Опыт 3. Определение порога коагуляции золя гидроксида железа (III) электролитами

Для работы используйте два раствора электролитов (по указанию преподавателя): 0,5 н КС1, 0,5 н BaCl₂, 0,05 н К₂SO₄, 0,005 н К₃[Fе(СN)₆].

Двадцать одну пробирку тщательно вымойте, несколько раз ополосните дистиллированной водой и на некоторое время поместите в штатив вверх дном, чтобы стекла вода.

Приготовьте системы золь-электролит. Для этого в десять пробирок из бюретки налейте по 4 мл золя гидроксида железа. Добавьте по 2 мл дистиллированной воды.

Исходные растворы электролитов разбавьте в 2, 4, 8, 16 и 32 раза. Для этого в пять пробирок налейте по 2 мл дистиллированной воды. В первую из них внесите при помощи пипетки 2 мл исходного раствора одного из электролитов; полученный раствор перемешайте, продувая воздух через опущенную в жидкость пипетку. Затем отберите этой же пипеткой 2 мл полученного раствора и перенесите в следующую пробирку с водой; аналогичные операции произведите вплоть до пятой пробирки. Соотношение объемов исходного раствора электролита и воды в пяти пробирках будет следующим: 1:1, 1:3, 1:7, 1:15, 1:31. Аналогичным образом приготовьте растворы другого электролита.

В каждую из десяти пробирок с золем пипеткой емкостью 1 мл добавьте по каплям по 1 мл растворов электролита различной концентрации (начинают с самого разбавленного), встряхните и поместите в штатив. В чистую пробирку налейте 4 мл золя, добавьте 1 мл дистиллированной воды и используйте как эталон.

По истечении 30 минут после добавления электролитов рассмотрите содержимое пробирок и отметьте те пробирки, в которых наступила явная коагуляция золя (помутнение). Результаты наблюдений занесите в таблицу 1. Наличие либо отсутствие явной коагуляции отметьте в таблице знаками «+»или «−».

Порог коагуляции для каждого из электролитов вычислите по формуле:

где С _исх - исходная концентрация электролита, моль/л; х - максимальное разбавление раствора электролита, при котором наблюдается явная коагуляция.

 

Таблица 1 – Результаты наблюдения порога коагуляции золя

 

Электролит	Разбавление, х

 

Опыт 4. Изучение стабилизации золя гидроксида железа (III)
раствором высокомолекулярного соединения

В девять пробирок из бюретки налейте по 4 мл золя гидроксида железа. Во все пробирки добавьте 2 мл раствора желатина и воды в соотношении, указанном в таблице 2. Первую пробирку используйте как эталон.

Через 10 – 15 минут после введения желатина (для адсорбции желатина на частицах золя) во все пробирки пипеткой емкостью 1 мл добавьте по каплям по 1 мл раствора электролита той концентрации, при которой наблюдалась наиболее сильная коагуляция (опыт 3), встряхните и поместите в штатив.

 

Таблица 2 – Результаты изучения стабилизации золя гидроксида железа

 

Электролит	Объем раствора желатина / вода, мл
0 /	0,25 / 1,75	0,5 / 1,5	0,75 / 1,25	1 /	1,25 / 0,75	1,5 / 0,5	1,75 / 0,25	2 /

 

По истечении 30 минут после добавления электролита рассмотрите содержимое пробирок и отметьте наличие либо отсутствие явной коагуляции в таблице 15 знаками «+» или «−».

Найдите объем раствора желатина V _защ, необходимый для предотвращения коагуляции золя и по формуле (1) рассчитайте защитное число золя гидроксида железа.

Контрольные вопросы и задания

1. Дайте понятие дисперсных систем.

2. Что такое истинные растворы? Коллоидные растворы? В чем их отличие?

3. Перечислите основные методы получения и очистки коллоидных растворов? На чем они основаны?

4. Что является структурной единицей золя? Из чего она состоит?

5. Что такое коагуляция золей? В чем причина этого явления? Что называют порогом коагуляции золей?

6. Какие вещества используются для стабилизации золей? Каким показателем характеризуется их стабилизирующая способность?

 

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Общая и неорганическая химия: Методические указания к лабораторным работам / Красноярский государственный университет; сост. С.Г.Бахвалов, Е.М. Петрова, Л.Т. Антонова. − Красноярск, 2001. − 30 с.

2. Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии / под ред. Ю.Г.Фролова, А.С. Гродского. – М.: Химия, 1986. – 216 с.

3. Конькова, А.В. Демонстрационный эксперимент по физической и коллоидной химии: учебное пособие / А.В. Конькова, Г.А. Сулимова. – Томск: изд. ТПИ им. С.М.Кирова, 1982. – 68 с.

4. Цыкало, Л.Г. Химическая связь, строение и свойства вещества. Тексты лекций / Л.Г. Цыкало. − Минск.: Минский пединститут им. А.М.Горького, 1980. − 42 с.

5. Поташников, Ю.М. Природа химической связи: методическое пособие / Ю.М. Поташников, Г.Н. Мироманова. – Калинин: Калининский политехнический институт, 1974. − 22 с.

