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
PAGE 46
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
МОГИЛІВ–ПОДІЛЬСЬКИЙ ТЕХНОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИЙ КОЛЕДЖ
ВІННИЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
РОБОЧИЙ ЗОШИТ
для лабораторного практикуму
з дисципліни
„ФІЗИЧНА І КОЛОЇДНА ХІМІЯ ”
для студентів спеціальності
5.05170101 «Виробництво харчової продукції»
студента групи____________________
________________________________
2013
Укладач: к.т.н. Максімова І.М., викладач Могилів-Подільського технолого-економічного коледжу Вінницького національного аграрного університету
Посібник являє собою робочий зошит студента, в якому ставиться мета і завдання роботи, дається перелік необхідного лабораторного обладнання, розкривається алгоритм виконання відповідних дослідів.
Використання зошита звільняє студента від непродуктивної механічної роботи, орієнтує на обов'язкові результати виконаної роботи, не позбавляючи власної творчості по засвоєнню знань.
Розглянуто і схвалено
на засіданні циклової
комісії природничо-
наукових дисциплін
Протокол № ______
від________________
Голова циклової комісії
С.А.Чорна
МІНІСТЕРСТВО АГРАРНОЇ ПОЛІТИКИ ТА ПРОДОВОЛЬСТВА УКРАЇНИ
МОГИЛІВ–ПОДІЛЬСЬКИЙ ТЕХНОЛОГО-ЕКОНОМІЧНИЙ КОЛЕДЖ
ВІННИЦЬКОГО НАЦІОНАЛЬНОГО АГРАРНОГО УНІВЕРСИТЕТУ
РОБОЧИЙ ЗОШИТ
для лабораторного практикуму
з дисципліни
„Фізична і колоїдна хімія ”
Роботи виконав студент Роботи перевірив викладач
_____________________ к.т.н.МАКСІМОВА І.М.
групи _______________
2013
ЗМІСТ
ВСТУП…………………………………………………………………………......5
Інструкція з техніки безпеки в лабораторії хімії………………………………..6
І. Розділ 1 «Фізична хімія»
1. Лабораторна робота №1
«Перевірка закону Гесса»…………………………………………………….8
2. Лабораторна робота №2
«Визначення теплового ефекту хімічної реакції»…………………………13
3. Лабораторна робота №3
«Визначення коефіцієнта розподілу йоду між бензолом та водою»……17
4. Лабораторна робота №4
«Визначення катодних і анодних ділянок корозійних елементів»………21
5. Лабораторна робота №5
«Інгібіторний захист від корозії»……………………………………………26
6. Лабораторна робота №6
«Швидкість хімічної реакції».. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
ІІ. Розділ 2 «Колоїдна хімія»
1. Лабораторна робота №7
«Вивчення адсорбційних властивостей глинистих мінералів із неочищених олій» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .………………
2. Лабораторна робота №8
«Методи приготування золів»………………………………………………
3. Лабораторна робота №9
«Визначення порога коагуляції»………………………………………………
4. Лабораторна робота №10
«Властивості емульсій і пін»……………………………………… . . . . . . .. Лабораторна робота №11
«Визначення ступеня набухання»………………………. . . . . . . . . . . . . . . .
Література……………….…………………………………………………........
ВСТУП
Лабораторні роботи – це форма організації навчання, яка дає можливість експериментально підтвердити вивченні теоретичні положення, експериментально перевірити формули, розрахунки, ознайомитись з методикою проведення експериментів, досліджень. В ході роботи формуються уміння спостерігати, порівнювати, аналізувати, робити висновки і узагальнення, самостійно проводити дослідження, користуватися різними способами вимірювань, оформляти результати у вигляді таблиць, схем тощо. Одночасно формуються професійні вміння і навики роботи з різними приладами, реактивами і іншими засобами для проведення дослідів, оволодіння різними методиками визначення показників якості.
Робочий зошит для виконання лабораторних робіт з дисципліни «Фізична і колоїдна хімія» звільнить студентів від зайвої механічної роботи і допоможе краще засвоїти методику відповідних дослідів.
До складу зошита ввійшли лабораторні роботи, які охоплюють увесь програмовий матеріал дисципліни «Фізична і колоїдна хімія».
У роботі із зошитом необхідно дотримуватись таких правил:
ІНСТРУКЦІЯ
З ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ В ЛАБОРАТОРІЇ ХІМІЇ
Інструкція розроблена на основі державного нормативного акта про охорону праці ДНАОП 9.2.30 – 1.06 -98 «Правила безпеки під час проведення навчально-виховного процесу в кабінетах (лабораторіях) хімії загальноосвітніх навчальних закладів», затвердженого наказом Держнаглядохоронпраці України від 16.11.98 № 222.
Розділ І «Фізична хімія»
Тема 1.1.: «Основи хімічної термодинаміки»
Лабораторна робота №1
Дата проведення роботи______________________
«Перевірка закону Гесса»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Перевірка закону Гесса методом розрахунку теплового ефекту.
Реактиви, посуд і прилади: калориметр, електронні терези, хімічний термометр, розчини Н2SO4, NaOH (0,4н.)
ХІД РОБОТИ
Експериментально теплові ефекти реакцій визначають у спеціальних приладах, так званих калориметрах. Калориметром називається прилад, що служить для вимірювання теплових ефектів різних фізико-хімічних процесів, а також для вимірювання теплоємностей. Калориметр складається з калориметричної посудини, в яку поміщають досліджувану речовину, та захисної оболонки, що зменшує теплову взаємодію калориметра і досліджуваної речовини з оточуючим середовищем.
Точно визначають температуру початкових речовин, що знаходяться у калориметрі, далі проводять реакцію і знову вимірюють температуру продуктів реакції. Знаючи теплоємність калориметра, розраховують кількість теплоти, що утворилась чи поглинулась, а отже, й тепловий ефект реакції.
За законом Гесса тепловий ефект хімічної реакції залежить тільки від початкового і кінцевого стану речовини і не залежить від того, як відбувається реакція. Наприклад, якщо реакцію нейтралізації провести в одну стадію:
H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O + Q1
і в дві стадії:
H2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O + Q2
NaHSO4 + NaOH = Na2SO4 + H2O + Q3
То Q1 = Q2 + Q3
Для перевірки цього твердження зважте внутрішню склянку калориметра (маса склянки m = ____________).
