Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Работа №11
КОЛЛОИДНЫЕ СИСТЕМЫ
Однофазные истинные растворы, содержащие ионы и молекулы, встречаются в природе реже, чем разнообразные коллоидные системы (взвеси, суспензии, эмульсии, золи, пены, капиллярные системы). Примеры коллоидов многочисленные: плазма крови, лимфа, соки растений, латексы, белковые системы, молоко, дым, туман, самоцветы, стекла, сплавы, коллоиды почв и др.
Гетерогенная высокодисперсная коллоидная система- дисперсия одного вещества ( дисперсная фаза) в другом веществе , называемом дисперсионной средой (обычно среда это то, что присутствует в избытке).
Классификация коллоидов по агрегатному состоянию фаз.
Таблица 1
|
Тип по дисперсионной среде |
Дисперсная фаза |
Символ системы |
Система
|
|||
|
Аэрозоли (Г) |
Жидкая Твердая |
Ж/Г Т/Г |
Туман Дым |
|||
|
Лиозоли (Ж) |
Газовая Жидкая Твердая |
Г/Ж Ж1/Ж2 Т/Ж |
Пена Эмульсии Суспензии |
|||
|
Твердые золи (Т) |
Газовая Жидкая Твердая |
Г/Т Ж/Т Т1/Т2 |
Ксерогель Капиллярные системы Стекла, самоцветы, Сплавы |
Лиозоли - системы с жидкой дисперсионной средой, обозначаемые Г/Ж, Ж/Ж, Т/Ж (греческ.- лиос – жидкость).
Различают гидрозоли, алкозоли, бензолозоли, этерозоли; под названием органозоли объединяют системы, в которых дисперсионной средой служат органические жидкости.
Любое вещество в определенной среде может быть получено в коллоидном состоянии, важнейшей характеристикой которого служит степень дисперсности Д=1/Ф м1-
Основное условие получения коллоидных систем –взаимная нерастворимость выбранных веществ.
Лиофобные псевдорастворы-золи-системы, отвечающие коллоидной степени дисперсности, микрогетёрогенные, дающие конус Тиндаля, термодинамически неустойчивые, способ коагулировать,содержащие структурные единицы-мицеллы
Сравнительный анализ свойств истинных растворов и золей
|
Раствор |
Золь (псевдораствор) |
|
1.Система гомогенная 2.Присутствуют ионы, молекулы,(10-10м) 3.Характерна автосольватация (что повышает устойчивость системы) 4.Оптически пустой 5.Возможна обратимая кристаллизация растворенного вещества. 6.Образуется самопризвольно |
1.Система гетерогенная 2.Присутствуют мицеллы(10-7÷10-9 м) 3.Необходим третий компонент-стабилизатор, осуществляющий сольватацию. 4.Обнаруживают конус Фарадея-Тиндаля, что доказывает многофазность системы. 5.Характерна необратимая коагуляция 6.Термодинамические неустойчив 7.Образуются:а)с помощью дисперсионных методов за счет внешней работы;б)с помощью конденсационных методов с потерей избыточной энергии. |
Mицелла -электронейтральная комплексная структурная единица золей, состоящая из ядра, адсорбционного и диффузионного слоев и сольватной (гидратной) оболочки.
В золях различают два вида устойчивости:
-агрегативная устойчивость это постоянство степени дисперсности частиц, устойчивость против слипания, способность золя сохранять определенные размеры мицелл;
-Кинетическая устойчивость это способность частиц находиться во взвешенном состоянии, в состоянии броуновского движения, это устойчивость дисперсной фазы к действию силы тяжести.
Укрупнение мицелл приводит к коагуляции, признаками которой является изменение окраски, помутнение образование видимых взвешенных частиц и осадка. Коагуляцию вызывают:
-повышение или понижение температуры (вымораживание),
-пропускание электрического тока,
- механические воздействия (встряхивание, перемешивание, высокочастотные колебания, ультрацентрифугирование)
-введение электролитов и др.
Коагуляция-потеря устойчивости коллоидной системы и образование осадка.
Гели-продукты коагуляции коллоидных систем, объединения осадка, молекулярного сцепления частиц, образующих рыхлые сетки-каркасы. Образованию геля способствует увеличение концентрации твердой дисперсной фазы. При удалении высушиванием дисперсионной среды-жидкости-из гелей получают твердые ксерогели (греческ. Ксерос- сухой).
Синерезис (явление обратное набуханию)- самопроизвольное уменьшение размеров геля с выделением и выпрессовыванием дисперсионной среды с образованием жидкой и студнеобразной фаз.
Растворы высокомолекуярных веществ, например, белков называют лиофильными коллоидами (греческ. Лиос- жидкость, фило-люблю),эти растворы обусловливают защиту золей от коагуляции. На поверхности мицелл образуется адсорбционный слой высокополимера, что повышает устойчивость золя.
Порядок работы
1.Получение золей конденсационными методами методом
l. Получение золей методом замены растворителя.
а) В пробирку, наполненную до половины объема водой, добавляем при взбалтывании 10 капель спиртового раствора серы. Получим желтоватый в проходящем свете гидрозоль серы, с опалесценцией голубоватого цвета в отраженном свете. Для наблюдения конуса Тиндаля пробирку с гидрозолем подносим к боковому отверстию в металлическом колпаке, под которым горит электрическая лампочка. Появление конуса Тиндаля указывает на неоднородность системы. Состав мицелл не выяснен, коллоидные частицы серы заряжены отрицательно
б) В пробирку с водой при сильном взбалтывании добавляем 2 капли спиртового раствора канифоли. Гидрозоль канифоли не устойчив: при увеличении концентрации спиртового раствора канифоли получаем осадок в виде хлопьев.