6. Карабанова, Н.В. Химическая связь и строение молекул / Н.В. Карабанова, И.Н. Пономарева. – Горький: Горьковский политехнический институт, 1973. − 46 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

 

Таблица А.1 – Плотности водных растворов некоторых веществ при 20^оС

 

NaCl	H2SO4	HCl	CH3COOH
w	r, г/л	w	r, г/л	w	r, г/л	w	r, г/л
0,01	1005,3	0,003	1000,0	0,004	1000,0	0,04	1004,1
0,02	1012,5	0,032	1020,0	0,024	1010,0	0,08	1009,8
0,04	1026,8	0,062	1040,0	0,044	1020,0	0,12	1015,4
0,06	1041,3	0,091	1060,0	0,064	1030,0	0,16	1020,8
0,08	1055,9	0,120	1080,0	0,085	1040,0	0,20	1026,1
0,10	1070,7	0,147	1100,0	0,105	1050,0	0,24	1031,2
0,12	1085,7	0,174	1120,0	0,125	1060,0	0,28	1036,0
0,14	1100,9	0,201	1140,0	0,145	1070,0	0,32	1040,5
0,16	1116,2	0,227	1160,0	0,165	1080,0	0,36	1044,8
0,18	1131,9	0,252	1180,0	0,184	1090,0	0,40	1048,8
0,20	1147,8	0,277	1200,0	0,204	1100,0	0,44	1052,5
0,22	1164,0	0,302	1220,0	0,223	1110,0	0,48	1055,9
0,24	1180,4	0,326	1240,0	0,243	1120,0	0,52	1059,0
0,26	1197,2	0,350	1260,0	0,262	1130,0	0,56	1061,8

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Таблица Б.1 – Растворимость кислот, оснований и солей в воде

 

H^+

NH^+

Li^+

Na^+

K^+

Ag^+

Mg^2+

Ca^2+

Sr^2+

Ba^2+

Cu^2+

Zn^2+

Sn^2+

Pb^2+

Mn^2+

Hg^2+

Fe^2+

Fe^3+

Al^3+

Cr^3+

Bi^3+

OH^-

Р

Р

Р

Р

−

Н

М

М

Р

Н

Н

Н

Н

Н

−

Н

Н

Н

Н

Н

F^-

Р

Р

М

Р

Р

Р

М

Н

Н

М

М

М

Р

М

М

−

М

Н

М

М

Н

Cl^-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

Р

Р

Р

Р

Р

−

Br^-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

М

Р

Р

Р

Р

−

I^-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

Р

Р

Р

−

Р

Р

М

Н

Н

Р

−

Р

Р

−

NO3^-

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

−

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

CH3COO^-

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

Р

−

Р

Р

Р

Р

−

Р

−

−

S^2-

Р

Р

Р

Р

Р

Р

−

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

−

−

Н

SO3^2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

−

Н

Н

Н

Н

−

−

−

Н

SO4^2-

Р

Р

Р

Р

Р

М

Р

М

Н

Н

Р

Р

Р

Н

Р

−

Р

Р

Р

Р

−

CO3^2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

Н

−

Н

−

Н

Н

−

Н

−

−

−

Н

SiO3^2-

Н

−

Р

Р

Р

−

Н

Н

Н

Н

−

Н

−

Н

Н

−

Н

Н

Н

−

−

CrO4^2-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Р

М

М

Н

Н

Н

−

Н

Н

Н

−

−

−

Р

Н

PO4^3-

Р

Р

Р

Р

Р

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

Н

 

Условные обозначения: Р – растворимое в воде вещество (от 1 г на 100 г воды); М –малорастворимое (от 0,01 г на 100 г воды); Н – практически нарастворимое (до 0,01 г на 100 г воды); «−» − вещство не существует или гидролизуется полностью.

ПРИЛОЖЕНИЕ В

 

Таблица В.1 – Степень диссоциации α некоторых электролитов в 0,1 М растворе при 25 °С

 

Сильный электролит	α, %	Слабый электролит	α, %
НNO3		H2SO3	33^**
HCl		H3PO4	24^**
H2SO4	59^*	HF	7,8
NaOH		HNO2	6,4
KOH		HCOOH	4,2
KCl		NH4OH	1,3
Ba(OH)2		CH3COOH	1,3
CaCl2		H2S	0,08^**
K2SO4		HCN	0,009

 

Условные обозначения: * Относительно малая величина α связана с тем, что по второй ступени в 0,1 М растворе Н₂SO₄ диссоциирована не полностью; ** − Приведенные значения α относятся к первой ступени диссоциации

 

 

 

 

Учебное издание

 

ХИМИЯ

 

Методические указания

 

Составители:

 

 

Редактор Т. Л. Бажанова

Технический редактор А. А. Щербакова

 

Подписано в печать Формат 60х84 1/16

Бумага офсетная. Гарнитура Таймс. Печать трафаретная.

Усл. печ. л. Уч.-изд. л.

Тираж Заказ

 

 

Учреждение образования

«Могилевский государственный университет продовольствия».

212027, Могилев, пр-т Шмидта, 3.

 

 

Отпечатано на ризографе редакционно-издательского отдела

учреждения образования

«Могилевский государственный университет продовольствия».

212027, Могилев, пр-т Шмидта, 3.

ЛП № от