У калориметр помістіть внутрішню склянку, в яку внесіть 50 мл 0,4н розчину H2SO4. У цей розчин помістіть термометр так, щоб ртутна кулька перебувала близько до центра рідини. Відмітьте початкову температуру рідини Т1 = _______.
Потім, не виймаючи термометра з розчину, додайте до нього 50мл 0,4н розчину NaOH. Розмішайте суміш розчинів, фіксуючи через кожні 30с температуру до тих пір, поки стовпчик ртуті не перестане підійматися. Відмітьте максимальну температуру Т2 = ________ і розрахуйте тепловий ефект Q1 реакції нейтралізації, прийнявши питому теплоємність розчину за одиницю, а теплоємність скла – 0,2кал/г•град:
Q1 = [m • 0,2 + (50 +50) • 1] (Т2 - Т1) кал.
____________________________________________
________________________________________________
________________________________________________
Потім розчин із внутрішньої склянки калориметра вилийте. Операцію вимірювання теплового ефекту повторіть із іншими об’ємами розчинів.
У внутрішній стаканчик калориметра внесіть 50мл 0,4н H2SO4. Відмітьте початкову температуру Т1 = ________ і долийте до розчину H2SO4 25 мл 0,4н розчину NaOH. Перемішайте розчини, визначте максимальну температуру розчину Т3 = ________. Розрахуйте тепловий ефект Q2 реакції утворення кислої солі:
Q2 = [m • 0,2 + (50 +25) • 1] (Т3 - Т1) кал
_____________________________________________
_________________________________________________
__________________________________________________
Відмітьте температуру Т3 розчину і до нього додайте ще 25мл 0,4н розчину NaOH. Відмітьте максимальну температуру Т4 = ________ і розрахуйте тепловий ефект Q3 реакції нейтралізації кислої солі лугом:
Q3 = [m • 0,2 + (75 +25) • 1] (Т4 – Т3) кал.
_____________________________________
______________________________________
____________________________________________
Переконайтесь, що Q1 = Q2 + Q3. Розрахуйте похибку експерименту:
δ = Q1- (Q2 + Q3) • 100%.
Q1
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Метод розрахунку теплового ефекту за теплотами спалювання всіх реагентів часто використовують в органічній хімії. На основі закону Гесса з теплових ефектів одних реакцій (утворення, спалювання, розчинення тощо), в яких беруть участь вихідні речовини і продукти реакції, можна розрахувати теплові ефекти зовсім інших процесів, які калориметричним методом з тих чи інших причин визначити неможливо. Такі розрахунки проводять при конструюванні промислових хімічних реакторів, визначенні калорійності їжі та кормів і в багатьох інших випадках.
Висновок:
__________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ΔН(О2) = 0кДж/моль; ΔН(СО2) = -394кДж/моль;
ΔН( Н2О) = -242кДж/моль.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 1.1.: «Основи хімічної термодинаміки»
Лабораторна робота № 2
Дата проведення роботи______________________
«ВИЗНАЧЕННЯ ТЕПЛОВОГО ЕФЕКТУ ХІМІЧНОЇ РЕАКЦІЇ»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Експериментальним шляхом навчитися визначати теплоту розчинення солі.
Реактиви, посуд і прилади: калориметр, електронні та технічні терези, хімічний термометр, солі - Na2SO4 , (NH4)2SO4 , NaCl, КСl, дистильована вода, скляна паличка для розмішування солей, ступка, колби – 3 шт.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Експериментально теплові ефекти реакцій визначають у спеціальних приладах, так званих калориметрах. Калориметром називається прилад, що служить для вимірювання теплових ефектів різних фізико-хімічних процесів, а також для вимірювання теплоємностей. Калориметр складається з калориметричної посудини В, в яку поміщають досліджувану речовину, та захисної оболонки, що зменшує теплову взаємодію калориметра і досліджуваної речовини з оточуючим середовищем А. Для роботи застосовують калориметр з повітряною ізотермічною оболонкою.
Точно визначають температуру початкових речовин, що знаходяться у калориметрі, далі проводять реакцію і знову вимірюють температуру продуктів реакції. Знаючи теплоємність калориметра, розраховують кількість теплоти, що утворилась чи поглинулась, а отже, й тепловий ефект реакції.
Тепловий ефект, що супроводжується розчиненням твердої або газоподібної речовини в рідині, та віднесений до 1 молю розчинюючої речовини, називають молярною теплотою розчинення. Тепловий ефект, віднесений до 1г розчинюючої речовини, називається питомою теплотою розчинення.
Коли розчиняється тверде тіло, то цей процес супроводжується певним тепловим ефектом, оскільки змінюється запас енергії утворюваної системи (розчину).
Якщо систему розчинник + сіль, що розчиняється, термічно ізолювати від обміну теплом з оточенням, то внаслідок процесу розчинення зміниться запас енергії системи, від чого її температура повинна змінитися. Ця зміна температури системи триватиме, доки закінчиться процес, тобто поки розчиниться вся сіль.
ХІД РОБОТИ
У внутрішню склянку калориметра внесіть 90мл дистильованої води, визначте її температуру Т1 = _________ і внесіть розраховану кількість досліджуваної солі (у кількості 1/20 моля у випадку NaCl або 1/40 моля у випадку Na2SO4, (NH4)2SO4), зваженої з точністю до 0,01г. Розчин у калориметрі перемішайте і після повного розчинення солі відмітьте температуру розчину Т2 = _________. Тепловий ефект розчинення солі обчисліть за формулою:
Q = 20 [m • 0,2 + (90 + а) • 1] (Т2 - Т1) кал,
де а – наважка досліджуваної солі;
m – маса внутрішньої склянки калориметра;
0,2 – теплоємність скла, кал/г•град;
Т1 - початкова температура рідини;
Т2 – кінцева температура рідини;
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Висновок:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
Завдання 1. Налийте в три колби по 25мл води. Виміряйте температуру води. Зважте на технічних вагах по 10г повареної солі, азотнокислого амонію та їдкого натру. Потім засипте ці складові частини в колби (кожну речовину в окрему колбу). Їдкий натр висипати дуже обережно! Наважки речовин енергійно розмішайте у воді та відмітьте температури одержаних розчинів.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Завдання 2. Визначити водяний еквівалент калориметра за допомогою КСl. Для проведення розрахунків скористайтеся довідниковим показником теплоти розчинення 1моль КСl у воді: ΔН = - 4450 кал/моль.
