Теоретические основы. Системы, в которых одна составная часть равномерно распределена в объеме другой, называются дисперсными. Составная часть, которая распределена в мелкораздробленном состоянии, называется дисперсной фазой. Часть системы, в которой распределена дисперсная фаза, называется дисперсионной средой.
В зависимости от размера частиц дисперсной фазы системы делятся на крупнодисперсные, коллоидные и истинные растворы. В крупнодисперсных системах диаметр частиц дисперсной фазы превышает 10-5 см, в коллоидных (золях) - диаметр может колебаться от 10-5 см до 10-7 см, тогда как в истинных растворах диаметр частиц не превышает 10-7 см.
Как дисперсная фаза, так и дисперсионная cреда могут иметь различные агрегатные состояния - находиться в твердом (Т), жидком (Ж) или газообразном (Г) состояниях. В зависимости от агрегатных состояний дисперсной фазы и дисперсионной cреды, такие системы имеют различные названия.
Дисп.фаза Дисп.среда | газ (Г) | жидкость (Ж) | твердое состояние (Т) |
газ (Г) | - | аэрозоли туманы | дымы пыли |
жидкость (Ж) | пены | эмульсии | суспензии взвеси |
твердое состояние (Т) | пенопласты | гели | литозоли |
Существует два метода получения веществ в коллоидном состоянии: дисперсионный (от “dispergere” - рассеивать) - состоит в раздроблении крупных частиц до размера коллоидных, и конденсационный (от “condensare” - сгущать) - заключается в объединении многих молекул или атомов в коллоидную частицу. Диспергирование осуществляется механическим путем, а конденсирование - с помощью химических реакций. При образовании коллоидных частиц большую роль играет явление адсорбции.
|
|
Адсорбцией называется концентрирование газообразных или растворенных веществ на поверхности твердого или жидкого тела. Адсорбция характерна для гетерогенных реакций. Способность поверхности адсорбировать вещества объясняется особым состоянием молекул, находящихся в поверхностном слое. За счет сил притяжения частицы дисперсной фазы окружаются ионами дисперсионной среды (растворителя) и приобретают одноименный заряд, мешающий коагуляции коллоида - объединению частиц в более крупные.
Коллоидные растворы обладают специфическими электрическими и оптическими свойствами: при пропускании постоянного электрического тока через коллоидную систему (электрофорез) все коллоидные частицы движутся к одному электроду, а противоионы - к другому. Коллоидные растворы рассеивают свет и часто опалесцируют при боковом освещении.
Цель работы. Познакомиться с различными типами коллоидных растворов, способами их получения и их оптическими свойствами.
|
|
Порядок работы.
Опыт 1. Получение коллоидного раствора серы.
Налейте в пробирку 2-3 мл 2N раствора тиосульфататa натрия и добавьте 2 мл 2N раствора серной кислоты. Наблюдайте образование коллоидного раствора. Посмотрите сквозь раствор на свет. Опишите наблюдаемые с течением времени изменения в растворе.
Опыт 2. Получение золя гидрооксида железа (III).
в химическом стакане нагрейте до кипения 50 мл воды. Затем в кипящую воду прилейте 1-2 мл 2%-ого раствора FeCl3. Наблюдайте интенсивное окрашивание. Высокая температура при которой идет реакция смещает равновесие реакции гидролиза вправо. Охладите стакан и наблюдайте изменения в растворе. Опишите наблюдаемые изменения.
Опыт 3. Получение геля кремниевой кислоты.
Налейте в пробирку 2 мл концентрированного раствора силиката натрия Na2SiO3 и прибавьте к нему 1 мл 4Н раствора соляной кислоты и хорошо перемешайте стеклянной палочкой. Через некоторое время наблюдается выделение кремниевой кислоты в виде геля.
Опыт 4. Получение эмульсии масла.
Налейте в пробирку 2-3 мл дистиллированной воды и добавьте несколько капель растительного масла. Закрыв пробирку пробкой, хорошо встряхните. Получается неустойчивая эмульсия, которая быстро расслаивается.
Добавьте в вашу пробирку несколько капель 1%-ого раствора мыла и еще раз взболтайте ее. Объясните получение устойчивой эмульсии во втором случае.
Опыт 5. Коагуляция золей.
Налейте в пробирку 3-4 мл хлорида сурьмы и добавьте немного раствора сульфида натрия. Наблюдайте изменение цвета раствора, определите рН cреды, зная что часть молекул сульфида натрия подвергается гидролизу и в адсорбционном слое коллоидных частиц находятся ионы HS .
Добавьте к полученному золю 2 мл 2N раствора сульфата калия. Объясните коагулирующее действие K2SO4.
Форма лабораторного отчета.
1. Название лабораторной работы.
2. Краткое описание, цель работы.
3. В каждом опыте напишите наблюдения и уравнения реакций в молекулярной и ионной формах. Где это возможно, нарисуйте структуру мицеллы - коллоидной частицы вместе адсорбированными ионами и ближайшими противоионами.
Контрольные вопросы.
1. Что такое дисперсные системы?
2. Напишите, каким способом получен каждый из коллоидных растворов в данной лабораторной работе.
3. Приведите по два примера каждого из встречающихся в жизни типов коллоидных систем: Ж/Г, Г/Ж, Т/Ж, Ж/Ж и Т/Ж. Назовите их.