Устойчивость коллоидных растворов

Различают кинетическую и агрегатную устойчивость коллоидных систем. Кинетическая устойчивость связана со способностью частиц дисперсной фазы к самопроизвольному тепловому движению в растворе, которое известно под названием броуновского движения. Такое хаотичное движение частиц препятствует их соединению. Обычно коллоидные растворы кинетически устойчивы, и разрушение их наступает только после того, как нарушается агрегатная устойчивость раствора.

Агрегатная устойчивость обусловлена тем, что на поверхности коллоидных частиц имеет место адсорбции ионов (молекул) из окружающей среды.

Вещество, адсорбирующееся на ядрах частиц и повышающее устойчивость коллоидных растворов, называется стабилизатором. При ионном стабилизаторе вокруг ядер мицелл возникают двойные электрические слои, затрудняющие их объединение. При молекулярном стабилизаторе на адсорбированных молекулах за счет межмолекулярных сил взаимодействия возникают сольватные оболочки (слои) из молекул дисперсионной среды, мешающие объединению частиц.

Разрушение коллоидных растворов

Процесс укрупнения коллоидных частиц, приводящий к уменьшению степени дисперсности диспергированного вещества, называется коагуляцией. Коагуляция, или слипание частиц, приводит к осаждению (седиментации) крупных агрегатов в виде осадка.

Снижение устойчивости коллоидных систем вызывают введением электролитов, которые изменяют структуру диффузного слоя ионов. Причем коагулирующим действием в электролите обладают только те ионы, (коагуляторы), которые несут заряд, по закону одноименной с зарядом противоиона коллоидной частицы. Коагулирующее действие иона коагулятора тем больше, чем больше его заряд.

Коагуляция – самопроизвольный процесс, возникающий из-за стремления системы перейти в состояние с более низкой поверхностной энергией и более низким значением изобарного потенциала. Процесс седиментации скоагулированного вещества также протекает самопроизвольно. Коагуляция может быть обусловлена различными причинами, наиболее эффективно действие электролитов. Минимальная концентрация электролита в растворе, вызывающая коагуляцию, называется порогом коагуляции. Коагуляция также возникает при смещении двух золей с различными знаками зарядов частиц. Это явление называется взаимной коагуляцией.

Оптические свойства коллоидных растворов

Если рассматривать с боку на темном фоне путь светового луча, проходящего через совершенно прозрачный коллоидный раствор, то луч становится видимым. Этот оптический эффект называется конусом Тиндаля. Он обусловлен рассеянием света частицами дисперсной фазы коллоидного раствора. Благодаря явлению Тиндаля можно отличить коллоидные растворы от истинных, которые являются оптически «пустыми».

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие системы называются дисперсными?

2. Какие методы получения коллоидных растворов вы знаете?

3. Какие свойства коллоидных систем вам известны?

4. К водному раствору медленно прилили избыток водного раствора . Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд коллоидной частицы (гранулы) и ионы, которые при добавлении в раствор, могут вызывать коагуляцию.

5. К водному раствору медленно прилили раствор соляной кислоты. Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд гранулы и ионы, которые при добавлении в раствор могут вызывать коагуляцию.

6. К водному раствору BaCl₂ медленно прилили избыток водного раствора . Образовался коллоидный раствор. Составьте схему мицеллы, укажите заряд гранулы и ионы, которые при добавлении в раствор могут вызывать коагуляцию.

Ход работы.

Опыт № 1. Получение золя гидролиза железа (III)

А. Методом конденсации

В стаканчик налить 30 мл дистиллированной воды, нагреть до кипения. В кипящую воду медленно прибавить 18–20 капель раствора хлорида железа (III) до получения коллоидного раствора гидроксида железа (III) красно-коричневого цвета.

Написать уравнения гидролиза хлорида железа (III) в ионно-молеку­ляр­ном и молекулярном виде. Почему не наблюдается осадка гидроксида железа (III). Написать химическую формулу мицеллы золя гидроксида железа (III), учитывая, что потенциалобразующие ионы дает хлор окись железа, образующаяся по уравнению:

Указать составные части мицеллы. Гидрозоль оставить для выполнения опытов 2 и 3.

Б. Метод пептизации

К 10 каплям раствора хлорида железа (III) добавить 1–2 капли раствора гидроксида натрия. Дать осадку отстояться и отметить его цвет. Осторожно слить раствор с осадка. К осадку прилить 3–4 капли раствора хлорида железа (III). Содержимое пробирки нагреть до кипения. Сравнить цвет образующегося раствора с цветом коллоидного раствора гидрозоля гидроксида железа (III), полученного методом конденсации.

Опыт № 2. Изучение оптических свойств коллоидных растворов

Взять пробирки с раствором гидрозоля железа (III), полученным в опыте № 1 и раствором хлорида натрия, который является истинным.

Освещать емкости с растворами фонарём сбоку.

В каком из растворов виден след проходящего пучка света? О чем свидетельствует этот эффект?

Опыт № 3. Коагуляция золей электролитами

Коллоидный раствором гидрооксида железа (III), полученный в опыте № 1, поместить в две пробирки. В первую пробирку добавить 5–6 капель раствора сульфата алюминия, а в другую такое же количество хлорида натрия . В какой из пробирок наблюдается выпадение осадка. Дать определение процессу коагуляции. В каком случае коагуляция происходит? Объясните причину. Какие ионы могут вызвать коагуляцию?

Опыт № 4 Диализ коллоидных систем

Для проведения диализа коллоидных систем был избран оригинальный диализатор – природный образец (куриная скорлупа). Для проведения эксперимента использовала следующие системы:

Система 1: раствор белка – сульфат алюминия

Система 2: раствор белка – хлорид натрия.

Наполовину разбавленный раствор белка внести в яичную скорлупу, прилить раствор соли и поместить подготовленные системы (1, 2) в стакан с дистиллированной водой.

А) Через определенные промежутки времени (30 мин,1час, 1,5часа) взять пробу из стаканов и прилить растворы BaCl₂ к системе (1) и AgNO₃ к системе (2).

Что наблюдаете? Как можно объяснить наблюдаемые процессы? Написать уравнения реакций в молекулярном и ионном виде происходящих реакций.

Al_{2 (}SO₄₎₃ + BaCl₂ =

AgNO₃ + NaCl =

Б)Провести биуретовую реакцию на белок.

К пробе добавить 3 капли 10% раствора гидроксида натрия NaOH и осторожно по стенке пробирки добавить 2 капли раствора сульфата меди (II) CuSO4.

Что наблюдаете? Сделайте вывод.

В) Провести ксантопротеиновую реакцию на белок.

К пробе добавить 2 капли концентрированной азотной кислоты HNO3, осторожно нагреваем пробирку, легонько встряхиваем.

Что наблюдаете?

Охладить раствор и добавить 3 капли 10% раствора гидроксида натрия NaOH.

Что наблюдаете? Сделайте вывод.

В) взять пробы из растворов в яичной скорлупе. Провести биуретовую и ксантопротеиновую реакции. Что наблюдаете? Сделайте вывод.