684
.pdfПРОТИ80ИОНЫ находятся 8 тепловом движении Часть
противоионов (n-x), находящихся в непосредственной близости от
ядра, связаны с ним помимо элекrростатических сил
адсорбционными силами, образуя адсорбционный слой. Другая
часть противоионов х, находящихся вследствие теплового
движения и элекrростатического отталкивания между
одноименно заряженными ионами, находятся на некотором
удалении от ядра, образуя диффузный слой. Таким образом,
вокруг мицеллы существует двойной элекrрический слой,
стабилизирующий мицеллу. Заряды потенциалопределяющих
ионов и противоионов полностью скомпенсированы, поэтому
мицелла элекrронеЙтральна.
Типы потенциалопределяющих ионов
Потенциалопределяющим ",оном может быть любой ион,
способный |
достраивать |
кристаллическую |
|
решетку |
нерастворимого |
соединения. |
Различают |
три |
типа |
потенциалопределяющих ионов:
1)ионы. одноименные с ионами агрегата
[ mFеРО4пРО4З-З(п-х)Nа+] 3xNa+
2)изоморфные ионы (т.е. ионы, имеющие близкое строение по отношению к ионам кристаллической решетки)
[ mАglпСI-(п-х)К+] хК+
(иону 1 изоморфны ионы галоидов CI-. Br-):
3)органические ионы большого размера, обладающие высокой
адсорбционной способностью например соли жирных
кислот. Я8ЛЯЮ:..L:иеся ~таБИ!1изатора1\.1И латексов.
www.mitht.ru/e-library
[ mПпRСОО-(п-х)Nа+ ] xNa+
Принципы построения мицелл
1)Агрегат мицеллы должен быть нерастворимыу соединением
2)Потенциалопределяющими ионами могут быть ионы,
образующие дисперсную фазу, изоморфные им ионы и
органические ионы с высокой адсорбционной способностью.
З) Противоионы образуют с потенциалопределяющим ионом
растворимое соединение.
4)Мицелла в целом элекrронеЙТральна.
2.Экспериментальная часть.
Оборудование и реактивы:
Конические колбы; химический стакан
бюретки
Пипетки
Кювета с плоско параллельными стенками
Проекционный фонарь ДЛЯ наблюдения конуса Тиндаля
Прибор для определения знака заряда коллоидных частиц
гидрозоля
Исходные растворы для получения коллоидных систем
Перед проведением работы студенту необходимо выяснить у
I1реnодавателя, какие именно золи он будет получать.
2.1.Химическая КОJ:!денсация
2.1.1Получение золей иодида серебра. В коническую колбу
из бюретки наливают 1О мл раствора иодида калия и медленно, по
каплям. при интенсивном взбалтывании приливают из другой
www.mitht.ru/e-library
бюретки 0,005 н раствор нитрата серебра. При достижении
эквивалентных количеств реагирующих веществ в колбе
образуется желто-зеленый хлопье6~iАны й осадок r10дида серебра
под почти бесцветной проэрачной жидкостью. Отмечают
количество раствора нитрата серебра, отвечающее точке
эквивалентности.
В другую колбу к 1О мл такого же раствора иодида калия приливают раствор нитрата серебра на 2 мл меньше установленного объема. В третью колбу с 1О мл раствора иодида калия при перемешивании быстро наливают раствор нитрата серебра на 2 мл больше установленного эквивалентного объема.
Отмечают состояние золей, пслученных во второй и третьей
копбах (наличие или отсутствие осадка), наблюдают окраску
золей в проходящем свете и при боковом освещении.
Затем золи, полученные во второй и третьей колбах,
помещают в u- образные трубки, вводят в оба колена каждой трубки ~лектроды и в течение 5 минут проводят электрофорез.
По просветлению золя у одного из электродов и отложению дисперсной фазы на другом электроде определяют знак заряда
частиц обоих золей.
Для того, чтобы установить, даст ли гидрозоль конус Тиндаля, золи иодида серебра наливают в кювету с плоскопараллеЛЬНЫМ\II стенками и наблюдают, появится ли опалесценция (конус Тlilloiдаля) при ПРОПУСl{аНИIiI сквозь кювету
светового луча проеtrционного фонаря. Для сравнения TCfr же"
опыт проеодят с кюветой, наполненной водой.
www.mitht.ru/e-library
2 1.2. Получение золя металлического серебра. В
коническую колбу пипеткой вносят 2 мл 1,7% раствора нитрата
серебра и разбавляют дистиллированной водой до 100 мл Затем
8 колбу вводят 1 мл 0,1 % раствора таннина и затем 3-4 капли i %
раствора карбоната калия.
АgNОз + К2СОз ~ AgOK + КNОз + СО2,
6AgOK + C76HS2046 + 3Н2О ~ 6Ag +
+ С76Н52049 + 6КОН.
Получается золь металлического серебра красно-
коричневого цвета. Устанавливают, дает ли эоль конус Тиндаля.
