Лабораторна робота №6

Тема: Одержання колоїдних розчинів. Коагуляція

Мета:

• навчитися одержувати колоїдні розчини методами фізичної та конденсації;

• спостереження взаємної коагуляції золів;

• закріплення умінь по складанню формул міцел золів;

• удосконалення умінь і навичок проведення хімічного експерименту;

• формування умінь інтерпретації результатів хімічного експерименту (спостереження, висновки).

Забезпечення:

Обладнання: штатив з пробірками, скляна лійка, паперові фільтри, скляні палички, хімічний стакан ємністю 50мл, мірний циліндр, рефрактометр, мірні піпетки об’ємом 10мл, колба конічна ємністю 100мл.

Реактиви: силікатний клей (Na₂SiO₃), 0,1Н соляна кислота, одеколон, дистильована вода, 0,1% розчин гексаціаноферату(ІІ) калію, 1% розчин сульфату міді(ІІ), 0,01Н розчин нітрату срібла, 0,005Н розчин йодиду калію, 0,005Н розчин нітрату срібла, 0,01Н розчин йодиду калію.

Завдання лабораторної роботи

1. Одержати золь одеколону методом фізичної конденсації.

2. Одержати золь оксиду кремнію(ІV) методом хімічної конденсації.

3. Одержати золь гексаціаноферату(ІІ) міді(ІІ) методом хімічної конденсації.

4. Одержати два золі йодиду срібла з протилежно зарядженими частинками і провести взаємну коагуляцію золів.

Теоретичні положення Колоїдні розчини – дисперсні системи, в яких розмір частинок дисперсної фази знаходиться в межах 10-5 – 10–7см, а розмір частинок дисперсійного середовища ‑ 10–8см.

За розміром часточок колоїдні розчин займають проміжне місце між грубо дисперсними системами та істинними розчинами.

Колоїдні розчини одержують диспергаційними та конденсаційними методами.

Методи диспергування (диспергаційні) – подрібнення великих частинок грубої зависі та суспензії до колоїдної дисперсності. До диспергаційних методів належать: механічне диспергування, електричне диспергування та диспергування ультразвуком.

Конденсація (конденсаційні методи) полягає в утворенні колоїдних частинок за рахунок агрегації молекул або іонів. До конденсаційних методів належать методи фізичної та хімічної конденсації.

Фізична конденсація (метод заміни розчинника) ґрунтується на заміні середовища, яке відбувається при додаванні невеликої кількості істинного розчину речовини до розчинника, в якому ця речовина нерозчинна або малорозчинна, і виділяється у вигляді високодисперсної системи.

Приклад: утворення колоїдного розчину одеколону (ефірні олії добре розчинні в спирті, при додаванні води вони конденсуються в агрегати. утворюючи золь одеколону).

Хімічна конденсація – метод одержання колоїдного розчину, за умови виникнення нової твердої фази внаслідок хімічних реакцій (подвійного обміну, відновлення-окислення та гідролізу), продуктами яких є нерозчинні в реакційному середовищі речовини. Залежить від: концентрації реактивів, порядку змішування та температури.

Для одержання золю (колоїдного розчину) необхідно дотримуватись наступних умов:

• дисперсна фаза повинна бути нерозчинна у дисперсійному середовищі;

• розмір частинок дисперсної фази повинен відповідати розмірам колоїдного ступеня дисперсності 10^-5-10^-7см;

• розчини повинні бути розбавленими, і один з них ‑ узятий в надлишку (система повинна мати стабілізатор, що надає їй стійкості).

Структурна колоїдна частинка дисперсної фази – міцела.

Міцела – електронейтральна частинка. Складається з гранули та дифузійного шару проти іонів.

Гранула складається з агрегату, ядра, адсорбційного шару протиіонів. Заряд гранули визначається за знаком заряду потенціалвизначальних іонів.

При пропусканні постійного електричного струму через колоїдний розчин до електродів рухаються заряджені гранули (міцели електронейтральні). За напрямом переміщення гранул у електричному полі було доведено, що частинки золів мають однойменний заряд. Стабільність колоїдним системам надає однойменний заряд і наявність гідратних оболонок, що перешкоджає переходу іонів з дифузійного шару в адсорбціійний шар.

Колоїдні системи є термодинамічно нерівноважними (мають великий запас вільної поверхневої енергії). Самочинне зменшення вільної поверхневої енергії відбувається внаслідок зменшення поверхні поділу фаз. Тому злипання частинок – коагуляція – є термодинамічно вигідним і самочинним процесом.

Коагуляція ‑ процес злипання (злиття) частинок дисперсної фази при втраті системою агрегативної стійкості.

Коагуляцію викликають (зменшення сил відштовхування і збільшення сил притягання між колоїдними частинками):

• дією температури (нагрівання та заморожування);

• інтенсивним перемішуванням, центрифугуванням;

• додаванням електролітів – найбільш ефективний фактор для коагуляції колоїдного розчину.

Гетерокоагуляція (взаємна коагуляція золів) – взаємодія між частинками, що розрізняються за складом (або величиною). Наприклад, взаємна коагуляція золів, що відбувається при зливанні двох золів з протилежно зарядженими колоїдними частинками.

Застосовується для очищення ґрунтових вод та промислових стоків (позитивно заряджені золі гідроксидів заліза або алюмінію при додаванні їх у воду викликають швидку коагуляцію завислих від’ємно заряджених частинок ґрунту, мікрофлори.