Опыт № 3. Исследование процесса коагуляции золя «берлинской лазури» с положительно заряженными частицами

Поскольку коллоидный раствор имеет положительно заряженные коллоидные частицы, то его коагуляцию должны вызывать анионы, причем, тем быстрее, чем выше заряд аниона.

В качестве электролитов – коагуляторов используют растворы:

0,1 М КСl, 0,0025 М К2SO4 и 0,001 М К3PO4.

1. Первый опыт проводят с электролитом 0,1 М раствором KCl. Для этого в пять пробирок первого штатива наливают указанное количество раствора 0,1 М КCl и разбавляют дистиллированной водой до 5,0 мл. Необходимые объемы раствора электролита – коагулятора и воды указаны в таблице 1.

В каждую пробирку быстро приливают по 5,0 мл полученного золя «берлинской лазури». Следят за тем, чтобы общий объем раствора в каждой пробирке оставался постоянным (V_общ = 10,0 мл). Через 30-40 минут отмечают, в каких пробирках прошла явная коагуляция. При «помутнении» раствора в таблице 1 ставят знак «+».

2. Аналогично исследуют процесс коагуляции золя электролитами 0,0025 М К2SO4 и 0,001М К3PO4, проводя второй и третий опыт с соответствующими электролитами. Для этого в пять пробирок второго и третьего штативов наливают растворы данных электролитов в количестве, указанном в таблице 1.

В каждую из пяти пробирок приливают по 5,0 мл полученного золя «берлинской лазури». Следят за тем, чтобы общий объем раствора оставался постоянным. Через 30-40 минут отмечают, в каких пробирках прошла явная коагуляция. При «помутнении» раствора в пробирках в таблице 2 ставят знак «+».

3. Рассчитывают порог коагуляции (γ, моль/л) по следующему уравнению:

γ =

где V– объем электролита, вызывающего коагуляцию, мл; С- концентрация электролита, моль/л; W- объем золя, мл.

Таблица

Условия и результаты эксперимента

№

Условия эксперимента

Результаты эксперимента

Объем, мл

KCl

ВаСl2

AlCl3

вода

эл-т

золь

Сэ

+/-

γ

Сэ

+/-

γ

Сэ

+/-

γ

4. Проверяют правило Шульце – Гарди. Значение показателя степени заряда иона-коагулятора (n) рассчитывают графическим способом. Для этого уравнение γ = приводят к линейному виду (логарифмируют).

lg γ = lg const- nlg z

Строят график в координатах lg γ = f (lg z). Тогда тангенс угла наклона прямой равен tg(π -ψ) = n.

Рассчитывают значение показателя степени заряда иона- коагулятора и сравнивают его с теоретическим значением.

Контрольные вопросы и задания

1. Из каких составляющих складывается баланс свободной энергии при диспергировании лиофильных и лиофобных систем?

2. Какими способами можно нарушить устойчивость коллоидной системы? Повысить устойчивость коллоидной системы?

3. Чем обусловлена агрегативная неустойчивость лиофобных дисперсных систем? Какие процессы самопроизвольно идут в таких системах?

4. В чем отличие диспергирования от пептизации?

5. Факторы, под действием которых может происходить коагуляция.

6. Нейтрализационная и концентрационная коагуляция.

7. Влияние температуры на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость лиофобных дисперсных систем.

8. Влияние природы среды на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость лиофобных дисперсных систем.

9. Влияние добавок индифферентных электролитов на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость золей.

10. Влияние добавок неиндифферентных электролитов на электрокинетический потенциал и агрегативную устойчивость золей.

Понятие устойчивости лиофобных дисперсных систем. Факторы, определяющие устойчивость гидрозолей.

12. Коагуляция коллоидных систем. Основные закономерности электролитной коагуляции.

13. Правило Шульце-Гарди. Лиотропные ряды. Явление неправильных лиотропных рядов.

14. Закономерности коагуляции смесью электролитов.

15. Какой объем раствора Ba(NO3)2 с концентрацией 0,05 М требуется для коагуляции 1 л золя AgI? Порог коагуляции 2·10^–3 М.

16. Пороги коагуляции гидрозоля гидрооксида железа (III) сульфатом натрия и хлоридом калия соответственно равны 0,32 и 20,50 ммоль/л. Определите знак заряда коллоидных частиц золя. Вычислите коагулирующую способность этих электролитов и сопоставьте их соотношение с вычисленными по правилу Шульце – Гарди.