Вивчення коагуляції золів електролітами; коагулюючу дію іонів; визначення порогу коагуляції; коагуляція сумішшю електролітів

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 4

ВЛАСТИВОСТІ КОЛОЇДНИХ РОЗЧИНІВ

Мета: вивчення коагуляції золів електролітами; коагулюючу дію іонів; визначення порогу коагуляції; коагуляція сумішшю електролітів; залежність швидкості коагуляції від концентрації електроліту; взаємна коагуляція золів. Перевірка справедливості правила Шульца-Гарді.

Короткі теоретичні положення

Ліофобні золі дуже чутливі до впливу електролітів. Золі втрачають свою стійкість і руйнуються при додаванні навіть невеликих кількостей їх. Мінімальна концентрація електроліту, що призводить до коагуляції колоїду за певний проміжок часу, називається його порогом коагуляції (ПК). Коагулюючу дію на золь надають іони, що мають заряд протилежний заряду колоїдної частинки. Вона тим вище, чим більше заряд іону - коагулятора. При цьому виконується правило значності. Руйнування колоїдів може спостерігатися при змішуванні двох золів, що мають протилежні заряди гранул. У таких випадках повна коагуляція настає, коли загальний заряд частинок одного колоїду точно відповідає протилежному заряду іншого. В іншому випадку утворюється новий золь, частинки якого несуть заряд того з колоїдів, чий заряд опинився в надлишку. Стійкість колоїду до впливу електролітів можна підвищити додаванням до нього ПАР або ВМС, що змінюють поверхневі властивості колоїдних часток. При цьому поверхня частинок стає гідрофільною, і золь набуває додаткової стабільністі. Ступінь захисної дії речовини залежить від природи речовини, і природи золю і характеризується відповідним числом. Колоїдні частинки золю отриманого гідролізом FeCl₃, заряджені позитивно:

{[mFe (OH)₃] • nFe^{3 +} (3-x)n Cl^-} ^{x +}, тому коагулюючу дію мають аніони електроліту - коагулянту. Згідно з правилом Шульце-Гарді ПК золю електролітом (Ск) обернено пропорційний заряду коагулюючого іону (Z) у шостому ступені:

Ск = K/Z⁶,

де К - const для даного золю величина.

ДОСЛІД 1 ВИЗНАЧЕННЯ ПОРОГУ КОАГУЛЯЦІЇ ЗОЛЮ ГІДРОКСИДУ ЗАЛІЗА Fе(OH) ₃ ЕЛЕКТРОЛІТАМИ КС1, K₂SO₄, K₃ [Fе (CN) ₆]

Необхідні реактиви, посуд та обладнання: електроплитка; склянку на 150 см³; конічні колби на 100 см³ - 3 шт.; Піпетка або бюретка - 3 шт.; Циліндр на 5-10 см³; розчини FeCl₃ 2%; КС1 (2 моль/дм³ ); K₂SO₄ (0,05 моль / дм ³); K₃ [Fe (CN) ₆] (0,005 моль/дм³)

Методика виконання роботи

1. Приготуйте для досліджень гідрозолі Fe(OH)₃. Для цього в 150 см³ киплячої дистильованої води влийте тонкою цівкою 6 см³ 2%-ного розчину FeCl₃.

2. Золь охолодіть до кімнатної температури.

3. У 3 сухі конічні колби на 100 см³ внесіть по 35 см³ гідрозолю Fe (OH) ₃.

4. Три бюретки заповніть розчинами електролітів-коагулянтів:

першу - КС1 (2М), другу - K₂SO₄ (0,05 М) і третю - K₃ [Fe (CN) ₆] (0,005 М).

5. У кожну колбу з золем (по черзі) додайте із бюретки по краплях розчини досліджуваних електролітів до появи перших ознак коагуляції. Початок коагуляції, тобто зміну числа частинок, можна точно спостерігати тільки за допомогою ультрамікроскопа. Неозброєним оком вдається помітити тільки початок явною коагуляції - поява муті.

6. Визначте кількість електроліту, з точністю до однієї краплі, яке було потрібно, щоб викликати коагуляцію золю (об’єм  краплі ~ 0,05 см³).

7. Результати занесіть у табл. 1.

8. Поріг коагуляції Ск в ммоль/дм³ розрахуйте за формулою:

де V золю – об’єм  золю, см³; С _{коагулянта} - концентрація електроліту-коагулянту, моль/дм³; V - об'єм розчину електроліту, необхідний для коагуляції.

Таблиця 1 Коагуляція золю Fe (OH) ₃ різними електролітами

Електроліт-коагулянт	Концентрация електроліту- коагулянту	Об’єм електроліту- коагулянту	Порог коагуляції

9. Напишіть молекулярне рівняння реакції одержання гідрозолі Fe (OH) 3.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Складіть іонні рівняння реакції, визначте знак заряду частинок золю і побудуйте формулу міцели.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Запишіть відповідні висновки.

________________________________________________________________________________________________________________________________________________________