Занятие 20. коллоидные растворы и их свойства. получение и очистка золей

 

Цель занятия:

Научиться получать коллоидные растворы, эмульсии; ознакомиться с методом диализа; научиться определять заряд коллоидной частицы методом электрофореза.

 

Содержание занятия:

1. Обсуждение теоретических вопросов и решение задач.

2. Выполнение лабораторных работ.

 

Вопросы, предлагаемые для обсуждения на занятии:

1. Биологическое значение дисперсных систем.

2. Классификация дисперсных систем по размеру частиц, агрегатному состоянию фаз. Понятие о лиофильных и лиофобных системах.

3. Свойства дисперсных систем.

4. Условия, методы получения и очистки коллоидных растворов.

5. Строение мицеллы. Понятие о межфазном (электротермодинамическом) и электрокинетическом потенциалах.

6. Электроосмос. Электрофорез.

7. Способы определения заряда коллоидных частиц.

 

Лабораторная работа 1. Получение золя берлинской лазури методом диспергирования (пептизации).

В пробирку к 5 мл 2% раствора FeCl₃ приливают 1 мл насыщенного раствора К₄[Fe(CN)₆]. Осадок фильтруют через бумажный фильтр. Через некоторое время воронку с фильтром и осадком переносят в чистую пробирку и к осадку на фильтре добавляют раствор щавелевой кислоты (С = 0.05 моль/л).

Наблюдают изменение цвета фильтрата от жёлто-зелёного до синего.

При оформлении работы составьте уравнение реакции получения берлинской лазури, уравнение диссоциации пептизатора-щавелевой кислоты, напишите формулу мицеллы золя берлинской лазури, указажите его окраску.

 

Лабораторная работа 2. Получение золя гексацианоферрата(II) меди методом конденсации (реакция двойного обмена).

В колбу отмеряют цилиндром 20 мл 0,1% раствора K₄[Fe(CN)₆] и добавляют из бюретки 1 мл 1% раствора CuSO₄. Получают золь, окрашенный в коричнево-красный цвет.

При оформлении работы составить уравнение реакции получения гексацианоферрата(II) меди, указать окраску золя и составить формулу мицеллы при избытке CuSO₄ и при избытке K₄[Fe(CN)₆].

 

Лабораторная работа 3. Получение золя гидроксида железа (III) методом конденсации (реакция гидролиза).

В колбу с надписью «Fe(OH)₃» цилиндром отмеряют
50 мл дистиллированной воды, нагревают ее до кипения и в кипящую воду быстро, но по частям, приливают 10 мл 2% раствора FeCl₃. Золь приобретает красно-бурый цвет. При оформлении работы составить уравнения реакций гидролиза FeCl_3,формулу мицеллы и указать окраску золя.

Лабораторная работа 4. Очистка коллоидных растворов при помощи диализа.

Диализу подвергают золь гидроксида железа (III), полученный в предыдущей работе. Работу ставят, руководствуясь приведенной ниже схемой. Через 10 мин часть воды, омывающей пергамент, сливают через резиновую трубочку в чистую пробирку. По окраске этой воды делают вывод, проходят ли коллоидные частицы через мембрану, а затем в этой же пробе проверяют наличие Clˉ-анионов, перешедших в воду из золя (реакция с AgNO₃).

При оформлении работы привести подробный рисунок диализатора, указать окраску воды, результат пробы на Clˉ-ион и объяснить их.

Лабораторная работа 5. Получение золя канифоли методом конденсации (метод замены растворителя).

Раствор канифоли и пипетки для него стоят на отдельном столе. В колбу отмеряют цилиндром 20 мл дистиллированной воды, нагревают ее до появления пара, приливают 1 мл 1%-го спиртового раствора канифоли и наблюдают образование опалесцирующего коллоидного раствора.

Лабораторная работа 6. Получение разбавленной эмульсии.

В градуированную пробирку (пипеткой не пользоваться!) наливают 6 мл дистиллированной воды и 2 мл 1%-го спиртового раствора касторового масла, встряхивают и наблюдают образование эмульсии. При оформлении работы привести методику получения эмульсии, указать тип эмульсии (масло/вода или вода/масло), дисперсную фазу и дисперсную среду.

Лабораторная работа 7. Определение знака заряда коллоидных частиц методом электрофореза.

U-образную трубку при помощи пипетки заполняют на 3/4 коллоидным раствором берлинской лазури. В каждое отверстие трубки добавляют по две капли глицерина и раствор перемешивают легким покачиванием. В оба колена на раствор из капельной пипетки, прижав ее к стеклу, наливают раствор KCl высотой 0.7–1 см. Затем в отверстия трубок осторожно опускают электроды так, чтобы они соприкасались только с электролитом. Электроды соединены с источником постоянного тока, цепь замыкают при помощи переключателя. Через
7–10 мин, отключив прибор, отмечают результат работы — усиление (сгущение) окраски у одного из электродов. Зная заряд электрода, делают вывод о знаке заряда коллоидных частиц. При оформлении работы приведите подробный рисунок прибора, время электрофореза, результат опыта и вывод о знаке заряда коллоидных частиц.

 

Контрольные вопросы и задачи

1. По каким свойствам можно отличить коллоидный раствор от истинного и от грубодисперсной системы.

2. Можно ли реакцией обмена получить устойчивый золь, если реагенты взять в строго эквивалентных количествах? Мотивируйте ответ.

3. При электрофорезе частицы золя хлорида железа, полученного смешением равных объемов раствора нитрата серебра и хлорида калия, перемещаются к отрицательному полюсу. Одинаковы ли были исходные концентрации электролитов? Составьте формулу мицеллы золя.

4. Золь хлорида серебра получен при добавлении 20 мл раствора хлорида натрия (С = 0.01 моль/л) к 10 мл раствора нитрата серебра (С = 0.09 моль/л). Составить формулу мицеллы золя и указать направление движения гранул при электрофорезе.

5. В результате взаимодействия избытка хлорида бария с серной кислотой был получен золь. Приведите строение мицеллы, укажите ее составные части.

6. Какими методами можно определить заряд коллоидной частицы (гранулы)?

7. Какой объем 0.005 М раствора нитрата серебра нужно добавить к 20 мл 0.015 М раствора йодида калия, чтобы получить золь, частицы которого заряжены положительно. Приведите строение мицеллы полученного золя.