2.1.3. Получение золя диоксида марганца. Золь получают
двумя способами. По первому способу перманганат калия
восстанавливают тиосуЛЬфатом натрия. В коническую колбу
пипеткой вносят 5 мл 1,5% раствора перманганата калия и
разбавляют дистиллированной водой до 50 мл. Затем в колбу
вводят по капле 1,5-2 мл 1% раствора тиосульфата натрия.
8КМПО4 + ЗNа2S20з + Н2О ~ 8МпО2 +
+ 3Na2S04 + 3K2S04 + 2КОН.
Получается вишнево-красный золь диоксида марганца.
Устанавливают как описано выше, дает ли золь конус Тиндаля.
По второму способу перманганат калия восстанавливают
концентрированным раствором аммиака. 5 мл 1,5% раствора
перманганата калия разбавляют водой до 106 мл и нагреваю,..·до
кипения. В течение 15 мин вводят небольшими порциями
(r-риблизительно по 0,5 мл) 5 мл концентрированного раствора
www.mitht.ru/e-library
аммиака Образуется красно-коричневый золь диоксида
марганца Устанавливают, дает ли золь конус Тиндаля.
2.1 4 |
Получение |
золя |
iексациано-(П)феррата |
меди(П)(желеэисто-синеродистой меди). 0,5 мл 20% раствора
К4[Fе(СN)6] разбавляют до 100 мл дистиллированной водой В разбавленный раствор прибавляют 3-4 капли 10% раствора
CuS04 при перемеwивании. Образуется красно-бурый золь
железисто-синеродистой меди. Устанавливают, дает ли золь конус Тиндаля
2.1 5. Получение золя гексациано-(П)феррата серебра 2
мл 20% раствора К4[Fе(СN)6] разбавляют водой до 20 мл. К этому
раствору добавляют по каплям, при взбалтывании, 1 мл 1.7%
раствора нитрата серебра.Образуется опалесцирующий, с
зеленоватой окраской золь гексациано-(П}феррата серебра
2.2Физическая конденсация
2.2.1.Получение золя канифоли. 8 коническую колбу,
содержащую 50 мл дистиллированной воды, наливают 5 ~,nл 2%
спиртового раствора канифоли и встряхивают. Наблюдают окраску золя в проходящем свете и при боковом освещении и устанавливают, дает 11\11 золь конус ТИl-lдаля.
2 2 2 ПО11учение ЗО11Я серы К 50 мл дистиллированной
воды добавляют 1 мл насыщенного раствора серы в ацетоне (из
::аг:эльнvщы). Образуется голубоsато-беr.ыЙ ог:алесцирующий
З0ЛЬ cep~1 в воде
2.2.3 Получение золя парафина К 50 мл 60ДЫ добавляют
0i0 о{апГоЯМ i1рИ в~баГiТЫ8а'"!iAИ 1 !viЛ наСl:>iw€ЧНОГО раствора
www.mitht.ru/e-library
1t!
Ilарафина в этиловом спирте. Получается опалесцирующий золь
парафина в воде.
2.3.Пептизация
2.31. Получение золя гидроксида железа. В коническую
колбу емкостью 250 мл наливают 100 мл дистиллированной воды
и затем добавляют 5 мл насыщенного раствора хлорида железа
(Ш). Гидроксид железа осаждают, вводя небольшой избыток
водного аммиака до образования рыхлого осадка. Путем многократной декантации осадок тщательно отмывают от избытка осадителя (до полного исчезновения запаха аммиака). доводят объем в колбе до 200мn и добавляют пептизаторпримерно 2 мл
насыщенного раствора хлорида железа (Ш). Содержимое колбы
нагревают на водяной бане. периодически взбалтывая. до
исчезновения осадка. ПОЛУ'-lается ВVlшнево-краСНDiЙ золь
гидроксида железа. Устанавливают, дает ли золь конус Тиндаля.
2.32 Получение золя берлинской лазури. В небольшой стакан пипеткой вносят 1,5 мл 20% раствора желтой кровяной соли и прибавляют 0.5 мл насыщенного раствора хлорида железа (ПI).
Выпавший осадок берлинской лазури переносят на складчатый
фильтр, промыsают водой и после удаления промывных вод
заливают на фильтре 0.1 н раствором щавелевой кислоты Осадок
быстро пептизируется щавелевой кислотой, и через фильтр
проходит СИf-lИЙ золь берлинскоii\ лазури. Устанавливают, дает ли
золь конус Тиндаля
3~[Fе(СN)в] + 4FеСlз ~ Fе4[Fе(СN)в]з +
+ 12KCI
www.mitht.ru/e-library
1'.9
233 Получение золя фОСфата железа (Ш) 5 мл
насыщенного раствора хлорида железа (Ш) раЗбавляют водой до
50 мл. К этому раствору прибавляют по каплям, при
взбалтывании, 10% раствор Na2HP04 до тех пор, пока не
перестанет растворяться выпадающий фосфат железа (Ш).
