Опыт № 4. Взаимная коагуляция.

Приборы: пробирки, штатив для пробирок

Реактивы: 0,05 М раствор иодида калия , 0,05 М раствор нитрата серебра

Выполнение опыта. Взять две пробирки. В первую пробирку налить 5 мл раствора иодида калия и добавить несколько капель раствора нитрата серебра. Во вторую налить 5 мл раствора нитрата серебра и несколько капель раствора иодида калия. Получили коллоидные растворы, отличающиеся строением и зарядом гранулы.

Напишите уравнение реакции взаимодействия раствора иодида калия с раствором нитрата серебра.

Составьте формулы гранул при избытке и недостатке раствора нитрата серебра.

Полученные коллоидные растворы с противоположно заряженными гранулами слить в одну пробирку. Выпадает явный осадок, подтверждающий взаимную коагуляцию.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение коллоидной системы. Назовите особенности коллоидного состояния.

2. Какое строение имеет двойной электрический слой?

3. Каково строение мицеллы?

4. Назовите основные методы получения коллоидных систем.

5. В чем сущность получения золей методом пептизации?

6. Что такое коагуляция? Какие факторы вызывают коагуляцию?

7. Дайте определение порога коагуляции.

8. Порог коагуляции отрицательно заряженного гидрозоля сульфида серебра под действием хлорида калия равен моль/л. С помощью правила Шульце – Гарди рассчитайте пороги коагуляции, вызываемой следующими электролитами: , , , , .

Лабораторная работа № 4. Определение адсорбционной активности глинистой фракции грунта в статических условиях.

Грунты – это трехфазные дисперсные системы, которые являются естественными ионообменными материалами. Твердая фаза грунтов представлена минеральными частицами и частицами органических соединений. Всякая дисперсная система обладает определенной поверхностной энергией, измеряемой произведением поверхностного натяжения, имеющегося на границе раздела двух фаз, на суммарную величину поверхности всех частиц дисперсной фазы.

,

где Е – свободная поверхностная энергия; – поверхностное натяжение; – площадь поверхности раздела фаз.

В большой зависимости от величины удельной поверхности и поверхностной энергии находится поглотительная способность грунтов. Экспериментально была изучена и показана огромная роль, которую играет поглотительная способность грунтов в процессах их укрепления.

Сумму поглощенных катионов, выраженную в миллиэквивалентах на 100 г грунта, называют емкостью поглощения или емкостью обмена.

Обменные реакции в грунтах и состав поглощенных катионов обусловливают резкие изменения структуры грунтов, их прочности и физических свойств, важных в строительном отношении. Поэтому изучение ионообменных реакций в грунтах приобретает исключительно важное теоретическое и практическое значение при разработке и осуществлении различных методов укрепления грунтов.

Ионообменный процесс проводят в статических или динамических условиях. В статическом режиме к некоторому количеству грунта добавляют раствор электролита и оставляют стоять до достижения равновесия. Затем грунт отделяют от раствора, определяя обменную способность грунта.

В динамическом режиме грунт помещают в колонку. Пропускают раствор электролита до уравнивания концентрации исходного раствора и раствора элюента.

Цель работы: изучение адсорбционных и ионообменных процессов на глинистой фракции грунта.

Приборы: конические колбы на 250 мл, цилиндр на 100 мл, глинистая фракция грунта в воздушно-сухом состоянии, химические стаканы, воронки, бумажные фильтры, бюретки, пипетки на 5 мл.

Реактивы: растворы соли никеля с концентрациями – 0,05; 0,1; 0,2 и 0,5 моль/л, аммиачный буферный раствор (рН=10), индикатор – мурексид, 0,025 М раствор трилона Б (натриевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты).

Выполнение работы. Адсорбция ионов никеля проводится в статических условиях. В четыре сухие и пронумерованные колбы поместить по 10 г глинистой фракции грунта. Отмерить цилиндром и внести в колбы по 50 мл раствора соли никеля следующих концентраций: в первую – 0,05 М, во вторую – 0,1 М, в третью – 0,2 М и четвертую – 0,5 М.

Закрыть колбы пробками и перемешать содержимое колб с помощью специального встряхивателя в течение 20 мин. После этого растворы отфильтровать в отдельные, пронумерованные колбочки. Количество адсорбированных ионов никеля грунтом можно узнать, проанализировав количество никеля, оставшегося в фильтрате.

Для этого в отдельные колбы взять по 5 мл каждого фильтрата, добавить по 5 мл аммиачного буферного раствора и индикатор мурексид. Полученную смесь оттитровать 0,025 М раствором трилона Б прибавляя его по каплям из бюретки до появления сиреневого окрашивания. Результаты титрования занести в таблицу 4.4.

Таблица 4.4. Расчет величины адсорбции

№ п/п	С0, моль/л	, мл	Ср, моль/л
1	0,05
2	0,1
3	0,2
4	0,5

Концентрацию ионов никеля рассчитать по формуле:

,

где С – концентрация ионов никеля в растворе, моль/л; - концентрация трилона Б 0,025 М; - объем трилона Б, пошедший на титрование, мл; - объем пробы раствора никеля на титрование, мл.

Используя полученные данные, постройте изотерму адсорбции, откладывая по оси абсцисс значения , а по оси ординат значение (где - масса адсорбента, г).

Зависимость адсорбции от концентрации растворенного вещества выражается эмпирическим уравнением Фрейндлиха:

где к и - постоянные величины, определяемые опытным путем.

Для нахождения постоянных величин прологарифмируем уравнение, получим

.

Полученное уравнение имеет вид прямой линии. Отрезок на оси абсцисс от начала координат до начала прямой дает величину к, а тангенс угла наклона прямой дает величину .