Метод окисно-вiдновних реакцiй

А. Золь металiчного срiбла.

 

1 см³ 1,7 % – го розчину AgNO₃ розводять до 50 см³ водою, додають 0,5 см³ 0,1 % – го розчину танiну, а потiм 3‑4 краплi 1%–го розчину K₂CO₃. Утворюється червоно-коричневий золь металiчного срiбла. Якщо взяти розчин танiну меншої концентрацiї, золь забарвлюється в червоно-жовтий колiр. У лужному середовищi перебігає реакцiя

6AgNO₃ + C₁₆H₅₂O₄₆ + 3K₂CO₃ → 6Ag + C₁₆H₅₂O₄₉ + 6KNO₃ + 3CO₂.

Б. Золь дiоксиду мангану.

2 см³ 1,5 % – го розчину KMnO₄ розводять до 50 см³ водою. В розведений розчин краплинами додають приблизно 0,5 см³ 5 % – го розчину Na₂S₂O₃. Утворюється вишнево-червоний золь дiоксиду мангану:

8KMnO₄ + 3Na₂S₂O₃ + H₂O ® 8MnO₂¯ + 3Na₂SO₄ + 3K₂SO₄ + 2KOH.

 

 

Метод реакцiй обмiну

А. Золь йодиду срібла.

0,5 см³ 1,7 % – го розчину AgNO₃ розводять до 50 см³ водою, додають краплинами при перемішуванні 5 крапель 1,7 % – го розчину KI. Утворюється золь йодиду срібла жовто-зеленуватого відтінку, який опалесцiює.

 

Б. Золь йодиду срібла.

5 см³ 1,7 % – го розчину KI розводять до 50 см³ водою та до розведеного розчину додають при перемiшуваннi 5 крапель 1,7 % – го розчину AgNO₃. Утворюється золь йодиду срібла жовто-зеленуватого відтінку, що опалесціює.

 

В. Золь броміду срібла.

0,5 см³ 1,7 % – го розчину AgNO₃ розводять до 50 см³ водою. До розведеного розчину додають краплинами при збовтуванні 10 крапель
1,2 % – го розчину KBr. Утворюється блакитний золь, що опалесціює.

 

Г. Золь броміду срібла.

10 см³ 1,2% – го розчину KBr розводять до 50 см³ водою. До розведеного розчину додають краплинами при перемiшуваннi 1 см³
1,7 % – го розчину AgNO₃. Утворюється блакитний золь, що опалесціює.

 

Д. Золь гексацiано–(II) ферату кобальту.

1 см³ 20 % – го розчину K₄[Fe(CN)₆] розводять до 50 см³ водою. До розведеного розчину додають 3 см³ 0,1 %– го розчину CoSO₄. Утворюється золь гексацiано-(II) ферату кобальту салатового кольору.

 

Е. Золь гексацiано-(II)ферату мiдi.

0,2 см³ 20 % – го розчину K₄[Fe(CN)₆] розводять до 50 см³ водою. До розведеного розчину додають при перемiшуваннi 2 ‑ 3 краплi 10 % – го розчину CuSO₄. Утворюється червоно-коричневий золь Cu₂[Fe(CN)₆].

 

Ж. Золь берлiнської блакитi.

2 краплі насиченого розчину FeCl₃ розводять в 50 см³ води. До розведеного розчину додають при перемiшуваннi 2 краплі 5 % –го розчину K₄[Fe(CN)₆]. Утворюється золь синього кольору Fe₄[Fe(CN)₆]₃ – гексацiано-(II)ферат залiза (III).

 

З. Золь берлiнської блакитi

0,3 см³ 20 % – го розчину K₄[Fe(CN)₆] розводять в 50 см³ води. До розведеного розчину додають при перемiшуваннi краплю 20 %– го розчину FeCl₃. Утворюється прозорий золь берлiнської блакитi синього кольору. При додаваннi двох крапель FeCl₃ колiр золю набуває бiльш iнтенсивного синього забарвлення.

 

 

Реакцiя гiдролiзу

До 50 см³ киплячої води додають 2 – 3 краплі насиченого розчину FeCl₃ і кип’ятять протягом 2 – 4 хвилин. При цьому енергійно перебігає гідроліз хлориду заліза, а молекули гідроксиду заліза (III), які утворилися внаслідок реакції, конденсуються в золь.

 

Отримання золю гiдроксиду залiза (III) пептизацiєю

Адсорбцiйна пептизацiя

Гiдроксид залiза (III) одержують при взаємодiї хлориду залiза (III) з амонiаком, для чого 1 см³ насиченого розчину FeCl₃ розводять водою до 20 см³ і до утвореного розчину додають концентрований розчин амонiаку, щоб одержати осад Fe(OH)₃.

Відбирають невелику частину осаду (до 1/20), промивають водою декантацією тричі та додають розчин хлориду заліза, що готується розведенням 1 см³ насиченого розчину FeCl₃ водою до 50 см³. Утворюється червоно-жовтий золь гідроксиду заліза, що сильно опалесціює завдяки великим розмірам частинок золю.

 

Диссолюцiйна пептизація

1 см³ насиченого розчину FeCl₃ розводять водою до 20 см³ i до цього розчину додають концентрований розчин амоніаку, щоб одержати осад Fe(OH)₃. Відбирають невелику частину осаду (до 1/20), тричі промивають водою декантацією. До осаду по краплях додають розчин HCl, що утворений розведенням 10 см³ 0,1 М розчину HCl до 50 см³. При збовтуванні осаду з розчином HCl утворюється золь вишнево-червоного кольору, що сильно опалесціює завдяки великим розмірам частинок золю.