Для цього:
____________________________________________________________________________________________________________________________
Тепло розчинення наважки: Q = ΔН • m/МКСl ,
де ΔН – теплота розчинення 1моль солі КСl у воді;
m – наважка солі КСl;
МКСl – молекулярна маса КСl.
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Водний еквівалент даного калориметра: К = Q/ (Т2 - Т1)
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 1.2.: «Фазова рівновага та вчення про розчини»
Лабораторна робота № 3
Дата проведення роботи______________________
«Визначення коефіцієнта розподілу йоду
між бензолом та водою»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Експериментальним шляхом навчитися визначати коефіцієнт розподілу йоду між бензолом та водою.
Реактиви, посуд і прилади: розчини йоду в бензолі різної концентрації (0,5%; 1%; 1,5%; 2%), дистильована вода, мірний циліндр ємністю 50мл, конічні колби ємністю 100мл – 5 шт., ділильна лійка з пробкою – 5 шт., однопроцентний розчин крохмалю, піпетка, 0,05н розчин тіосульфату натрію.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Прикладом трьохкомпонентної системи є суміш, що складається із двох практично нерозчинених рідин і третьої речовини, що розподіляється між ними.
Наприклад, якщо в систему вода – бензол додати йод і перемішати, то йод буде знаходитись і в водному, і в бензольному шарі. Однак концентрація йоду в бензолі буде значно вищою, ніж у воді. Якщо додати ще певну кількість йоду, то концентрація його в кожному шарі зміниться, але відношення концентрацій у кожному шарі збережеться постійним. Німецький фізико-хімік В.Нернст у 1891 році це положення сформулював у вигляді закону:
Відношення концентрації третього компонента в кожній з двох рідин, які не змішуються, при даній температурі є величина постійна.
k = С1/ С2,
де k – коефіцієнт розподілу,
С1 , С2 - концентрації третього компонента, відповідно, у першому та другому розчиннику.
На різній розчинності однієї і тієї ж речовини в рідинах, які не змішуються, оснований метод екстракції. За цим методом до розбавленого вихідного розчину додають другий розчинник, який не змішується з розчинником вихідного розчину, але в ньому розчиняється речовина, що вилучається. Із розведеного розчину розчинена речовина частково переходить у шар другого розчинника. Другий розчинник краще додавати невеликими порціями і декілька разів. Тоді екстракція буде повнішою.
ХІД РОБОТИ
Для визначення коефіцієнта розподілу необхідно приготувати суміш розчинів йоду у воді та бензолі.
Для цього в ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 0,5%-го розчину йоду в бензолі, потім в другу ділильну лійку внесіть 25мл води і 2мл 1%-го розчину йоду в бензолі (або 2мл розчину йоду в бензолі іншої концентрації).
Ділильну лійку після змішування води і відповідного розчину йоду в бензолі закрийте пробкою та енергійно збовтуйте протягом 2-3 хвилин, періодично відкриваючи пробку для випуску пари бензолу (при збовтуванні пробку притримуйте пальцем).
В процесі збовтування йод розподілиться між водою і бензолом. Після відстоювання розчини в ділильній лійці розділіть. Для цього рідини, що розшарувалися, злийте із ділильної лійки в конічні колби ємністю 100мл. В одержаних розчинах йоду у воді і йоду в бензолі визначте вміст йоду шляхом їх титрування 0,05н розчином тіосульфату натрію в присутності 1мл 1%-го розчину крохмалю (індикатора). Перед титруванням бензольних розчинів додайте до них по 20мл дистильованої води. Титруйте до тих пір, поки не зникне синє забарвлення водного шару.
Обчисліть концентрацію йоду у водних і бензольних розчинах.
При титруванні відбувається реакція:
J2 + 2Na2S2O3 = 2NaJ + Na2S4O6
Концентрація йоду в розчинах визначається на основі рівності на момент еквівалентності:
V • N = V1• N1,
де V1 та N1 – об’єми і нормальності досліджуваного розчину,
V та N – об’єми і нормальності розчину тіосульфату, що був використаний на титрування.
Звідси: N1 = V • N / V1.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Визначивши послідовно для водних та бензольних розчинів нормальності йоду в них, знайдіть співвідношення концентрацій йоду в них:
k = N1(бенз.)/ N1(вод.)
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Висновок:_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 1.3.: «Електрохімія»
Лабораторна робота № 4
Дата проведення роботи______________________
«Визначення катодних і анодних ділянок
корозійних елементів»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Експериментальним шляхом навчитися визначати катодні і анодні ділянки корозійних елементів.
Реактиви, посуд і прилади: цинкова і залізні пластинки – по 1 шт., наждачний папір, 10% розчин НСl, 25% розчин NaCl, 1% розчин К3[Fe(CN)6], 1% спиртовий розчин фенолфталеїну, фільтрувальний папір.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Корозія – процес руйнування металу під впливом різних факторів зовнішнього середовища.
Корозія металів буває хімічна, електрохімічна та біохімічна.
Хімічна корозія – це руйнування металів внаслідок їх взаємодії з середовищем, яке не проводить електричний струм
Хімічна корозія – обумовлена взаємодією металів з газами або з неелектролітами (рідинами, які не проводять електричний струм), наприклад:
4Fe + 3O2 = 2Fe2O3.
Електрохімічна корозія – це руйнування металу, що знаходиться в контакті з іншими металами та електролітом або водою
Електрохімічна корозія відбувається під дією розчинів електролітів. Цей вид корозії відбувається при зануренні металевих виробів у водні розчини, морську воду, грунт з ґрунтовими водами, при конденсації на металі вологи із атмосфери. Отже, електрохімічна корозія має багато різновидів. Основними з них є: атмосферна корозія, що виникає на поверхні металу під дією сконденсованої вологи; ґрунтова корозія, виникає при контактуванні металів з ґрунтовими водами; морська корозія, виникає при контакті металу з морською водою.
Біохімічна корозія виникає при дії ферментів, що є продуктами життєдіяльності мікроорганізмів.
Найбільш поширена електрохімічна корозія, яка відбувається під дією розчинів електролітів.
