Выполнение эксперимента. Результаты эксперимента
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 8
Тема: Получение и свойства дисперсных систем
Литература:Лекции №№ 14, 15. [1]: С. 449-540.
Цель: Приготовление золей методами химической и физической конденсации и пептизации, наблюдение дифракционного рассеяния света (эффект Тиндаля), коагуляция золей электролитами, определение знака заряда коллоидных частиц.
Реактивы и оборудование:
Растворы KMnO4 0,1%, Na2S2O3 1%, FeCl3 47%, K4[Fe(CN)6] 20%,
CuSO4 10%. CоSO4 1%, раствор серы в этиловом спирте, (NH4)2CO3 20%, Cr2(SO4)3 2%, (NH4)2MoO4 2%, Na2HPO4 10%.
Вода дистиллированная.
На рабочее место: стаканы мерные объемом 50 мл, пробирки мерные объемом 10 мл, стеклянная палочка, колбы для фильтрования, воронка, фильтровальная бумага, лазерная указка., плитка.
Теоретические основы
Метод химической конденсации. Высоко- и среднедисперсные системы типа Т/Ж (золи) можно получить в результате химических реакций почти всех известных типов: реакции обмена, восстановления, окисления, гидролиза и т. д. Следует, однако, заметить, что золи образуются лишь при определенных концентрациях исходных веществ, порядке их смешивания, температуре и соблюдении некоторых других условий:
- вещество дисперсной фазы должно быть нерастворимо в дисперсионной среде (образующийся золь должен быть лиофобным);
- скорость образования зародышей новой фазы должна быть больше скорости их роста; для этого к разбавленному раствору одного компонента добавляют более концентрированный раствор другого компонента при перемешивании;
- одно из исходных веществ должно быть взято в избытке (обычно это вещество, образующее разбавленный раствор), именно оно стабилизирует золь.
Существенно, что при сливании близких к эквивалентным количеств вещества или из концентрированных растворов золя не получается, образуется осадок.
К методам физической конденсации получения дисперсных систем относятся методы замены растворителя, конденсации пара в газовой (образование тумана) и жидкой фазах (образование золей металлов при электрораспылении), совместная конденсация веществ, не растворимых друг в друге. Получение золей методами физической конденсации в этой лабораторной работе представлено методом замены растворителя. Молекулы вещества, хорошо растворимого в одном растворителе, при замене растворителя начинают образовывать ассоциаты и конденсироваться в более крупные коллоидные частицы. Замена растворителя приводит к образованию золя в тех случаях, когда добавляемый растворитель хорошо смешивается с исходным, но резко изменяет условия растворения дисперсной фазы. Например, сера растворима в этиловом спирте, но не растворима в воде. Таким методом можно получать высокодисперсные коллоидные растворы многих веществ, например, фосфора, канифоли, каучука.
Пептизация — это процесс перехода вещества из геля в золь под влиянием диспергирующих веществ (пептизаторов). Пептизации в основном подвергаются рыхлые свежеобразованные осадки. При пептизации происходит разрушение связей между слипшимися, но сохранившими самостоятельность мелкими частичками дисперсной фазы. Пептизация может происходить в результате промывания осадка или под действием пептизаторов. При этом из осадка удаляются коагулирующие ионы (пептизация промыванием осадка) или пептизатор адсорбируется коллоидными частицами осадка (адсорбционная пептизация), или вещество, добавляемое в систему, взаимодействует с веществом осадка (химическая пептизация). В результате коллоидные частицы приобретают заряд, силы отталкивания начинают преобладать над силами притяжения, и отделившиеся друг от друга частицы в результате броуновского движения равномерно распределяются в дисперсионной среде, образуя золь.
Дополнительные указания
Получение золей. Реакции проводите в химических стаканах с делениями, при постоянном перемешивании. Получение золей методами химической конденсации связано с проведением реакций, сопровождающихся образованием труднорастворимых соединений, большинство которых окрашено. Будьте внимательны, при добавлении реактивов не касайтесь пипеткой стенок сосудов, иначе осадок выпадет внутри пипетки или загрязнит общие реактивы.
Для наблюдения эффекта Тиндаля (рис. 1) используйте лазерную указку, будьте осторожны: попадание луча света непосредственно в глаза опасно для здоровья.
Рис. 1. Наблюдение эффекта Тиндаля в золе
Обратите внимание, что эффект Тиндаля наблюдается только в разбавленных золях; в густых концентрированных золях этот эффект практически не выражен.
Выполнение эксперимента. Результаты эксперимента