В цьому випадку концентрацiя HCl недостатня для повного розчинення Fe(OH)₃. Тому кислота реагує тiльки з поверхневими молекулами гiдроксиду залiза. Продукт реакцiї Fe(OH)₂Cl, що утворюється на поверхні, дисоцiює на iони з утворенням ПЕШ.

 

Одержання емульсiї

В двi пробiрки налити по 4 см³ дистильованої води та по 0,5 см³ бензолу. В одну з пробiрок додати 4 см³ розчину мила та енергiйно збовтати. Необхiдно пояснити дiю емульгатора.

Робота 6.2.Визначення знаку заряду частинок золів на підставі правила валентності – значності

Хід виконання роботи

1. В п’ять чистих пронумерованих пробірок відібрати по 5 см³ золю гідроксиду заліза, а в п’ять інших – по 5 см³ золю берлінської блакиті. Потім в пробірки кожного ряду внести попарно по 2 см³ 0,02 н розчинів електролітів, зазначених в табл. 6.2, перемішати та залишити у штативі на 40 хвилин.

2. В таблиці 6.2 відмітити розчини, додавання яких призвело до коагуляції. На підставі отриманих даних визначити знак заряду частинок золів, що використовувались у роботі.

 

Таблиця 6.2. Результати перевірки коагуляції електролітами

 

№ пробірки
Електроліт	KCl	K2SO4	K3[Fe(CN)6]	BaCl2	AlCl3
Золь гідроксиду заліза Fe(OH)3
Золь берлінської блакиті Fe4[Fe(CN)6]3

 

Робота 6.3. Визначення порогу коагуляцiї золю

Хід виконання роботи

1. В п’яти пронумерованих пробiрках приготувати розчини рiзних концентрацiй одного з рекомендованих для досліду електролiтів (табл. 6.3). Для цього в першу пробiрку пiпеткою відібрати 5 см³ вихiдного розчину електролiту, а в iншi чотири – по 4 см³ дистильованої води. З першої пробiрки 1 см³ розчину вiдібрати та перенести у другу, ретельно перемiшати, потiм 1 см³ з другої пробiрки перенести у третю i так далi. З п’ятої пробiрки 1 см³ розчину вилити у раковину.

2. В кожну пробiрку з розчином електролiту внести пiпеткою по 1 см³ золю гідроксиду заліза та перемiшати.

3. Так одержати 5 розчинiв, що мiстять золь та електролiт, в яких концентрацiя електролiту в кожнiй наступнiй пробiрцi в 5 разiв менша, нiж в попереднiй. Розрахувати концентрацiю електролiту в кожнiй пробiрцi та записати розраховані концентрації в табл. 6.4.

4. Через 40 хвилин візуально визначити, в яких пробірках відбулась коагуляція (випадiння осаду або помутнiння розчину). Вiдмітити в табл. 6.4 концентрацiї електроліту, які спричинили коагуляцiю.

5. Визначити поріг коагуляції золю g (моль-екв/м³) як середнє арифметичне величин концентрацiй електроліту в двох сусiднiх розчинах, в одному з яких коагуляцiя спостерiгається (), а в іншому вiдсутня (). Таблиця 6.3. Вихiднi розчини електролiтiв, якi рекомендовано для дослiду

Електроліт	Вихідні концентрації, моль/дм^3
KCl	2,5
K2CrO4	0,025
K2SO4	0,025
K3[Fe(CN)6]	0,001

 

Таблиця 6.4. Концентрації розчинів для визначення порогу коагуляції

Електроліт	Концентрація електроліту, моль/дм^3
Результат спостережень
Поріг коагуляції, моль-екв/м^3

Звіт

Робота 6.1. Записати формули міцел для всіх одержаних золів, вказати ядро, частинку та знак її заряду. Описати ознаки одержаних золів (колір, опалесценція) та динаміку розвитку ознак і пояснити, чому опалесценція в деяких золях наростає, а у інших ознаки не змінюються.

Робота 6.2. Визначити знак заряду колоїдних частинок шляхом їх коагуляції електролітами та пояснити одержаний результат.

Робота 6.3. Розрахувати поріг коагуляції золю заданим електролітом та порівняти його з порогами коагуляції цього золю іншими електролітами, отриманими колегами.

Питання до лабораторної роботи

1. Які основні ознаки колоїдного стану речовини?

2. Чим відрізняються конденсаційні та диспергаційні методи отримання дисперсних систем?

3. В яких методах – конденсаційних чи диспергаційних – отримують дрібніші частки? Як у цьому переконатись?

4. Які системи належать до золів?

5. В чому суть правила Панета – Фаянса?

6. Яка будова міцели золю? Чим відрізняються міцела золю та її частинка? Напишіть формули міцел золів за заданим рівнянням реакції.

7. Що таке пептизація? Чим пептизація відрізняється від диспергування?

8. Що таке коагуляція?

9. Як за допомогою електролітної коагуляції визначити знак заряду часток золю?

10. Що називають порогом коагуляції золю? Яку він має розмірність?

Як залежить від величини заряду коагулюючих іонів?

Література: [1] 223 – 258, 269 – 312; [2] 21 – 27, 228 – 237, 240 –– 250;
[3] 115 – 128, 314 – 318, 372 – 393; [4] 166 – 176, 185 – 208.