Состав растворов и экспериментальные результаты

Компоненты	Номера пробирок
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Объем золя, см3	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0	10,0
Объем воды, см3 10 - Vo - V2
Объем Vz раствора Na2SO4 0,125 ммоль/дм3, см3	0,0	0,5	1,0	1,5	2,0	2,5	2,3	3,5	4,0	4,5
Объем Vo раствора Na2S04 1,25 ммоль/дм3, см3	Одинаков во всех пробирках и определяется из первой серии опытов
Оптическая плотность Dλ

следует вводить во все пробы одновре­менно. Исследование коагуляции проводят последовательно в каждой пробе золя. В очередную пробирку вносят сна­чала нужный объем V₂ разбавленного (0,125 ммоль/дм³), а затем V₀ см³ более концентрированного (1,25 ммоль/дм³) раствора Na₂S0₄.

Рис. 29

Зависимость оптической плотности D, золя гидроксида железа (III) от объема введенного электролита V₂

Содержимое пробирки перемешива­ют и через 3 мин определяют оптиче­скую плотность D_λ.

Определение D, на фотоколориметре проводят со светофильтром 8 или 9 (при λ = 620-625 нм). Данные D_λ зано­сят в таблицу 14 и строят зависимость D_λ = f(V₂). По гра­фику (рис. 29) находят пороговое значение объема раство­ра электролита, вызывающего быструю коагуляцию золя.

Величину порога быстрой коагуляции рассчитывают но формуле:

где V₀ — объем раствора концентрации 1,25 ммоль/дм³, см³; V_э — минимальный объем электролита концентрации 0,125 ммоль/дм³, добавление которого вызвало коагуля­цию, см³; V_золя — объем золя, см³.

Форма отчета. Отчет должен содержать название и описание цели работы, краткие теоретические положения, описание методики проведения эксперимента, таблицу с экспериментальными результатами, график D_λ = f(V₂), расчет порога коагуляции золя, краткий вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Что называется порогом коагуляции золя?

2. Каково строение мицеллы золя Fe(OH)₃, стабилизированно­го FeCl₃?

3. Какие ионы электролита-коагулянта, катионы или анионы вызывают сжатие двойного электрического слоя мицеллы исследуемого золя?

4.Может ли сульфат натрия вызывать перезарядку коллоид­ных частиц исследуемого золя? Почему?

Работа 6.

ИССЛЕДОВАНИЕ КОАГУЛИРУЮЩЕГО ДЕЙСТВИЯ ИОНОВ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ ИХ ЗАРЯДА

Цели работы. 1. Определение порога коагуляции золя гидроксида железа различными электролитами. 2. Про­верка справедливости правила Шульце-Гарди.

Краткие теоретические положения. Коллоидные час­тицы гидрозоля железа, полученного гидролизом FeCl₃, заряжены положительно:

{[mFe(OH)₃] ∙nFe³⁺(3n - х)Сlˉ}^x+

поэтому коагулирующим действием обладают анионы электролита-коагулянта. Согласно правилу Шульце-Гарди по­рог коагуляции золя электролитом с_к обратно пропорцио­нален заряду коагулирующего иона Z в шестой степени:

с_к = K/Z⁶

где К — постоянная для данного золя величина.

Оборудование и реактивы. 1. Конические колбы на 100 см³ — 3 шт. 2. Пипетка. 3. Бюретки — 3 шт. 4. Золь Fe(OH)₃. 5. Растворы КС1 (2 моль/дм³), K₂S0₄ (0,05 моль/ дм³), K₃Fe(CN)₆ (0,005 моль/дм³).

Порядок выполнения работы. Необходимый для ис­следований золь Fe(OH)₃ готовят следующим образом: в 250 см³ кипящей дистиллированной воды вливают 10 см³ 2% -ного раствора FeCl₃. Образовавшийся золь красно-корич­невого цвета охлаждают до комнатной температуры.

В три сухие конические колбы на 100 см³ пипеткой вливают по 35 см³ гидрозоля Fe(OH)₃. Берут 3 бюретки с ценой деления 0,1 см³ и заполняют их растворами электро-

Та б л ица 15

Коагуляция золя Fe(OH)3 различными электролитами

Электролит коагулянт	Концентрация коагулянта, моль/дм3	Объем электролита, необходимый для коагуляции, см3	Ск, порог коагуляции, моль/дм3
КС1	2,0
K2S04	0,05
K3Fe(CN)6	0,005

литов-коагулянтов: первую раствором КС1 (2 моль/дм³), вторую — K₂S0₄ (0,05 моль/дм³) и третью — K₃Fe(CN)₆ (0,005 моль/дм³).

После этого в каждую колбу с золем добавляют из бюретки по каплям растворы исследуемых электролитов до появления первых признаков коагуляции. Начало коа­гуляции, т. е. изменение числа частиц, можно точно на­блюдать только при помощи ультрамикроскопа. Невоору­женным глазом удается заметить только начало явной коагуляции — появление мути.

Количество электролита, которое потребовалось, что­бы вызвать коагуляцию золя, определяют с точностью до одной капли (объем капли приблизительно 0,05 см³). Ре­зультаты записывают в таблицу 15.

Порог коагуляции с_к в ммоль/дм³ рассчитывают по формуле:

где с_{коагулянта} — концентрация электролита-коагулянта, моль/дм³; V_30ЛЯ — объем золя, см³; V — объем раствора электролита, необходимый для коагуляции.

Форма отчета. Отчет должен содержать название рабо­ты и описание цели ее выполнения, краткие теоретиче­ские положения, описание методики выполнения работы, таблицу с экспериментальными результатами, расчет по­рогов коагуляции разными электролитами, вывод.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Сформулируйте правила электролитной коагуляции золей.

2. Какие ионы — положительные или отрицательные облада­ют коагулирующим действием по отношению к золю: а) с отрицательно заряженными частицами; б) с положительно заряженными частицами.

3. Определите порог коагуляции золя, если известно, что для коагуляции 1,5∙10ˉ³ м³ золя потребуется 1,2∙10∙⁶ м³ раство­ра NaCl концентрацией 0,5 кмоль/м³.

4.Порог коагуляции золя с положительно заряженными части­цами хлоридом натрия составляет 4,2 ммоль/дм³. Пользуясь правилом Шульце-Гарди, оцените порог коагуляции этого золя следующими электролитами: a) Na₃P0₄; б) ZnS0₄; в) А1С1₃.

Работа 7.