Чисті метали (крім активних) при контакті з електролітом або водою практично не кородують. Корозія розвивається, якщо метали містять домішки, які є менш активні, ніж метал, наприклад, вуглець у сталі (залізі). При контакті такого заліза з електролітом (електропровідним середовищем) на різних ділянках виникають різні потенціали, що приводить до утворення багатьох коротко замкнутих мікро гальванічних елементів. Роль аноду виконують зерна самого металу (заліза), а катоду – менш активні домішки.
Електрод, від якого по металевому провіднику відходять електрони, вважають анодом, не залежно від того є система гальванічним елементом чи електролізером. Електрод, до якого надходять електрони, вважають катодом.
Атоми металу з кристалічної решітки переходять у розчин, а на металі (аноді) накопичуються електрони, тобто відбувається розчинення металу: Ме - nе‾ → Men+.
Електрони переміщуються до катоду (менш активного металу або домішок) і викликають реакції відновлення, наприклад:
у випадку кислого середовища:
2Н+ +2е‾ → Н2;
при наявності кисню у водному середовищі:
О2 + 2Н2О + 4е‾ → 4ОН‾.
Прискоренню процесу корозії сприяє підвищення концентрації молекул кисню або іонів водню, підвищення температури.
Корозія завдає великої шкоди народному господарству. За рік приблизно 20% обсягу щорічного виробництва сталі руйнується в результаті корозії. В харчовій промисловості корозія приводить до псування інвентаря та обладнання, а продукти корозії є причиною харчових отруєнь. Тому важливо знати механізм корозії та способи захисту від неї металів. Найбільш поширеними є нанесення на метали ізолюючих покриттів (плівок) –металевих та неметалевих, а також електрохімічні та хімічні методи.
ХІД РОБОТИ
На поверхню кожної пластинки нанесіть краплю реактиву, приготовленого таким чином: до 100мл 25% розчину NaCl додайте 5мл 1% розчин К3[Fe(CN)6] та декілька крапель 1% спиртовий розчин фенолфталеїну. Через деякий час спостерігайте, як краї крапель зафарбуються в малиновий колір, у той же час, як у середині краплі на поверхні заліза з’явиться синій колір, а на поверхні цинку – блідо-рожевий осад. Укажіть анодні та катодні ділянки, якщо відбуваються реакції на анодних ділянках: Fe → Fe2+ + 2e‾,
3 Fe2+ + 2 Fe(CN)6 → Fe3[Fe(CN)6]2,
Zn → Zn2+ + 2e‾,
3Zn2+ + 2Fe(CN)63- → Zn3[Fe(CN)6]2 .
А на катодних ділянках:
2Н2О + О2 + 4е‾→ 4ОН‾.
2. На вичищену до блиску залізну пластинку нанесіть краплю насиченого розчину кухонної солі, яка містить фенолфталеїн. Через деякий час на краях краплі спостерігайте малинове забарвлення, а ближче до центру – кільце іржі.
На катодних ділянках відбувається така ж, що і в п.1 реакція утворення ОН- - іонів. На анодних ділянках іде процес корозії заліза:
Fe → Fe2+ + 2e‾.
Йони ОН-, що виникають у результаті катодної реакції, дифундують від країв у середину краплі, а йони Fe2+ - від центру краплі назовні, що призводить до утворення навколо центральної області краплі осаду Fe(OH)2, який під дією розчиненого кисню переходить в іржу FeO(OH).
Висновок: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Поясніть, що Ви будете спостерігати в кожному стакані. Де швидкість корозії буде найменшою, а де найбільшою?
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 1.3.: «Електрохімія»
Лабораторна робота № 5
Дата проведення роботи______________________
«Інгібіторний захист від корозії»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Експериментальним шляхом навчитися визначати та розраховувати швидкість корозії металів та вплив на неї інгібіторів.
Реактиви, посуд і прилади: залізні пластинки однакової площі – 10 шт.; віденське вапно; 1% і 10%-й розчини Н2SO4; етиловий спирт; 0,05%-й розчин желатину; сечовина; розчин NaCl; мідний дріт; віск; луг; дистильована вода; фільтрувальний папір; електроплитка.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
На даний момент є кілька способів запобігання корозії.
Нанесення металевих покриттів
За характером захисної дії металеві покриття можна розділити на анодні та катодні. Метал, який використовують для анодного покриття, повинен мати більш негативний потенціал (більш активний). Наприклад, вироби із заліза покривають цинком, де більш активний цинк, захищає від корозії залізо. При катодному покритті, наприклад, залізо, покрите оловом (луджене залізо), навпаки, герметичність є обов’язковою. У цьому випадку треба слідкувати за герметичністю консервних банок, виготовлених із лудженої бляхи.
Дуже розповсюдженим є використання нержавіючих сплавів. Нержавіючу сталь розробив у 1913 році хімік Гаррі Бріарлі. Його сталь не розчинялася в кислоті. Ця сталь не піддається корозії тому, що на її поверхні утворюється плівка хром (ІІІ) оксиду. На відміну від іржі, на цей оксид не діє вода, й він міцно зчеплений з металевою поверхнею. Маючи товщину всього лише в кілька нанометрів, оксидна плівка є невидимою для неозброєного ока й не приховує природного металевого блиску металу. При цьому вона є непроникною для повітря й води і захищає метал. Якщо зруйнувати поверхневу плівку, вона швидко відновиться. Але нержавіюча таль дорога, і її використання не завжди економічно виправдане, тому нині часто використовується покриття залізних виробів тонким шаром цинку (оцинковане залізо) або олова (луджене залізо). Останнє особливо часто використовується при виготовленні консервів.
Нанесення неметалевих покриттів
До неметалевих захисних покриттів відносять покриття лаками, фарбами, полімерами, а також пасивними плівками з малорозчинних сполук металів. Сьогодні все ширше застосовують захисні покриття з органічних полімерів. Ці плівки є або продуктами корозії, або утворюються при оксидуванні. Неметалеві покриття забезпечують лише механічний захист металів від корозії. Ці покриття мають добру водостійкість.
Електрохімічні методи захисту
До електрохімічних методів відносяться протекторний та катодний захист. Протектори – це більш активні метали, які приєднують до металевих конструкцій, виробів, вони мають більш негативне значення Е0. При протекторному способі захисту два метали утворюють штучний гальванічний елемент, у якому відбувається анодне розчинення протектора, що захищає основний метал від корозії. Наприклад, вироби із сталі (заліза) можна захистити протекторами з цинку або магнію. При катодному захисті металеві конструкції з’єднують з негативним полюсом постійного джерела струму. Це приводить до затримки розчинення металу і відновлення на ньому окисників з навколишнього середовища.