Образуется зеленоват0-5елесый золь фосфата железа (IП).
Устанавливают, дает ли золь конус Тиндаля.
2.3.4.Получение золя гидроксида алюминия. Гидроксид
алюминия получают при взаимодействии хлорида алюминия с
карбонатом аммония двумя способами. По первому способу 5 мл
30% раствора хлорида алюминия разбавляют водой до 100 мл. К
этому раствору прибавляют по каплям, при энергичном
встряхивании, около 3 мл 20% раствора карбоната аммония до
тех пор, пока выпавший осадок гидроксида алюминия не
растворяется уже с трудом. При этом образуется бесцветный
опалесцирующий золь гидроксида алюминия. Устанавливают,
дает ли золь конус Тиндаля.
По второму способу 1О мл 20% раствора карбоната
аммония разбавляют водой до 100 мл. К разбавленному раствору
добавляют при взбалтывании 5-1 О капель 30% раствора хлорида
алюминия. Образуется бесцветный ОГlалесцирующий золь
гидроксида алюминия. Устанавливают, дает ли золь конус
Тиндаля.
В отчете о работе приводят краткое описание способа
получения золя, записывают химическую реакцию, формулу
мицеллы отмечают цвет золя и наблюдаемые свойства
www.mitht.ru/e-library
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА Н2 2
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАЗМЕРА ЧАСТИЦ КОЛЛОИДНЫХ
СИСТЕМ, ПОДЧИНЯЮЩИХСЯ УРАВНЕНИЮ РЭЛЕЯ,
ТУРБИДИМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ.
Цель работы
Определение оптической плотности латекса и вычисление
радиуса глобул по уравнению Рэлея.
1. Теоретическая часть Знание оптических свойств коллоидных систем важно
потому, что они позволяют изучить размер, форму, строение
коллоидных частиц и взаимодействие между ними. Оптические
свойства неразрывно связаны с молекулярно-кинетическими
свойствами, изучение оптических свойств способствовало
количественному толкованию таких I1роцессов, как диффузия,
броуновское движение, ~диментация.
Явления. наблюдаемые при взаимодействии ВИдимого света
с веществом.
Преобладание того или иного явления зависят от
соотношения между размером частиц а и длиной волны света ...t.
1)Прохождение света. Наблюдается в случае а «,1, .
~. ln
www.mitht.ru/e-library
21
Свет проходит без изменения направления и
интенсивности, что наблюдается ДЛЯ оптически однородной
среды. Под оптической однородностью понимают
одинаковые значения коэффициента преломления в
разных точах среды. (n=const).
2) Поглощение света 1'1 > 10' Если есть хромофорные
группы, наблюдается избирательное поглощение
некоторых длин волн и появляется окраска (а « Л ).
3) В грубодисперсных системах а »).. существует граница
между двумя средами и наблюдается явление отражения и
преломления света.
4) Рассеяние света. а:::::: 0.1..1
СущесТ9ует Д99 вида рассея"lИЯ
а) При релеевском рассеянии среда является оптически
неоднородной, распространение света сопровождается его
рассеянием вследствие различия показателей
преломления. Рассеяние мутными средами является
интенсивным.
б) Молекулярное рассеяние - характерно для истинных
растворов 11 газов. Оно происходит за счет флуктуации
ПЛОТНОСТИ В газах и ЖИДКОСТЯХ, флуктуации концентрации в
растворах. РассеЯl;ие светэ коллоидным\It систе.о/1ами
приводит к мутности наблюдаемое в виде Эффеt<Тэ
ТИНдаJlЯ
Для рэлеевского рассеяния соблюдается закономерность
www.mitht.ru/e-library
1() и 11/ - интенсивность первичного и проходящего пучков, е
- толщина образца, r - мутность.
Основы теории светорассеяние заложил Рэлей в 1871 г. При
рэлеевском рассеянии выполняются два условия А. =const ,
поглощение = О, т е. 10 =1n
Физическая сущность релеевского рассеяния.
Световая волна - это переменное электромагнитное поле,
которое наводит или индуцирует диполи в атомах и молекулах, в
системе возникают переменные (осциллирующие) диполи и они
являются источником вторичны x волн. Таким образом, падающие
и рассеянные волны являются вторичными. Диполи колеблются с
той же частотой, что и падающая волна.
Воптически однородной среде диполи расположенных
хаотически |
волн гасят |
друг |
друга Jо =I n . |
В оптически |
|
неоднородной среде |
n * const и |
полного поглощения не |
|||
про~~сходит |
|
|
|
|
|
Для |
сферических |
частиц, |
не |
проводящих |
электрического |
тока, малых по сравнению с длиной волны, в разбавленном
растворе справедливо соотношение, установленное Рэлеем.
- 24' |
111'- - ПО',2 |
~, \.-, 1 |
(2) |
1,. - 1l' |
-,----, |
'-.-,-'() |
|
|
- ) |
A.~' |
|
|
(n-1 + 2n(t |
|
|
www.mitht.ru/e-library