Цель работы:

Получить золь гидроксида железа

Ознакомиться с коагуляцией гидрофобного золя электролитами

Реактивы:

2%-ный раствор FeCl₃

растворы электролитов: KCl - 1 н, K₂SO₄ - 0,01 н, K₃[Fe(CN)₆] – 0,001 н

вода дистиллированная.

Оборудование и посуда:

термостойкий стакан на 250 мл

штатив с 12-ю пробирками

пипетки на 5 и 10 мл

электроплитка

Выполнение работы.

Рассмотрим строение коллоидных частиц золя гидроксида железа (III). Реакция получения гидроксида железа (III) идет по уравнению:

FeCl₃ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3HCl.

Поверхностные молекулы агрегата Fe(OH)₃ вступают в химическое взаимодействие с HCl:

Fe(OH)₃ + HCl  FeOCl + 2H₂O.

Молекулы FeOCl, подвергаясь диссоциации, образуют ионы FeO⁺ и Cl^-. Из растворов на поверхности коллоидных частиц адсорбируются ионы близкие по своей природе к составу ядра – правило Липатова. В рассматриваемом случае это будут ионы FeO⁺. Строение частиц золя гидроксида железа (III) схематически можно изобразить следующим образом:

FeOCl  FeO⁺ + Cl^-

nFe(OH)₃ + mFeO⁺ + mCl^-  [Fe(OH)₃]n m FeO⁺ (m-x)Cl^- xCl^-

Fe(OH)₃ –ядро коллоидной частицы, на его поверхности находятся адсорбированные ионы FeO⁺, которые придают ядру положительный заряд. Они называются потенциалобразующими. К заряженному ядру притягиваются противоионы Cl^-, формируя двойной электрический слой (ДЭС). Часть противоионов Cl^- находится вблизи поверхности в так называемом адсорбционном слое. Противоионы в адсорбированном слое вместе с ядром составляют гранулу. Этот слой перемещается совместно с частицей. Остальное количество противоионов Cl^- находится в свободном объеме, образуя диффузный слой. В целом рассматриваемая коллоидная частица (гранула) несет некоторый положительный заряд. При сближении двух таких частиц, несущих на поверхности одноименный заряд, будет происходить отталкивание, препятствующее их слипанию (электростатический барьер). Сближению коллоидных частиц препятствует также и слой молекул растворителя, в частности воды, входящих в сольватную (гидратную) оболочку ионов на поверхности частицы. Кроме того, на поверхности коллоидных частиц могут адсорбироваться молекулы специально добавляемых веществ-стабилизаторов (адсорбционно-сольватный барьер).

1. Получение золя гидроксида железа (III)

100–150 мл дистиллированной воды нагревают в стакане до кипения. Затем в кипящую воду постепенно при нагревании добавляют 5-10 мл 2%-ного раствора FeCl₃, доводят до кипения. Полученный коллоидный раствор гидроксида железа (III) желто-коричневого цвета осторожно охлаждают до комнатной температуры. Приготовленный золь используют для определения порога коагуляции электролитов и для наблюдения электрофореза.

2. Определение порога коагуляции золя электролитами.

В двенадцать чистых пробирок наливают, используя пипетки, указанные в таблице 1 объемы дистиллированной воды и растворов электролитов.

Во все пробирки добавляют по 5 мл охлажденного до комнатной температуры золя. Содержимое пробирок хорошо перемешивают.

Через 1 час отмечают, в каких пробирках наблюдается явная коагуляция (помутнение) и седиментация. Результаты наблюдений заносят в таблицу 1: в строке напротив соответствующего электролита записывают «+», если коагуляция наблюдается, «–», если коллоидный раствор в пробирке прозрачен.

Таблица 1

	№ пробирки
	1		2	3		4
Золь гидроксида железа (III), мл	5		5	5		5
Дистиллированная вода, мл	4,5		4	3		1
Раствор электролита, мл	0,5		1	2		4
Результат наблюдения через 30-50 мин («+» - если есть помутнение или осадок и «–» - если коагуляция не наблюдается)
KCl
K2SO4
K3[Fe(CN)6]

Для каждого электролита отмечают наименьший объем, при добавлении которого наблюдалась коагуляция золя.

Обработка результатов.

Порог коагуляции выражается в миллимолях электролита на литр коллоидного раствора (ммоль/л). Порог коагуляции вычисляют по формуле:

,

где С – концентрация раствора добавленного электролита, моль/л,V – наименьшее число миллилитров раствора электролита, достаточное для коагуляции золя, мл, 10 – суммарный объем золя после добавления электролита, мл (см. таблицу 1).

Вычисляют порог коагуляции для каждого электролита и результаты записывают в таблицу 2.

Таблица 2

Электролит	Коагулирующий ион	Порог коагуляции
KCl
K2SO4
K3[Fe(CN)6]