Экспериментальная часть

Цель работы: ознакомление с методами получения коллоидных растворов и их свойствами.

Опыт № 1

Получение золя гидроксида железа (III) методом конденсации и изучение его оптических свойст

Конденсация частиц молекулярной дисперсности может происходить в процессе гидролиза солей некоторых поливалентных металлов, например FеCl₃. Гидролиз иона Fе³⁺ протекает по ступеням:

Fe³⁺ + H₂O ↔ FeOH²⁺ + H⁺; (I)

FeOH²⁺ H₂O ↔ Fe(OH)⁺₂ + H⁺; (II)

Fe(OH)⁺_{2 +} H₂ O ↔ Fe(OH)₃ + H⁺. (III)

Гидроксид железа Fe(OH)₃ не выпадает в осадок, так как степень гидролиза FeCl₃ по третьей ступени мала. Зарядообразующими ионами в процессе образования золя могут быть Fe³⁺ , FeOH²⁺ и Fe(OH)₂⁺, а противоионами – Cl^-.

Последовательность выполнения опыта. В конической колбе (на 250 мл) на электрической плитке нагревают до кипения 150 мл дистиллированной воды. Не снимая колбы, плитку выключают и небольшой струей вливают в воду пипеткой 5 мл концентрированного раствора хлорного железа. (Концентрированный раствор хлорного железа готовит лаборант: 50 мл дистиллированной воды и 50 г FeCl₃·5H₂O).

Происходит гидролиз хлорного железа, в результате чего образуется золь гидроксида железа (III) интенсивного красно-коричневого цвета, стабилизированного хлорным железом.

Полученный золь охлаждают под краном до комнатной температуры, затем фильтруют сквозь складчатый фильтр, увлажненный дистиллированной водой. Золь должен казаться совершенно прозрачным в проходящем свете!

При оформлении результатов опыта укажите состав:

1) ядра коллоидной частицы полученного золя;

2) коллоидной частицы полученного золя;

3) мицеллы полученного золя.

Опыт № 2

Получение золя гидроксида железа (III) методом диспергирования осадка Fe(OH)₃

Примером получения золей методом диспергирования может служить получение коллоидного раствора Fe(OH)₃ путем химического дробления осадка гидроксида железа (III), называемого пептизацией. Пептизатором может быть электролит с одноименным ионом, входящим в состав осадка, например FeCl₃ (Fе³⁺ − одноименный ион). Добавление пептизатора к небольшому количеству осадка в водной среде приводит к тому, что ионы Fе³⁺ проникают вглубь осадка и разрыхляют его, постепенно дробя до коллоидной дисперсности. Дробление называют химическим потому, что ионы не просто проникают в осадок, а, взаимодействуя с его частицами, образуют дисперсную фазу положительного заряда. Ионы Fе³⁺ являются зарядообразующими в составе коллоидных частиц получающегося золя, а ионы Cl^– − противоионами.

Последовательность выполнения опыта. В стакан объемом 50 мл к 25 мл воды добавьте 10 капель раствора, в котором массовая доля хлорида железа FeCl₃ составляет 20 %. Перемешайте содержимое стакана и после этого добавьте по каплям (!) раствор гидроксида аммония NH₄OH до полного осаждения гидроксида Fe(OH)₃.

После того как осадок уплотнится на дне стакана, осторожно слейте с него избыток жидкости. Осадок промойте 2−3 раза, добавьте к нему небольшие порции воды, сливая эту воду после того, как между ней и осадком четко обозначится граница раздела.

К осадку гидроксида железа (III) прилейте 25 мл Н₂О и 3 капли раствора, в котором массовая доля FeCl₃ равна 20 %. Смесь хорошо перемешайте. Для ускорения процесса пептизации нагрейте раствор на водяной бане. Прекратите нагревание тогда, когда раствор приобретет устойчивую красно-оранжевую окраску.

Пользуясь осветительной установкой, убедитесь в том, что получен коллоидный раствор.

При оформлении результатов опыта укажите состав:

1) ядра коллоидной частицы полученного золя;

2) коллоидной частицы полученного золя;

3) мицеллы полученного золя.

Объясните роль пептизатора в процессе получения золя и причину наблюдаемого оптического эффекта.