов, сравнивая коагулирующую способность одного иона по сравнению с другим.