- •Коллоидно-химические свойства технологических дисперсных систем
- •191028, Санкт-Петербург, ул. Моховая, 26 Введение
- •Лабораторная работа №1 Определение поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ методом наибольшего давления в пузырьках газа.
- •Лабораторная работа №2 Исследование ионообменной адсорбции на полимерных ионитах
- •Лабораторная работа №3 Коагуляция лиофобных золей электролитами (“Неправильные ряды” при коагуляции электролитом с поливалентными ионами)
- •Лабораторная работа №4 Взаимная коагуляция золей
- •Лабораторная работа №5 Определение знака и величины электрокинетического потенциала методом электроосмоса
- •Лабораторная работа №6 Исследование кинетики набухания высокомолекулярных соединений
- •Библиографический список
- •Содержание
Лабораторная работа №4 Взаимная коагуляция золей
Двойной электрический слой (ДЭС), который образуется за счет адсорбционного и электростатического взаимодействий компонентов объемной фазы с активными центрами поверхностного слоя, весьма чувствителен к любым внешним воздействиям, особенно при контакте с электролитами. Согласно правилам адсорбционного взаимодействия на поверхности формируется своеобразный адсорбционный слой, который определяет знак заряда поверхности и величину поверхностного электрического потенциала. Противоионы объемной фазы, нейтрализуя эту поверхность, распределяются в адсорбционной и диффузной частях ДЭС. Согласно правилам электролитной коагуляции соответствующие ионы электролитов (поливалентные, органические, ионы с зарядом, противоположным знаку заряда поверхности и др.), прежде всего, воздействуют на структуру диффузного слоя, соответственно уменьшая его толщину и величину электрического потенциала (ξ-потенциала).
В результате химических реакций (окислительно-восстановительных, ионообменных и др.), сопровождающихся образованием микрокристаллов, возможно формирование мицеллообразных структур в лиофобных золях при получении, например, гидрозолей диоксида марганца и берлинской лазури. Пример одной из окислительно-восстановительных реакций можно выразить следующим образом:
KMnO4 + NH4OH → MnO2↓ + N2↑ + KOH
При эквивалентном соотношении реагирующих соединений образуется мицелла следующего вида:
nMnO4‾ - потенциалопределяющие ионы;
(n-x)NH4+ - противоионы адсорбционной части ДЭС;
xNH4+ - противоионы диффузной части ДЭС
При избытке в смеси реагирующих веществ KOH (стабилизатор)
формируется мицелла другой структуры:
{[mMnO2] nOH‾ (n-x)K+}‾xK+
Рассмотренные мицеллообразные структуры являются слабодиссоциирующими с образованием коллоидной частицы и противоионов диффузной части ДЭС. При смешении двух лиофобных золей с противоположно заряженными коллоидными частицами проявляется их несовместимость, сопровождающаяся явной коагуляцией, т.е. взаимным разрушением. Это один из особых случаев электролитной коагуляции – взаимная коагуляция гидрофобных золей (латексов, водных дисперсий красителей и др.).
Цель работы: Изучить процесс взаимной коагуляции двух лиофобных золей.
Задание:
Смешать два золя и по истечении 30 минут записать результаты визуальных наблюдений (произошла явная коагуляция или нет)
Определить знак заряда коллоидных частиц в смеси золей там, где явная коагуляция не наблюдается и заполнить табл.6 или табл.7
Написать химические реакции получения двух золей и составить по ним структурные формулы мицелл
Отметить основное условие несовместимости двух золей
Ход проведения работы:
Вариант 1
Для выполнения эксперимента необходимы золи Fe(OH)3 и берлинской лазури. Золь гидроксида железа получают в результате гидролиза хлорного железа, стабилизатор – FeCl3. Золь берлинской лазури получают реакцией обмена между хлорным железом и железистосинеродистым калием K4[Fe(CN)6] при избытке последнего. Взять 6 пробирок и налить в них золь гидроксида железа, затем добавить золь берлинской лазури, содержимое перемешать и оставить на 30 минут. Заполнить табл.6:
Таблица 6
№ пробирки |
Объем золя Fe(OH)3, мл |
Объем золя Fe4[Fe(CN)6]3, мл |
Результаты визуальных наблюдений |
Знак заряда частиц |
1 2 3 4 5 6 |
10,0 9,0 8,0 6,0 4,0 2,0 |
0,5 1,0 2,0 4,0 6,0 8,0 |
|
|
В пробирках, где нет явной коагуляции, необходимо определить знак заряда частиц методом капиллярного анализа, который основан на разноименности знака заряда целлюлозных стенок капилляров фильтровальной бумаги (отрицательный) и воды, пропитывающей бумагу (положительный). Для этого небольшое количество гидрозоля надо нанести на фильтровальную бумагу, если золь содержит положительно заряженные коллоидные частицы, то после впитывания капля его адсорбируется на бумаге, давая окрашенное в центре и бесцветное по краям пятно. Если в состав золя входят отрицательно заряженные коллоидные частицы, то образуется равномерно окрашенное пятно вследствие того, что золь не адсорбируется бумагой в соответствии с правилами адсорбционного взаимодействия.
Вариант 2
Для проведения эксперимента необходимы золи Fe(OH)3 и MnО2. Золь гидроксида железа получают в результате неполного гидролиза FeCl3, стабилизатор – FeОCl. Золь диоксида марганца можно получить восстановлением КMnО4 аммиаком, стабилизатор – КОН. Взять 10 пробирок и заполнить их золем гидроксида железа, затем добавить золь диоксида марганца, содержимое пробирок перемешать и оставить на 30 мин. Затем заполнить табл.7:
Таблица 7
№ пробирки |
Объем золя Fe(OH)3, мл |
Объем золя MnО2, мл |
Результаты визуальных наблюдений |
Знак заряда частиц |
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
9.9 9.7 9.5 9.0 7.0 5.0 3.0 1.0 0.5 0.2 |
0.1 0.3 0.5 1.0 3.0 5.0 7.0 9.0 9.5 9.8 |
|
|
В пробирках, где нет явной коагуляции, необходимо определить знак заряда частиц методом капиллярного анализа (см. вариант 1).
Форма отчета:
Заполнить таблицу экспериментальных данных
Написать химические реакции получения используемых в работе золей
Составить структурные формулы мицелл этих золей
Записать основные выводы по работе