МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №2
з курсу „Основи природознавства”
Львів – 2006
МЕТА РОБОТИ
Визначення порогу коагуляції колоїдного розчину (золю) гідроксиду заліза під впливом електролітів.
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Колоїдні системи внаслідок їх великої питомої поверхні мають велику надлишкову поверхневу енергію. Тому вони є нерівноважними, агрегатно нестійкими і прагнуть до зменшення поверхневої енергії. Таке зменшення може відбуватися в процесах злипання окремих дрібних частинок в більші агрегати. Процес злипання частинок дисперсної фази і зменшення дисперсності системи, що відбувається при цьому, називається коагуляцією.
Між колоїдними частинками діють дві взаємно протилежні сили: притягання і відштовхування. Під дією сили притягання відбувається злипання частинок, що перебувають у броунівському русі. Сили відштовхування визначаються електричною взаємодієюміж іонами подвійних електричних шарів, що оточують кожну колоїдну частинку. Ці сили перешкоджають зближенню частинок і їх об’єднанню.
Викликати коагуляцію золів може будь-який фактор, що порушує анрегативну стійкість системи: різка зміна температури, інтенсивна механічна дія.,дія світла та різного роду випромінювань, дія електричних розрядів. Але найважливішим фактором є дія електролітів. Вони суттєво впливають на товщину подвійного електричного шару і, як наслідок, на величину ξ (дзета)-потенціалу, який є одним із головних факторів стійкості гідрофобних колоїдних систем. Мінімальна концентрація електроліту, яка потрібна, щоб за даних умов відбулася помітна коагуляція золю, називається порогом коагуляції (γ). Величина порогу коагуляції залежить від умов проведення досліду, а також від концентрації золю, тому поріг коагуляції є відносною характеристикою колоїдних розчинів.
Коагуляція золів електролітами наступає не в ізоелектричній точці, тобто, коли ξ-потенціал дорівнює нулю, а тоді, коли ξ-потенціал зменшується до якогось певного для даної системи значення, яке отримало назву критичного потенціалу. Значення критичного потенціалу типових ліофобних золів знаходиться на межах від 30 до 70 мВ.
Встановлено такі закономірності коагулюючої дії електролітів:
Коагулюючим іоном в електролітах є іон, що має заряд, протилежного знака по відношенню до заряду колоїдної частинки.
Поріг коагуляції зменшується із збільшенням валентності цього іона (правило Шульце-Гарді). Згідно з теорією коагуляції, розробленою Дерягіним, Ландау, Фервеєм та Овербергом поріг коагуляції знижується пропорційно шостому степеню валентності коагулюючого іона:
де – стала, що залежить від співвідношення зарядів катіона та іона; – діалектрична проникність; – величина.ю що характеризує силу Ван-де-Ваальсівської взаємодії; – заряд електрона; – валентність коагулюючого іона; – стала Больцмана.
Якщо коагулюючі іони однакової валентності, то поріг коагуляції зменшується із збільшенням радіуса іона.
При коагуляції золів сумішшю двох електролітів можливе одне із трьох явищ:
а) коагулююча дія двох електролітів додається (адитивна дія);
б) коагулююча дія одного електроліту збільшується при додаванні другого (синергізм);
в) коагулююча дія одного електроліту послаблюється додаванням другого (антагонізм).
Змішування двох колоїдних розчинів з протилежно зарядженими частинками викликає їх взаємну коагуляцію.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
Визначення порогу коагуляції зводиться до приготування серії різних за концентрацією розчинів електролітів і подальшого додавання до нихдосліджуваного золю. Розчини електролітів і золю гідроксиду заліза встановлені на титрувальному столику. Необхідну їх кількість відміряють бюретками. Розчини електролітів заданої концентрації готують в пробірках, що знаходяться в штативі.
Для приготування першої серії розведень буреть 5 пробірок і в прешу з них наливають 10 мл заданого електроліту вихідної концентрації, наприклад, 0.1 М розчин Na2SO4, а в решту – по 9 мл води. ...
