2.1.2. Обработка резу л ьтатов

1. Открыть файл зависимости оптической плотности от объема раствора электролита (в первом столбце файла указан объем до­ бавленного электролита, во втором — значения оптической плот­ ности при этом объеме).

2. Для перевода данных в Microsoft Excel требуется заменить все точки в десятичных дробях запятыми. Далее нужно копировать значения из текстового файла с данными эксперимента в файл «Порог коагуляции». Для этого следует выделить их и нажать пра­ вую кнопку мыши, в выпадающем меню выбрать команду «Копи­ ровать», запустить программу Microsoft Excel и открыть файл «Порог коагуляции», выбрав на главной панели меню «Файл». В выпадающем меню следует выбрать команду «Открыть» и найти нужный файл. Затем следует щелкнуть правой кнопкой мыши на первой ячейке и выбрать команду «Вставить». Два столбца запол­ нятся начальными данными.

3. Используя «Мастер диаграмм», построить график зависимо­ сти оптической плотности от объема добавленного электролита

При выполнении каждой лабораторной работы обратить вни­мание на подраздел «Порядок выполнения работы», в котором подробно описаны методики выполнения каждого опыта и после­довательность их проведения, а также на подраздел «Требования к отчету», в котором указано, как должны быть обработаны резуль­таты экспериментов и какие данные нужно представить для оформления и защиты данной работы.

28

2.2. Лабораторная работа № 1. ПОЛУЧЕНИЕ

КОЛЛОИДНЫХ РАСТВОРОВ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ

ЗНАКА ЗАРЯДА КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ. ВЗАИМНАЯ

КОАГУЛЯЦИЯ ЗОЛЕЙ

Цели работы:

1. освоить методику получения золей;

2. определить знак заряда коллоидных частиц;

3. изучить явление взаимной коагуляции золей.

Оборудование и реактивы:

• компьютер с измерительным блоком;

• датчик объема жидкого реагента;

• шприц на 10 мл;

• датчик оптической плотности (А, = 590 нм);

• оптическая кювета;

• магнитная мешалка;

• насыщенный раствор FeCl3; 1,5 %-ный раствор КМnО4; 1 %-ный раствор Na2S2O3; 1 М раствор FеCl3.

2.2.1. Краткие теоретические сведения

Поскольку коллоидные системы по размерам частиц дисперс­ной фазы занимают промежуточное положение между истинными растворами и грубодисперсными системами, их можно получить конденсацией молекул или ионов (метод конденсации), дроблени­ем более крупных частиц до нужной степени дисперсности (метод диспергирования) и методом пептизации (более подробно методы получения коллоидных систем рассмотрены в разд. 1).

Для определения знака заряда коллоидных частиц используют­ся следующие методы.

Метод капиллярного анализа. Он основан на том, что некото­рые вещества (целлюлоза, стекло, шелк и др.) при погружении в воду заряжаются отрицательно. В качестве такой заряженной по­верхности может быть использована поверхность капилляров фильтровальной бумаги. При погружении в воду куска фильтро­вальной бумаги целлюлозные стенки капилляров заряжаются от­рицательно, а прилегающая к ним вода — положительно. Если в

29

воде находятся заряженные коллоидные частицы, то передвижение их возможно только тогда, когда они заряжены отрицательно. Ес­ли частицы заряжены положительно, то их подъем по бумаге не­возможен, так как они притягиваются стенками капилляров и осе­дают на них.

Метод электрофореза. Под воздействием электрического поля в коллоидном растворе наблюдается движение частиц твердой фа­зы золя относительно жидкости. Ядро мицеллы вместе с адсорб­ционным слоем противоионов движется к одному электроду, а противоионы диффузного слоя — к другому. Перемещение заря­женных частиц дисперсной фазы в неподвижной среде к одному из полюсов под воздействием внешнего электрического поля называ­ется электрофорезом.

Помещая в U-образную трубку золь и вводя в оба колена трубки медные электроды, соединенные с источником постоян­ного тока, можно определить знак заряда коллоидных частиц. Положительно заряженные частицы накапливаются у катода (наблюдается усиление мути), а у анода золь просветляется (ос­лабление мути).

В данной лабораторной работе исследуются некоторые свойст­ва золей Fe(OH)₃ и диоксида марганца (МnO2), имеющих противо­положные заряды коллоидных частиц. При взаимодействии двух противоположно заряженных лиофобных золей наблюдается явле­ние взаимной коагуляции.

Экспериментально было показано, что наиболее полная коагу­ляция происходит при взаимной нейтрализации зарядов частиц. При избытке одного из коллоидных растворов ионы одного из зо­лей перераспределяются, образуя измененные двойные слои вокруг частиц. В результате возникает устойчивая система, знак которой определяется знаком заряда частиц, содержащихся в из­быточном коллоидном растворе. Электростатическое взаимодей­ствие — не единственная причина взаимной коагуляции. Между частицами возможно также адсорбционное, а иногда и химическое взаимодействие.

Явление взаимной коагуляции играет большую роль в поч­венных процессах: часть содержащихся в почве коллоидов обра­зуется в результате взаимной коагуляции положительно заряжен­ных золей Fe(OH)3 и Аl(ОН)3 и отрицательно заряженных золей

30

кремневой кислоты, а также гуминовых веществ. Явление взаим­ной коагуляции золей используется при очистке воды от органи­ческих веществ.