Іноді залізо покривають тонким шаром іншого металу. Деякі виробники виготовляють кузови автомобілів зі сталі із захисним цинковим покриттям. При такій обробці утворюється шар цинк оксиду, й коли покриття не ушкоджене, воно добре захищає від іржі. Навіть якщо таке покриття має вади, сталевий корпус машини все ж таки захищений від швидкого руйнування, оскільки в цій системі переважно кородує цинк, а не залізо, тому що Цинк є більш активним металом, ніж Ферум.
Хімічні методи захисту
Для захисту металів від корозії застосовують інгібітори корозії – неорганічні та органічні речовини, які зменшують швидкість корозії.
Найчастіше застосовують речовини, які виявляють поверхнево-активні властивості. Вони утворюють суцільні адсорбційні плівки на поверхні металу, захищаючи його від дії агресивних речовин.
На жаль, виробництво продуктових консервів і напоїв не обходиться без труднощів. Різні продукти створюють усередині банки середовище, яке по-різному діє на метал і може викликати корозію. На початку ХХ століття почали випускати банкове пиво. Успіх до нового продукту прийшов не відразу, й причина полягала в тому, що банки кородували зсередини. Тонкий шар олова, який вкривав банки, рідко виходив суцільним, він мав найдрібніші дефекти. У водному розчині Ферум окиснюється швидше за Станум (внаслідок вищої активності). Іони Ферум Fe2+ розчинялися в пиві, додавали напою присмак металу й зменшували його прозорість. Виробникам удалося подолати цю проблему після того, як вони почали покривати банку зсередини спеціальним органічним лаком.
У банках з консервованими фруктами присутні органічні кислоти, наприклад, лимонна кислота. У розчині ці кислоти сприяють зв’язуванню іонів Стануму Sn2+ і цим збільшують швидкість розчинення олов’яного покриття. Тому в консервованих фруктах (персиках та ін.) переважно кородує олово. Іони Стануму, які потрапляють у такий спосіб до їжі, нетоксичні. Вони не чинять помітного впливу на смакові якості консервованих фруктів. Проблеми виникають, коли така банка зберігається занадто довго. Такий шар олова, що окиснюється, зрештою руйнується і під впливом органічних кислот починає кородувати залізний шар.
Найкращим способом захисту заліза від корозії є добування високо очищеної речовини. Так, у ХХ столітті в Індії був знайдений стовп висотою 3м, виготовлений з найчистішого заліза. Цей залізний стовп простояв кілька тисячоліть і до цього часу анітрохи не прокородував і навіть не втратив свого металевого блиску. Досі залишається загадкою походження цього релікта, оскільки невідомо, чи існувала на той час технологія виготовлення заліза такої високої чистоти.
ХІД РОБОТИ
Три залізні пластинки однакової товщини очистіть від іржі, знежирте віденським вапном, промийте протягом 3-5 секунд в 1% розчині Н2SO4, водою, спиртом і висушіть фільтрувальним папером. Потім протягом 30 секунд витримайте у гарячому повітрі над плиткою, охолодіть і зважте.
____________________________________________________________________________________________________________________________________
Один із зразків на 30 секунд занурте у 0,05% розчин желатину. Після чого занурте у 10% розчин Н2SO4.
Другий зразок занурте у 10% розчин Н2SO4, що вміщує сечовину (0,05г на 100мл води), а третій зразок – контрольний – занурте у чистий 10% розчин Н2SO4.
Після витримки зразків протягом 1, 3, 5, 10 і 20 хвилин у розчині Н2SO4 вийміть їх, промийте, висушіть та зважте. Через 1 хвилину: ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Через 3 хвилини:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Через 5 хвилин:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Через 10 хвилин:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Через 20 хвилин:
_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Для кожного моменту часу обчисліть швидкість корозії за формулою:
W= (mt – m0)/S∙t,
де m0 і mt - маси до і після корозії;
S – площа зразка;
t – час витримки зразка у розчині кислоти.
За результатом розрахунків побудуйте графік залежності швидкості корозії від часу. Порівняйте швидкості корозії зразків та зробіть висновок про вплив на неї інгібіторів.
Висновок:____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Поясніть результати досліджень та зробіть висновки.
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Розділ 1: Фізична хімія
Тема 1.4. Хімічна кінетика та каталіз
Лабораторна робота №6
Дата проведення роботи______________________
«ШВИДКІСТЬ ХІМІЧНОЇ РЕАКЦІЇ»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
Розділ 2: Колоїдна хімія
Тема 2.3.: «Поверхневі явища і адсорбція»
Лабораторна робота № 7
Дата проведення роботи______________________
«ВИВЧЕННЯ АДСОРБЦІЙНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ГЛИНИСТИХ МІНЕРАЛІВ ІЗ НЕОЧИЩЕНИХ ОЛІЙ»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
Обладнання
Прилади:
Посуд:
Реактиви:
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Адсорбцією називається поглинання поверхнею рідини або твердого тіла молекул, атомів або іонів з оточуючого середовища
Процес адсорбції та інші види сорбційних процесів зворотні. Частинки в адсорбційних шарах не закріплені міцно, вони знаходяться у коливальному русі – то наближуються до поверхні адсорбенту, то віддаляються від неї. Деякі з цих частинок можуть виходити за межі дії сил притягання адсорбенту. В такому випадку спостерігається зворотній процес – процес десорбції, тобто відрив молекул або іонів адсорбованих речовин від поверхні адсорбенту і перехід їх в оточуюче середовище. З часом ці процеси приводять систему в стан адсорбційної рівноваги. При цьому середнє число частинок, що покидають поверхневий шар, стає рівним середньому числу адсорбованих частинок за той самий проміжок часу.
Адсорбція має вибірковий характер, тобто молекули різних речовин адсорбуються по різному. Якщо в рідкій або газовій фазі перебувають дві різні речовини, то між молекулами цих речовин виникає певна конкуренція за вільні місця на поверхні твердого тіла. Молекули, що адсорбуються краще, витісняють з поверхні молекули, які адсорбуються гірше. Тому концентрація останніх на поверхні твердого тіла може стати меншою, ніж в об’ємі, - адсорбція негативна. Так, наприклад, активоване вугілля добре поглинає хлор, але не адсорбує оксид карбону (ІІ). Тому не можна користуватися звичайними протигазами при гасінні пожеж, бо в зоні пожежі багато оксиду карбону (ІІ), а в звичайних протигазах в якості адсорбенту застосовується активоване вугілля.
