Завдання для самостійної позааудоторної роботи і. Засвоїти основний матеріал навчальної програми

1. Електричні властивості колоїдних систем.

2. Механізми виникнення ПЕШ.

3. Теорії будови подвійного електричного шару.

4. Явища електрофорезу та електроосмосу (дослід Рейса).

5. Електрокінетичний потенціал і його виникнення. Значення ζ-потенціалу для характеристики стійкості ліофобних золів.

6. Вплив різних факторів на електрокінетичний потенціал.

7. Визначення величини ζ-потенціалу методом електрофорезу та електроосмосу. Розрахункові формули.

8. Електрокінетичні явища в біології та медицині.

Іі. Дати письмові відповіді на контрольні запитання

1. Яка будова міцели гідрофобного золю ферум (ІІІ) гідроксиду, одержаного гідролізом ферум (ІІІ) хлориду ?

2. Яка будова ПЕШ, дифузійного шару? Чим зумовлене їх виникнення?

3. Як можна визначити електричний заряд колоїдних частинок і його знак?

4. Що таке термодинамічний і електрокінетичний потенціал колоїдних частинок?

5. Напишіть розрахункові формули для визначення ζ-потенціалу методом електрофорезу, електроосмосу.

6. Який вплив ζ-потенціалу на стійкість ліофобних золів?

Ііі. Розв’язати задачі

1. Під дією електричного струму, напругою 180 В, золь за 1200 с перемістився на 0,036 м. Відстань між електродами становить 0,3 м. В’язкість води 0,001 Па∙с, діелектрична стала – 81. Обчислити електрокінетичний потенціал золю.

2. Золь АgI отримано при додаванні 8 мл водного розчину КI концентрацією 0,05 моль/л до 10 мл водного розчину АgNO₃ концентрацією 0,02 моль/л. Напишіть формулу міцели, утвореного золю. Яким методом можна визначити цей заряд?

3. Розрахуйте швидкість електрофорезу колоїдних частинок берлінської блакиті в воді, якщо електрокінетичний потенціал дорівнює 0,058 В, напруженість зовнішнього поля 5∙10² В/м, в’язкість середовища 0,001 Па∙с, діелектрична стала – 81.

Самостійна робота на занятті

1. Виконання тестових завдань (перевірка домашньої самопідготовки).

2. Виконання лабораторної роботи.

3. Обговорення висновків та оформлення протоколу (залік лабораторної роботи).

Рис. 2.5. Прилад для електрофорезу: 1 – електроди; 2 – контактна рідина; 3 – колоїдний розчин; 4 – лійка; 5 – кран; 6 – вольтметр

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Визначення електрокінетичного потенціалу ліофобного золю

Інформаційна частина

Експериментально явище електрофорезу можна виявити за виділенням дисперсної фази на одному з електродів, за зміщенням межі поділу колоїдна система – дисперсійне середовище до одного з електродів (макроелектрофорез), а також шляхом спостереження за переміщенням окремих частинок з допомогою мікроскопа (мікроелектрофорез).

Направлений рух частинок дисперсної фази під дією прикладеної різниці потенціалів спостерігається в седиментаційно-стійких дисперсних системах. При накладенні на таку систему зовнішньої різниці потенціалів відбувається розрив подвійною електричного шару по площині ковзання, в результаті чого частинка набуває певного заряду і переміщується до відповідного електроду. При цьому потенціал частинки, що несе заряд, який відповідає площині ковзання називають електрокінетичним – ξ-потенціалом.

Електрофорез зручно спостерігати з допомогою приладу, зображеного на рис. 2.5. Прилад представляє собою U-подібну трубку, в коліна якої вставлені електроди. Спочатку U-подібну трубку заповнюють проміжною рідиною (приблизно 1/3 посудини), а потім до рівня а-а досліджуваним золем і включають в електромережу постійного струму. Через певні проміжки часу фіксують переміщення золю до відповідного електроду, тобто рівень золю в обох колінах трубки. При цьому швидкість переміщення частинок дисперсної фази (u) залежить і визначається величиною ζ-потенціалу на частинках твердої фази:

(2.9)

де ζ – електрокінетичний потенціал; ε – діелектрична проникність води; ε₀ – діелектрична постійна; Е – різниця потенціалів; η – в’язкість дисперсійного середовища.

Електрокінетичний потенціал можна обчислити за формулою:

(2.10)

де S – відстань (м), на яку перемістився колоїдний розчин; τ – час, за який колоїдний розчин перемістився на відстань S; E_зовн – напруга, прикладена ззовні, l – відстань між електродами. Для гідрофобних золів (дисперсійне середовище води):

η = 110^-3 Пас, ε = 81 (ε₀ = 8,8510^-12 Ф/м).

Час вимірюють в секундах, l вимірюють з допомогою дротини (нитки) та лінійки.