Задание 4. Получение золя гидроксида железа (III)

Золь Fe(OH)₃ получите по реакции гидролиза хлорида железа(III). Для этого нагрейте в колбе до кипения 20 мл дистиллированной воды и медленно прибавьте 25-30 капель раствора FeCl₃, прокипятите 1-2 минуты. Обратите внимание на изменение цвета раствора.

Напишите уравнение гидролиза FeCl₃ в молекулярной, ионно-молекулярной формах.

Схематично представьте коллоидную частицу и мицеллу Fe(OH)₃, графически изобразите её. Отметьте составные части мицеллы, границы возникновения общего термодинамического потенциала и ζ-потенциала.

Задание 5. Коагуляция коллоидного раствора Fe(oh)3

В три пробирки налейте по 1-2 мл золя Fe(OH)₃ . По каплям (считая их) прибавьте растворы, имеющие одинаковую молярную концентрацию: в первую пробирку – NaCl, во вторую – Na₂SO₄. Оцените пороги коагуляции электролитов-коагулянтов числом капель их растворов, добавленных к золю Fe(OH)₃ до помутнения.

Рассмотрите строение двойного электрического слоя и механизм коагуляции золя электролитом.

Назовите ионы-коагуляторы. У какого иона коагулирующая способность выше и как это связано с зарядом коагулирующего иона? Какая связь существует между электрокинетическим потенциалом (ζ) и агрегативной устойчивостью коллоидных систем?

Задание 6. Получение геля кремниевой кислоты

Налейте в пробирку по 2 мл концентрированных растворов соляной кислоты и силиката натрия.

Нагрейте содержимое пробирки и наблюдайте образование геля кремниевой кислоты.

Приведите уравнение реакции взаимодействия соляной кислоты с силикатом натрия в молекулярной и ионно-молекулярной формах. Составьте формулу мицеллы кремниевой кислоты с отрицательным зарядом коллоидных частиц. Отметьте роль концентрации растворов и нагревания при образовании геля. Какие коллоидные системы называют золями, а какие - гелями?

Задание 7. Адсорбция при коагуляции

К коллоидному раствору гидроксида железа (III) добавьте несколько капель раствора-красителя и перемешайте стеклянной палочкой. Добавьте несколько капель раствора Na₂SO₄ и наблюдайте явную коагуляцию.

Обратите внимание на окраску золя, образующегося осадка и жидкости над осадком. Объясните наблюдаемые явления.

Выводы

1. Сформулируйте и запишите причину принципиальной неустойчивости гетерогенных дисперсных систем.

2. Перечислите основные факторы агрегативной устойчивости коллоидных систем.

3. Опишите условия коагуляции коллоидных растворов.

Отчёт о выполнении работы включает:

▪ оформление рабочих заданий;

▪ выполнение задания для самостоятельной работы;

Задание для самостоятельной работы

1. Образование золя сульфата бария происходит в результате взаимодействия хлорида бария и сульфата магния:

а) напишите уравнение реакции в молекулярной и ионно-молекулярной форме;

б) составьте формулы мицелл сульфата бария, отвечающих избытку хлорида бария (в одном случае) и избытку сульфата магния (во втором случае);

в) рассмотрите строение мицеллы: укажите ядро мицеллы, потенциалопределяющие ионы, противоионы адсорбционного и диффузного слоя; определите границы коллоидной частицы и знак ζ-потенциала;

г) среди приведённых электролитов – NaCl, Na₂SO₄, CaCl₂, AlCl₃, Na₃PO₄ – укажите наиболее эффективные для коагуляции положительно и отрицательно заряженных золей BаSO₄; назовите ионы-коагуляторы.

Расположите электролиты-коагуляторы в порядке возрастания их порогов коагуляции.

2. Удаление отрицательно заряженных коллоидных примесей из природных вод осуществляется введением коагулянта Al₂(SO₄)₃ , который подвергается гидролизу, образуя положительно-заряженный золь Al(OH)₃:

а) напишите уравнение полного гидролиза сульфата алюминия;

б) составьте мицеллу гидроксида алюминия и укажите её составные части: ядро, потенциалопределяющие ионы, противоионы, коллоидную частицу и границу возникновения дзета-потенциала.

3. Изобразите графически стабилизацию эмульсий типа «масло-вода» и «вода-масло» поверхностно-активным веществом С₁₇H₃₅COONa. (молекулы ПАВ обозначьте общепринятым символом ).

Литература: [1 – § 8.7]; [2 – гл. 23, §§ 173, 178-180].

Работа 12. КАЧЕСТВЕННЫЙ И КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