Для того, щоб адсорбція була достатньо великою, у практиці використовують як адсорбент пористі тіла. Це деревне або кісткове вугілля, активоване вугілля, силікагель. Вони мають велику питому поверхню. Так, активоване вугілля має поверхню іноді більшу, ніж 1000м2 на 1г вугілля. Така надзвичайно велика поверхня утворюється при спеціальній термічній обробці вугілля.
Процес адсорбції екзотермічний, отже, його вигідно проводити при порівняно низьких температурах. З підвищенням температури коливання частинок, адсорбованих поверхнею, збільшується, в результаті рівновага зсувається в сторону процесу десорбції.
Адсорбція речовин залежить від тиску (для газів) і концентрації (для розчинних речовин). Цю залежність можна показати на графіку, який називається ізотермою адсорбції. Якщо тиск або концентрація досить низькі (ділянка І), кількість адсорбованих речовин зростає пропорційно. При подальшому підвищенні тиску або концентрації, кількість адсорбованих речовин зростає (ділянка ІІ), але в меншій мірі. При досить великих тисках або концентраціях кількість адсорбованих речовин майже не змінюється (ділянка ІІІ), крива стає паралельною осі абсцис. Фізично це відповідає насиченню поверхні адсорбенту молекулами адсорбованих речовин.
ХІД РОБОТИ
Висновок:
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 2.4.: «Електрокінетичні властивості,
стабілізація і коагуляція золей»
Лабораторна робота № 8
Дата проведення роботи__________________
«Методи приготування золів»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Експериментальним шляхом навчитися готувати золі різних колоїдних систем.
3. Ознайомлення з методами одержання дисперсних систем та вивчення деяких їх властивостей
Реактиви, посуд і прилади: конічна колба, 1,5% розчин каніфолі в спирті; конічна колба на 100мл; 1,5% розчин FeCl3; 2% розчин FeCl3; 0,1% розчин K4[Fe(CN)6]; насичений розчин K4[Fe(CN)6]; 0,05 н розчин AgNO3; 0,05 н розчин КJ; 1,5% розчин KMnO4 ; 1% розчин Na2CO3; 0,05 н розчин Na2S2O3; 2 н розчин H2SO4; скляна паличка; фільтрувальний папір, щавлева кислота.
ХІД РОБОТИ
Конденсаційні методи приготування золів поділяються на метод фізичної конденсації, коли тверда фаза утворюється внаслідок конденсації з газоподібної фази або внаслідок заміни розчинника (зниження розчинності розчиненої речовини), і метод хімічної конденсації, коли тверда фаза утворюється внаслідок хімічної реакції.
(зниження розчинності)
До 5 мл 1,5% розчину каніфолі в спирті додайте 100 мл дистильованої води, енергійно розмішуючи скляною паличкою. При цьому утвориться молочно-білий гідро золь каніфолі у воді з негативно зарядженими колоїдними частинками. Частина каніфолі утворить грубо дисперсні частинки, від яких золь можна звільнити фільтруванням.
До 5 мл насиченого розчину сірки в етиловому спирті додайте при інтенсивному розмішуванні до 50 мл дистильованої води. Утворюється голубуватий (у світлі, що проходить, - жовтуватий) гідро золь сірки з негативно зарядженими колоїдними частинками.
(як наслідок хімічної реакції)
Нагрійте в склянці 100мл дистильованої води до кипіння. Вилийте туди окремими порціями 20-25 мл свіжопроготовленного розчину FeCl3. При цьому відбувається процес гідролізу:
FeCl3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCl
При нагріванні леткий хлорид водню видаляється з системи і рівновага процесу гідролізу зміщується вправо. Хоча частково відбуваються реакції:
Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O,
Fe(OH)2Cl = FeOCl + H2O.
Молекули гідроксиду феруму як важкорозчинного продукту конденсуються в агрегати і утворюють колоїдні частинки, будову яких можна зобразити так:
{ mFe(OH)33(n-x)FeO+} 3x+xCl –
Хлорид на кислота при охолодженні знову подрібнює агрегати молекул гідроксиду до молекул та іонів, тому приготовлений золь необхідно від неї очистити методом діалізу.
До 15 мл розчину FeCl3 поступово додайте при збовтуванні 5-6 крапель 0,1%-го розчину жовтої кров'яної солі K4[Fe(CN)6]. Спостерігайте утворення золю зеленого кольору.
До 2 мл розбавленого розчину перманганату калію KMnO4 краплинами додайте 0,5 мл 1%-го розчину тіосульфату натрію Na2S2O3. Утворюється вишнево-червоний золь диоксиду мангану з від’ємно зарядженими частинками.
е. Приготування золю йодиду срібла.
У дві пробірки внесіть: в першу – 2 мл розчину йодиду калію та 1 мл нітрату срібла, в другу – 2 мл нітрату срібла та 1 мл розчину йодиду калію. Концентрація цих речовин однакова (0,05 н). Спостерігайте колір золів.
f. Одержання золю за допомогою окисно-відновної реакції.
У пробірку внесіть 1 мл 0, 05 н розчину тіосульфату натрію Na2S2O3 і додайте до нього 1 мл 2 н розчину сірчаної кислоти. Спостерігайте утворення гідро золю сірки.
За дисперсійним методом приготування золів тверді тіла подрібнюють механічно, за допомогою ультразвукових коливань і електричним способом, а також за методом пептизації.
1. Метод пептизації.
До 5 мл 2%-го розчину FeCl3 додайте 1 мл насиченого розчину K4[Fe(CN)6]. Приготовлений осад берлінської блакиті профільтруйте та промийте дистильованою водою. Далі підставте під воронку чисту пробірку, залийте осад на фільтрі 0,1 н розчином щавлевої кислоти (пептизатор). При цьому фільтрується синій золь берлінської блакиті. На відміну від попередніх (конденсаційних) методів приготування золю методом пептизації відноситься до дисперсійних методів.
Висновок:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Тема 2.4.: «Електрокінетичні властивості,
стабілізація і коагуляція золів»
Лабораторна робота № 9
«Визначення порога коагуляції»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Визначення залежності порога коагуляції від заряду іона-коагулятора і вивчення захисної дії стабілізатора.
