Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Химия.doc
Скачиваний:
206
Добавлен:
26.03.2016
Размер:
2.76 Mб
Скачать

Лабораторная работа 10 Коллоидные растворы

Цель работы: изучить основные понятия коллоидной химии «дисперсность, коллоидный раствор, дисперсная фаза, дисперсионная среда, коллоидная частица, мицелла, коагуляция, седиментация, пептизация»; получение коллоидных растворов; научиться составлять схемы мицелл.

Задание: получить коллоидные растворы гидроксида железа (III) методоми конденсации и диспергирования осадка Fe(OH)3.Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу.

Теоретическое введение

Системы, в которых одно вещество распределено в мелкораздробленном состоянии в среде другого,называютсядисперсными. Раздробленное (распределенное вещество) называетсядисперсной фазой, а среда, в которой распределена дисперсная фаза –дисперсионной средой. Дисперсные системы с размером частиц дисперсной фазы от 1 до 100 нм называются коллоиднымирастворами илизолями.

Дисперсная фаза в коллоидном растворе (или золе) представлена коллоидными частицами, в состав которых входят ядро, зарядообразующие ионы и противоионы. Зарядообразующие ионы могут быть положительно или отрицательно заряженными, поэтому и коллоидные частицы имеют либо положительный, либо отрицательный заряд. Заряженные коллоидные частицы притягивают к себе молекулы Н2О издисперсионной среды; так создается гидратная оболочка, окружающая коллоидную частицу.

Примерный состав коллоидных частиц золей Sb2S3иFe(OH)3можно выразить следующими формулами:

[(mSb2S3nHS·(n-x)H+·yH2O]x- ;

[(mFe(OH)3·nFe3+·3(n-x)Cl·yH2O]3x+.

Противоионы Н+илиCl-, которые входят в состав коллоидных частиц, называют связанными. Свободные противоионы остаются в дисперсионной среде.

Коллоидную частицу и эквивалентную ей часть дисперсионной среды(гидратированных свободных противоионов)называютмицеллой. Мицеллу считают структурной единицей коллоидного раствора. Формулы

{[(mSb2S3nHS-·(n-x)H+·yH2O]x+ xH+·zH2O},

{[(mFe(OH)3·nFe3+·3(n-x)Cl·yH2O]3x++ 3xCl·zH2O}0

выражают примерный состав мицелл золей сульфида сурьмы и гидроксида железа.

Коллоидная дисперсность вещества является промежуточной между группой дисперсности, характерной для взвеси и молекулярной, характерной для истинных растворов. Поэтому коллоидные растворы получают либо из истинных растворов путем укрупнения частиц молекулярной дисперсности до определенного предела (максимум до 100 нм), либо из взвеси путем дробления грубодисперсных частиц также до определенного предела (минимум до 1 нм). В этой связи различают конденсационныеметоды (укрупнение частиц) и методдиспергирования (дробление частиц).

Конденсация частиц молекулярной дисперсности может происходить в процессе гидролиза солей некоторых поливалентных металлов, например, FeCl3. Гидролиз ионаFe3+протекает по ступеням:

Fe3++H2O=FeOH2++H+

FeOH2+ + H2O = Fe(OH)2+ + H+

Fe(OH)2+ + H2O = Fe(OH)3 + H+.

Гидроксид железа Fe(OH)3не выпадает в осадок, т.к. степень гидролизаFeCl3по третьей ступени мала.

Зарядообразующими ионами в процессе образования золя могут быть Fe3+,FeOH2+,Fe(OH)2+, а противоионами −Cl.

Примером получения золей методом диспергирования может служить получение коллоидного раствора Fe(OH)3путемхимического дробленияосадка гидроксида железа (III), называемогопептизацией. Пептизатором может быть электролит с одноименным ионом, входящим в состав осадка, например,FeCl3.

Добавление пептизатора к небольшому количеству осадка в водной среде приводит к тому, что ионы Fe3+проникают в глубь осадка и разрыхляют его, постепенно дробя до коллоидной дисперсности. Дробление называют химическим потому, что ионы непросто проникают в осадок, а, взаимодействуя с его частицами, образуют дисперсную фазу положительного заряда. ИоныFe3+являются зарядообразующими в составе коллоидных частиц получающегося золя, а ионыClпротивоионами.

Коллоидные растворыобладают специфическими оптическими, кинетическими и электрическими свойствами (специфика связана с размерами и зарядом коллоидных частиц) ихарактеризуютсявысокойкинетической и агрегативной устойчивостью.

Устойчивость коллоидного раствора можно нарушить. Потеря агрегативной устойчивости золя приводит к укрупнению частиц дисперсной фазы, их слипанию. Этот процесс называюткоагуляцией. Коагуляция вызывает нарушение кинетической устойчивости системы, которая приводит кобразованию осадка (коагулята). Этот процесс называютседиментацией.

Примерный состав коагулята золей сульфида сурьмы и гидроксида железа выражают формулами:

[(mSb2S3nHS·nH+]0;

[(mFe(OH)3·nFe3+·3nCl]0.

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Оставленные комментарии видны всем.