Контрольные вопросы

1. Что называют коагуляцией, и какие факторы ее вызывают?

2. В чем заключается правило Шульце – Гарди?

3. Что такое порог коагуляции?

4. Какой объем электролита (мл) 0,01М раствора K2Cr2O7 нужно добавить к 1 мл золя Al(OH)3,чтобы вызвать его коагуляцию? Порог коагуляции- 0,63 м моль/л?

Лабораторная работа № 27

Получение эмульсий и пен, выявление роли стабилизатора

Цель работы: изучить методы получения эмульсий и пен и факторы их устойчивости и разрушения.

Оборудование и реактивы:

• плоскодонные колбы с пробками на 50 мл,

• мерные цилиндры на 10 и 250 мл,

• микроскоп, предметные стекла,

• секундомеры,

• подсолнечное масло, ацетон, вода дистиллированная,

• краситель судан,

• раствор олеата натрия – 2%,

• растворы НСI – 1н и конц.,

• раствор желатина 1%,

• раствор MgSO₄ - 30%.

Теоретическое введение

Эмульсии – дисперсные системы, состоящие из двух взаимно нерастворимых жидкостей, одна из которых распределена в другой в виде мельчайших капелек. Обе жидкие фазы эмульсии сильно отличаются по своей природе:

а) одна фаза образована полярной жидкостью (водой) и условно обозначается буквой «в», б) другая фаза образована неполярной жидкостью (бензил, керосин, четыреххлористый углерод и т.д.), она называется маслом независимо от ее природы и обозначается буквой «м».

Существует два типа эмульсий:

1. «Масло в воде» (^м/_в) – это эмульсия первого рода или прямая, где дисперсная фаза – масло, а дисперсионная среда – вода.

2. «Вода в масле» (^в/_м) – это эмульсия второго рода или обратная, где дисперсная фаза – вода, а дисперсионная среда – масло.

При изменении условий один тип эмульсии может переходить в другой. Это явление называется обращением фаз эмульсий и для него характерно равновесие:

^в/_м ^м/_в.

Процесс образования эмульсий можно осуществить двумя методами: диспергированием и конденсацией.

Эмульсии, как и все коллоидные системы, агрегативно неустойчивы из-за избытка свободной энергии на межфазной поверхности, поэтому к ним добавляют стабилизатор, который называют эмульгатором. Роль эмульгаторов играют различные вещества: ПАВ, электролиты, ВМС, твердые вещества в виде порошков. Из всех ПАВ лучшими эмульгаторами являются мыла, например, олеат или стеарат натрия.

Установить тип эмульсии можно несколькими методами, одним из которых является метод окрашивания, основанный на применении красителей, растворимых в масле или воде. Если масло-дисперсная фаза, то при применении красителя (судан III), растворимого в масле, окрашиваются капельки масла. Наблюдение удобно проводить при помощи микроскопа.

На практике нередко возникает важная техническая задача – разрушение эмульсий. Разрушение может быть достигнуто химическим путем. Так, эмульсии первого рода, стабилизированные мылом, можно деэмульгировать, добавляя минеральные кислоты, которые разрушают эмульгатор.

Пены – высококонцентрированные дисперсные системы, состоящие из ячеек, заполненных газом (воздухом, азотом, углекислым газом и т.д.), разделенных очень тонким слоем жидкости. Газ рассматривается в пенах как дисперсная фаза, а жидкость как дисперсная среда.

Пены также термодинамически неустойчивы, поэтому для образования устойчивых высокодисперсных пен в жидкость вводят стабилизатор, называемый пенообразователем. Пенообразователями являются ПАВ – спирты, жирные кислоты, мыла и ВМС (белки). Они снижают поверхностное натяжение и поэтому стабилизируют пену.

Пены могут быть и твердообразными – это строительные материалы (пенобетон, пеностекло, пенопласты), а также продовольственные товары: пастила, зефир, суфле.

Пены получают двумя методами:

1. Диспергированием газа при механическом встряхивании сосуда, частично заполненного раствором пенообразователя.

2. Выделением газа или пара в виде новой дисперсной фазы при кипении жидкости или из перенасыщенного раствора.

Разрушение пен можно вызвать введением пеногасителей – ПАВ, которые не образуют прочных пленок. Они вытесняют пенообразователи из поверхностного слоя, делают его менее прочным и способствуют разрыву стенок пузырьков пен.