Коагуляція золів електролітами і визначення порогу коагуляції

Мета роботи: набути навичок вимірювання порогів коагуляції золів і коагулирующей здатності електролітів.

Короткий теоретичне введення.

Коагуляцією називається процес злипання частинок під дією сил молекулярного тяжіння, що приводить до утворення більших агрегатів.

Розрізняють швидку і повільну коагуляцію. При швидкої коагуляції все зближення частинок, що знаходяться в броунівському русі, завершуються їх злипання, і швидкість коагуляції не залежить від концентрації електроліту. При повільній коагуляції злипання частинок відбувається лише в результаті особливо вдалих зближень, і швидкість процесу залежить від концентрації коагулюючого електроліту.

Коагуляція колоїдних систем може відбуватися під впливом різних факторів: старіння системи, зміни концентрації дисперсної фази, зміни температури, механічних впливів, опромінення. Але найбільш важливе теоретичне і практичне значення має коагуляція при додаванні електролітів.

Електроліти змінюють структуру подвійного електричного шару і змінюють електрокінетіческій потенціал. Це призводить до ослаблення або повного виключення електростатичного відштовхування між частинками і початку коагуляції, тобто злипання частинок. Коагулююча дією в електроліті володіють не всі іони, а тільки ті, які мають заряд, однаковий з зарядом протівоіона міцели (або, іншими словами, заряд, протилежний за знаком заряду колоїдної частинки). Таким чином, для золів з негативно зарядженими частинками коагулирующими іонами є катіони, а для золів з позитивними частками - аніони.

Найменша концентрація електроліту, при якій починається коагуляція, називається порогом коагуляції. Поріг коагуляції вимірюється в мілімоль електроліту на літр золю.

Початок коагуляції може бути визначено за різними ознаками: по зміні забарвлення золю, появі каламуті, початку виділення дисперсної фази в осад. Поріг коагуляції залежить від концентрації золю. Величина ця є відносною характеристикою, тому завжди необхідно точно вказувати умови, в яких проводилося визначення порогу коагуляції.

Коагуляція за допомогою електролітів підпорядковується деяким емпіричним правилам. До числа їх відносяться правила Шульце - Гарді, що визначають поріг коагуляції при додаванні противоионов однаковою і різної валентності.

Перше правило Шульце - Гарді: чим вища валентність коагулюючого іона, тим менше його потрібно для коагуляції.

Друге правило Шульце - Гарді: для іонів однакової валентності поріг коагуляції тим нижче, чим вище порядковий номер цього іона.

Досвід 1. Одержання золю гідроксиду заліза (III).

У конічній колбі з термостійкого скла нагрівають до кипіння 100 мл дистильованої води. Потім в киплячу воду вливають 8 мл 2% -ного розчину хлориду заліза (III) FeCl3 (вливати рекомендується невеликими порціями). Кип'ятіння продовжують ще 2-3 хвилини. При цьому спостерігається утворення колоїдного розчину червоно-коричневого кольору - це золь гідроксиду заліза (III).

Напишіть рівняння реакції гідролізу хлориду заліза FeCl3 і отримання золю. Зобразіть будову міцели золю гідроксиду заліза (III), вважаючи, що в адсорбционном шарі знаходяться іони Fe 3+.

Дослід 2. Визначення порогів коагуляції.

У золь гідроксиду заліза (III), отриманий в досвіді 1, повільно доливають з бюретки розчин сульфату натрію Na2 SO4 з концентрацією 0,02 моль / л. Розчин постійно перемішують.

Ознакою початку коагуляції вважається помутніння золю по всьому об'єму розчину.

Обсяг витраченого розчину Na2 SO4 записують і обчислюють поріг коагуляції за формулою:

Сел - концентрація розчину електроліту, моль / л;

Vел - обсяг електроліту. л;

Vсум - сумарний обсяг золю, вихідного розчину електроліту і води.

Коагулююча здатність (К.С.) електроліту розраховується за формулою:

Повторюють досвід, взявши в якості коагулюючого електроліту розчин дигідрофосфату натрію NaH2 PO4 з концентрацією 0.02моль / л. Визначають для нього поріг коагуляції і коагулюють здатність.

Під час обговорення результатів дослідів поясніть, чому коагулирующая здатність одного іона вище, ніж іншого.

1. Що називається кінетичної і агрегативной стійкістю золів?

2. Яке явище називається коагуляцією? У чому виражаються видимі ознаки коагуляції?

3. Чим відрізняються швидка і повільна коагуляція?

4. Впливом яких чинників можна викликати коагуляцію ліофобних золів?

5. Що називається порогом коагуляції? В яких одиницях виражається його величина?

6. Сформулюйте правила Шульце-Гарді і поясніть їх прикладами.

Лабораторна робота №5.