Реактиви, посуд і прилади: пробірки – 11 шт.; 1М розчин КCl; 0,05М розчин К2SO4 ; 0,0005М розчин K3[Fe(CN)6]; 10%-й розчин FeCl3, насичений розчин FeCl3; електрична плитка, конічна колба; штатив для пробірок; 0,25% розчин желатину.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Колоїдні розчини відіграють надзвичайно велику роль у біології і медицині, при виробництві промислових і продовольчих товарів, ґрунтознавстві і техніці. Основні умови одержання колоїдних розчинів такі:
Свіжо приготовлені осади (коагуляти), як правило, складаються з частинок колоїдної дисперсності. Якщо відмити надлишок коагулятора – електроліту або ввести іони, які адсорбуються на частинках осаду і передають їм заряд, осад можна пептизувати, тобто перевести у зважений стан, одержуючи золь. Тому пептизацію можна назвати процесом, протилежним коагуляції. Стійкі гідрофобні золі можуть бути одержані тільки в присутності стабілізатора.
Коагуляцією називають процес злипання частинок дисперсної фази під дією міжмолекулярних сил притягання.
Щоб викликати коагуляцію золів добавкою електролітів, необхідно електроліт брати в певних кількостях. Причому до досягнення цієї концентрації коагуляція не спостерігається зовсім, а по досягненні певної концентрації має «обвальний, катастрофічний» характер, призводячи в більшості випадків до швидкого і повного руйнування колоїдної системи. При добавлені малих концентрацій електролітів може відбутися початок коагуляції, коли злипання частинок відбувається незначно. Початкова стадія процесу коагуляції протікає непомітно для озброєного ока і називається тому прихованою коагуляцією. Збільшення концентрації електроліту веде до подальшого розвитку коагуляції, збільшенню її швидкості і супроводжується появою більш крупних частинок. При цьому золь мутніє. Ця стадія процесу називається очевидною коагуляцією.
Та найменша кількість електроліту, яка викликає початок очевидної коагуляції, визначає поріг коагуляції золя. Коагуляцію викликає, головним чином, один з іонів прибавленого електроліту, саме той, який протилежний по знаку потенціал визначених іонів. Це підтверджується правилом Шульца-Гарді.
Правило Шульца-Гарді:
Чим вищий заряд коагулюючого іону, тим сильніше проявляється його коагулююча здатність і тим нижчий поріг коагуляції. Коагулюючу дію виявляє головним чином проти іон, і здатність до коагуляції зростає пропорційно його заряду, взятому в деякому високому степені.
ХІД РОБОТИ
100мл дистильованої води наливають у колбу і нагрівають на електричній плитці до кипіння. Не знімаючи колби, вимикають плитку, після чого додають 5-6 крапель насиченого розчину FeCl3. Відбувається гідроліз іонів заліза (ІІІ), унаслідок чого утворюється червоно-коричневий колоїдний розчин гідроксиду заліза (ІІІ). Отриманий золь охолоджують, обливаючи зовнішні стінки конуса водою з-під крана. На світлі золь повинен виглядати абсолютно прозорим.
Беруть 11 пробірок і 10 з них розташовують у штативі у два ряди по 5 пробірок у кожному. У кожну з пробірок додають з бюреток послідовно дистильовану воду і розчин електроліту в різних співвідношеннях, але таким чином, щоб у сумі об’єм був 5мл (наприклад, 3мл води + 2 мл розчину електроліту, або 4,7 мл води і 0, 3 мл розчину електроліту). Для одного ряду пробірок використовують розчин сульфату калію К2SO4, для іншого – розчин червоної кров'яної солі K3[Fe(CN)6].
Потім в усі пробірки швидко додають по 5 мл золю. Вміст пробірок перемішують струшуванням, записують час початку досліду і залишають пробірки в штативі на 15 хвилин. Одночасно з робочими розчинами в 11-й пробірці ставлять контрольний (холостий дослід), готують стандартний (еталонний) розчин, змішуючи 5 мл дистильованої води з 5 мл золю. В контрольному досліді коагуляція не відбувається.
Через 15 хвилин зіставляють робочі розчини з вмістом контрольної пробірки. Ознакою коагуляції є помутніння досліджуваного розчину порівняно з еталонним, що особливо помітно при проходженні світла.
Заповніть таблицю 2, до якої вже занесені об’єми розчинів, що додаються в кожну пробірку. Результат кожного досліду означають таким чином: «+» - коагуляція спостерігається; «-» - коагуляція не спостерігається.
Поріг коагуляції визначте за формулою:
Спор = 100 ∙ С ∙ V ммоль/л,
де С – молярна концентрація електроліту;
V – найменша кількість електроліту в мл достатня для коагуляції 10 мл золю
Якщо коагуляція відбулася в усіх розчинах, треба повторити досліди з ще меншими об’ємами електроліту або з більш розбавленими вихідними його розчинами.
Об’єми розчинів, що додаються, мл
Таблиця 2
|
Розчини |
Номери пробірок |
||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
|
Дистильована вода |
4,7 |
4,5 |
4,0 |
3,5 |
3,0 |
|
Розчин К2SO4 |
0,3 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
Золь Fe(OH)3 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
РЕЗУЛЬТАТ: «+»або «-» |
|||||
|
Дистильована вода |
4,7 |
4,5 |
4,0 |
3,5 |
3,0 |
|
Розчин K3[Fe(CN)6] |
0,3 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|
Золь Fe(OH)3 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
5,0 |
|
РЕЗУЛЬТАТ: «+»або «-» |
Контрольні питання та практичні завдання
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Проведення досліду. У дві пробірки наливають по 4,5 мл води і по 5 мл золю гідроксиду заліза (ІІІ). В одну пробірку додають 0,5 мл 0,25% розчину желатину, в іншу – 0,5 мл води. Вміст пробірок добре перемішують струшуванням. При струшуванні в пробірку почергово підливають краплинами концентрований (0,4 моль/л) розчин К2SO4 до початку явної коагуляції. Відмітивши об’єми розчину солі, що викликали коагуляцію, розраховують значення порогів коагуляції. Треба мати на увазі, що розчин ВМС сам по собі може бути злегка каламутним.