2.Получение золя методом обменной реакции с образованием нерастворимого вещества.
В пробирку из бюретки наливаем 5 мл 0,0125 N раствора NaJ и при взбалтывании наливаем из другой бюретки 1 мл 0,0125 N раствора AgNO3. Получаем устойчивый отрицательный золь йодистого серебра без видимого осадка:
{[m(AgJ)·nJ-](n-x)Na1+}x-·xNa1+·yH2O.
3. Получение геля карбоната кальция CaCO3 методом об менной реакции.
Осаждение малорастворимого вещества и виде геля и переход из коллоидного в кристаллическое состояние- частое явление
Нальем в цилиндр 12 мл 4 М раствора CaCl2.Пипеткой вносим 25 мл 2 M раствора карбоната натрия Na2CO3 так, чтобы кончик пипетки достиг дна цилиндра и при медленном приливании раствора осторожно поднимаем пипетку вверх. Должен образоваться прозрачный гель CаCO3.Если гель не получен, можно встряхнуть цилиндр. Гель достаточно прочен: можно перевернуть цилиндр дном вверх. Через 20-30 мин гель закончит существование. На дне цилиндра появится белый рыхлый осадок мела CaCO3. 4. Получение гидрозоля гидроксида железа методом гидролиза и определение порога коагуляции.
Порогом коагуляции называют количество миллимолей (1·10-3моля) электролита, которое при добавлении к 1 литру золя вызывает коагуляцию.
Золь гидроксида железа получаем методом гидролиза: в дистиллированную воду (300 мл) при кипячении добавляем 12-15 мл 2% раствора хлорида железа (III), гидролиз протекает по реакции:
FeCl3+3HOH→Fe(OH)3+3HCl
Избыток FeCl3 играет роль стабилизатора. Жидкость приобретает буро-коричневый цвет. Золь охлаждаем. Мицелла имеет строение:
{[mFe(OH)3·nFe3+]·3(n-x)Cl-}3x+·3xCl-·yH2O.
При определении порога коагуляции и защитного числа используем таблицу.
В 10 пробирок наливаем по 10 мл золя и возрастающие -0,00125 М раствор Na2SO4 .Общий объем смеси во всех пробирках должен быть одинаков (15 мл), поэтому в каждую из них добавляем соответствующий объем H2O (см. таблицу).
|
№ пробирок |
золь |
вода |
электролит |
Общий объем, мл |
Признаки коагуляции |
|
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 |
10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 |
4,5 4,0 3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 0,5 0 |
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5,0 |
15 15 15 15 15 15 15 15 15 15 |
- - - - - + ++ +++ +++ ++++ |
ПРИМЕЧАНИЕ: минус означает отсутствие признаков появление хлопьев и осадка. помутнение, Плюс -означает коагуляции,
Предположим ,в пробирке № 6 появились признаки коагуляции, порог коагуляции γ рассчитываем:
ммоль.
0,00125моль·3 мл·100·1000
γ =
1000 мл
II. Определение защитного железного числа.
Минимальное количество миллиграммов защищающего высокополимера, которое способно защитить 10 мл золя гидроксида железа от коагулирующего действия 1 мл 0,002531 М раствора Na2SO4 называют защитным железным числом.
=1,5 мл.
В 6 пробирок наливаем по 10 мл золя гидроксида железа и уменьшающиеся объемы раствора желатины: 5 мл, 4 мл, 3мл, 2 мл ,1мл, 0,5мл. В каждую пробирку добавляем раствор Na2SO4 в объеме, соответствующем порогу коагуляции. Жидкость в пробирках взбалтываем и через 10 минут отмечаем ту пробирку, в которой нет помутнения, т. е добавленное количество желатины достаточно для защиты. Если в следующей пробирке началось помутнение, то количество белка недостаточно для защиты от коагуляции. Учитываем средний объем. Например, 2,0 мл желатины защищает (помутнения нет), а 1,0 мл раствора белка не защищает (помутнение есть); защищающий объем 2,0+1,0
2
Зная концентрацию раствора желатины и объем, необходимый для защиты, рассчитываем число миллиграммов сухой желатины, необходимое для защиты 10 мл данного гидрозоля, гидроксида железа от коагуляции 1 мл 0,00125 M раствора Na2SO4.
Если концентрация раствора желатины 0025 га и защищающий объем 1,5 мл, то Количество сухого белка необходимого для защиты 10 мл Золя равно:
1 мл·1,5 мл·25мл
m=
=0,0125 мг
3,0 мл·1000 мл
III.дисперсионный метод получения коллоидных систем
Пены-коллоидные системы; стабилизирующее действие и иенах Проявляют мыла поверхностно-активные вещества.
В стакан налить 0,1 л концентрированного раствора карбоната натрий Na2СО3 ,на кончике шпателя добавить сапонин и размещать. Постепенно ,не прекращая размешивания, прилить раствор HCl (1:3). В стакане растет столб пены:
Na2CO3+2HCl=2NaOH+H2O+CO2↑.
В течение некоторого времени пена не оседает.