Хід роботи

Заповніть бюретки розчинами солей – 1М розчином KCl, 0,1М розчином CaCl₂, 0,01М розчином AlCl₃ і досліджуваним золем.

Налийте в три колби для титрування по 10 мл досліджуваного золя. З бюретки з розчином KCl необхідно повільно доливати розчин в колбу з досліджуваним золем при ретельному перемішуванні. Ознакою початку коагуляції вважають помутніння золя по всьому об’єму розчину або, у випадку його мутності, до відокремлення фаз. Запишіть об’єм витраченого розчину калій хлориду й обчислити поріг коагуляції (γ) за формулою

γ= c∙V∙1000 ∕ 10,

де с – концентрація електроліту, моль/л; V – об’єм витраченого електроліту, мл; γ – поріг коагуляції, моль/л.

Повторіть дослід, узявши як коагулюючі електроліти 0,1М розчин CaCl₂, 0,01М розчин AlCl_3.

Визначивши пороги коагуляції, результати трьох дослідів запишіть у таблицю 8.1.

Таблиця 8.1 − Пороги коагуляції електролітів

Електроліт	Коагулюючий йон	Поріг коагуляції γ, моль/л	Відносна коагулююча здатність

Відносну коагулюючу здатність визначають, поділивши значення порогів коагуляції на найменший поріг коагуляції. Порівнюють експериментальне співвідношення порогів коагуляції з теоретично обчисленими за правилом Дерягіна-Ландау:

(КСl):(СаСl₂):(АlСl₃) == 729:11:1

Питання на самостійну підготовку

1. Фактори стійкості дисперсних систем

2. Коагуляція гідрофобних золів.

3. Коагуляція під дією електролітів. Правило Шульце−Гарді;

4. Гетерокоагуляція. Взаємна коагуляція золів;

5. Теорії стійкості і коагуляції гідрофобних золів:

6. Колоїдний захист

Зразок картки контролю знань

1. Написати формулу міцели, утвореної при взаємодії розчину FeCl₃ з надлишкомKOH. Вказати всі складові міцели і показати границі, на яких визначають термодинамічний ()та електрокінетичний () потенціали.

2. За участю якого електроліта буде краще проходити коагуляція золя з позитивно зарядженими частинками : KCl,CaCl₂,Na₂SO₄?

Література

[3] Гл. 16, [4] Гл. 14, [7] ст. 109-142

Лабораторна робота № 9

Йонообмінна адсорбція

Мета роботи:визначення йонообмінної адсорбції бентонітової глини.

Прилади і матеріали:

1. Конічні колби;

2. Наважка глини (10 г);

3. Водний розчин BaCl₂ (1 M);

4. Водний розчин K₂CrO₄ (5 %);

5. Водний розчин NaOH (0,1 M);

6. Водний розчин H₂SO₄ (0,05 M);

7. Водний розчин Na₂C₂O₄;

8. Фільтрувальний папір, лійки;

9. Бюретка.

Теоретична частина

Обмінні катіони, що знаходяться на поверхні глинистих мінералів, відіграють велике значення при визначенні природи глинистих частинок і їх здатності утворювати у. водних дисперсіях коагуляційно-тіксотропні структури, завдяки яким промивні глинисті суспензії можуть успішно виконувати свої функції при бурінні свердловин.

Під обмінною здатністю глин розуміють їх здатність поглинати йони з навколишнього середовища і виділяти еквівалентні кількості інших йонів, що знаходяться вданому мінералі в обмінному стані.

Йонообмінні процеси підпорядковуються наступним закономірностям:

1) обмін йонів протікає в еквівалентних кількостях і є оборотним;

2) поглинання катіонів тим сильніше, чим вища валентність йонів;

3)обмін катіонів однієї валентності тим інтенсивніший, чим більша їх атомна маса;

4) поглинання катіонів посилюється з ростом їх концентрації в розчині;

5) процес обміну посилюється з ростом рНрозчину;

6) обмін йонів виражається рівнянням його ізотерми;

7) величина і швидкість обміну залежить від природи обмінюваних катіонів, від дисперсності адсорбенту, від концентрації солей в розчині, часу взаємодії і температури.

На явищах, що супроводжують йонообмінне заміщення, базується дія таких реагентів, що застосовуються для хімічної обробки глинистих суспензій як карбонат натрію, хлорид, кальцію, гіпс та ін. Склад обмінних катіонів глин, що застосовуються для виготовлення промивних рідин, дуже важливий для підбору рецептур хімічної обробки і вияснення причин погіршення властивостей суспензій. Знання переважного складу обміняю; катіонів (в природніх глинах, це, в основному, катіони Na⁺, К⁺,Ca²⁺, Mg²⁺) дозволить визначити в кожному окремому випадку вибір реагента-стабілізатора для хімічної обробки промивної рідини. В основі більшості методів, запропонованих для визначення як величини ємності обміну, так і складу обмінних катіонів, лежить принцип витіснення обмінних катіонів катіонами якоїсь речовини, що називається при цьому десорбентом, які не входять в склад обмінного комплексу.

Сумарна ємність обміну бентонітових глин, що володіють цінними тіксотропними властивостями, становить 75-105, а для каолінів 8-25 мг-екв/ 100г глини. Taким чином, вивчення сумарної ємності обміну дає можливість визначити належність глини до того чи іншого виду, не досліджуючи мінералогічного складу.

Вивчення основного складу обмінних катіонів глин дозволяє вирішити питання про доцільність використання останніх для виготовлення промивних рідин. Так, склад обмінних катіонів суттєво впливає на величину рНглинистих суспензій, яка для натрієвих глин вища, ніж для кальцієвих. Склад обмінних глин впливає на гідрофільність глин, що обумовлює виникнення в суспензіях глин з різним складом катіонів і утворення тіксотропної структури.

В нормальних умовах буріння, що не вимагають застосування хімічних реагентів, визначення складу обмінних катіонів глини є теж важливим, так як дає змогу визначати структурно-механічні властивості останньої.

Глини з переважним вмістом обмінного натрію проявляють більшу схильність до тіксотропії, ніж глини, що містять обмінний кальцій.