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дисципліна: Фізична і колоїдна хімія
Розділ 2: Колоїдна хімія
Тема 2.6. «Мікрогетерогенні та грубодисперсні системи»
Лабораторна робота № 10
«Властивості емульсій і пін»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
Дисципліна: Фізична і колоїдна хімія
Розділ 2: Колоїдна хімія
Тема 2.7: «Розчинення високомолекулярних сполук»
Лабораторна робота № 11
«Визначення ступеня набухання»
Мета роботи: 1. Оволодіння уміннями проведення експериментальних досліджень.
2. Вивчити процес набухання.
3. Дослідити кінетику обмеженого набухання.
Обладнання
Прилади: технохімічні терехи, пінцет, фільтрувальний папір
Посуд: мірні циліндри або калібрувальні пробірки, бюкс, годинникове скло, стаканчики
Реактиви: шматочки гуми, бензин або бензол; різні зернові культури: пшоно, рис, пшениця, горох подрібнений; желатин, вода дистильована.
ТЕОРЕТИЧНЕ ПІДГРУНТЯ
Наявність великих макромолекул ВМС призводить до своєрідності розчинення, яке супроводжується явищем набухання.
Набухання – самодовільний процес поглинання ВМС великих об’ємів низькомолекулярної рідини, що супроводжується значним збільшенням об’єму ВМС.
Процес набухання часто відбувається в живій природі, медицині, а також у деяких виробництвах, наприклад, при добуванні клеїв, хлібопеченні і в кулінарії.
На відміну від процесу розчинення низькомолекулярних речовин, де відбувається розчинення речовини в розчинник, у процесі розчинення ВМС відбувається, головним чином дифузія молекул розчинника у ВМС. Це зумовлено двома факторами:
Внаслідок теплового руху цих макромолекул, виникають своєрідні міжмолекулярні об’єми, в які проникають молекули розчинника.
Процес розчинення можна умовно поділити на чотири стадії.
На першій стадії до початку розчинення система складається з чистих компонентів: розчинник і полімер.
Друга стадія процесу – набухання.
Третя стадія розчинення полягає в тому, що по мірі набухання, об’єм полімеру і відстань між макромолекулами збільшується настільки, що макромолекули починають відриватись одна від одної і переходити в шар низькомолекулярної речовини.
На червертій стадії розчинення молекули полімеру рівномірно розподіляються по всьому об’ємові системи, утворюючи істинний гомогенний розчин.
В залежності від будови макромолекул та характеру їх взаємодії між собою і молекулами розчинника, розрізняють обмежене і необмежене набухання.
Необмежене набухання – це набухання, яке самодовільно переходить у розчинення, при цьому утворюється однофазна гомогення система.
Так набухають нітроцелюлоза в ацетоні, глобулярні білки у воді тощо.
Обмеженим набуханням називається процес взаємодії полімеру з низькомолекулярною рідиною, обмежений стадією набухання. Тобто це набухання, яке не переходить в розчинення.
Якщо в полімері є просторова сітка, утворена хімічними зв’язками, то ланцюги макромолекул ні при яких температурах не можуть бути розділені. Отже, просторові полімери принципово нерозчинні, однак вони можуть набухати, утворюючи драглі або гелі.
Процес набухання кількісно характеризується ступенем набухання.
Ступінь набухання (α) - це кількість рідини, поглиненої одиницею маси або об’єму полімеру.
Ступінь набухання може бути визначений ваговим або об’ємним методом. Ступінь набухання при ваговому методі розраховується за формулою: m - m0
α = ――――,
m0
де m0 – маса вихідного полімеру;
m - маса набухлого полімеру.
Ступінь набухання при об’ємному методі розраховується за формулою: V - V0
α = ――――,
V0
де V0 – об’єм вихідного полімеру;
V - об’єм набухлого полімеру.
Величину ступеня набухання можна визначати лише для обмежено набухаючих помімерів.
ХІД РОБОТИ
Дослід 1.
Визначення ступеня набухання гуми і желатину
d - c
α = ――― • 100%,
c – b
де d - маса годинникового скла з гумою після набухання;
с - маса годинникового скла з гумою до набухання;
b - маса годинникового скла.
Отримані дані занесіть до таблиці 5:
Таблиця 5
|
Маса годин-ни- кового скла, г |
Маса годинни- кового скла з гумою до набухання, г |
Процес набухання |
|||||||||||
|
Маса годинникового скла з гумою, г |
Ступінь набухання гуми, α % |
||||||||||||
|
10 хв |
20 хв |
30 хв |
40 хв |
50 хв |
60 хв |
10 хв |
20 хв |
30 хв |
40 хв |
50 хв |
60 хв |
||
Таблиця 6
|
Маса Годин-ни- кового скла, г |
Маса годинни- кового скла з желатином до набухання, г |
Процес набухання |
|||||||||||
|
Маса годинникового скла з желатином, г |
Ступінь набухання желатину, α % |
||||||||||||
|
10 хв |
20 хв |
30 хв |
40 хв |
50 хв |
60 хв |
10 хв |
20 хв |
30 хв |
40 хв |
50 хв |
60 хв |
||
Висновки: ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Дослід 2.
Вивчення кінетики набухання зерна
Таблиця 7
|
Зерно |
Умовний об’єм зерна, що набухає за час, хв. |
|||||
|
0 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
|
|
Пшоно |
||||||
|
Рис |
||||||
|
Пшениця |
||||||
|
Горох подрібнений |
Висновки:
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
Контрольні питання та практичні завдання
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
ЛІТЕРАТУРА
3. Л.І.Каданер «Фізична і колоїдна хімія» Підручник для студентів природничих факультетів педагогічних інститутів. К.: «Вища школа», 1974 – 284с.
4. О.А.Стрельцов, Д.О.Мельничук, В.В.Снітинський та інші «Фізична і колоїдна хімія» /Підручник для студентів агрономічних спеціальностей; Львів; 2002 – 455с.
5. Л.С.Воловик, Є.І.Ковалевська, В.В.Манк та інші «Колоїдна хімія». – К., 1999. – 238 с.
6. М.О.Мчедлов-Петросян, В.І.Лебідь, О.М.Дубина, В.Г.Панченко «Колоїдна хімія». – Харків, «Фоліо», 2005. – 301с.
7. Р.Є.Слободянюк «Фізична і колоїдна хімія»: Навчальний посібник. – Львів: Компакт-ЛВ, 2007. – 336с.