Подякувати Студентському архіву довільною сумою
Admin
26.02.2023 12:38
Дякуємо, що користуєтесь нашим архівом!
Інформація про навчальний заклад
ВУЗ:
Національний університет Львівська політехніка
Інститут:
Не вказано
Факультет:
Не вказано
Кафедра:
Не вказано
Інформація про роботу
Рік:
2006
Тип роботи:
Лабораторна робота
Предмет:
Хімія
Група:
МЕ
Частина тексту файла (без зображень, графіків і формул):
МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ
НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ „ЛЬВІВСЬКА ПОЛІТЕХНІКА”
КАФЕДРА ФІЗИЧНОЇ ТА КОЛОЇДНОЇ ХІМІЇ
ЛАБОРАТОРНА РОБОТА №1
з курсу „Основи природознавства”
МЕТА РОБОТИ
Отримати колоїдні системи шляхом проведення хімічних реакцій.
ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ
Дисперсними називають гетерогенні системи, в яких одна із фаз знаходиться в подрібненому стані. Фазу, яка складається із частинок подрібненої речовини, називають дисперсною фазою, а середовище, в якому розподілені ці частки – дисперсійним середовищем. Залежно від розміру частинок подрібнеої фази дисперсні системи поділяють на:
ультрамікрогетерогенні, з розміром частинок від 10-9 до 10-7м,
мікрогетерогенні, розмір частинок яких лежить в межах від 10-7 до 10-5м,
грубодисперсні, з частинками , розмір яких є більшим від 10-5м.
Дисперсні системи з частинками ультрамікрогетерогенних розмірів прийнято називати золями.
Дисперсні системи є основним об’єктом вивчення колоїдної хімії. Вони характеризуються розвиненою міжфазною поверхнею і великим запасом вільної поверхневої енергії. Ці системи є термодинамічно нестійкими і виявляють високу здатність до агрегації (укрупнення частинок). Частинки дисперсних систем беруть участь у тепловому русі. При зіткненні, під дією міжмолекулярних сил притягання, вони злипаються, утворюючи більш крупні агрегати, які осідають під дією гравітаційного поля.
На практиці для забезпечення агрегативної стійкості колоїдних систем застосовують стабілізатори – електроліти та поверхнево-активні речовини (ПАР). Введені в дисперсну систему стабілізатори адсорбуються на поверхні частинок потрібненої фази і створюють навколо них захисну оболонку, яка запобігає протіканню процесу агрегації.
МЕТОДИ ОДЕРЖАННЯ КОЛОЇДНИХ СИСТЕМ
Дисперсні системи можна отримувати двома принципово різними методами:
диспергаційним, який полягає у подрібнені крупних частинок дисперсної фази до колоїдних розмірів;
агрегаційним, в процесі якого окремі молекули, іони та атоми об’єднаються в більш крупні агрегати.
Одержати золі диспергаційним методом можна: а) механічним подрібненням частинок грубих дисперсій при їх роздавлюванні, розтиранні, із застосуванням різних механізмів; б) ультразвуковим диспергуванням із застосуванням ультразвукових коливань високої частоти; в) електричним диспергуванням у вольтовій дузі.
Особливим методом одержання золів є отримання їх із гелів або крихких осадів, що утворюються при коагуляції. Цей метод називається пептизацією. Пептизацію осаду проводять шляхом промивання його водою і виділенням із нього електроліту, який викликав коагуляцію дисперсної системи, або додаванням електроліту-стабілізатора.
Одержання золів агрегаційним методом здійснюється: а) конденсацією переохолодженої пари в газовому або рідкому середовищі; б)кристалізацією пересиченого розчину; в) зміною складу середовища (розчинника) або умов існування системи таким чином, щоби розчинена речовина в нових умовах стала нерозчинною; г) проведенням хімічних реакцій з утворенням нерозчинної речовини.
Найбільш наочним прикладом отримання золів є конденсація переохолодженої пари в повітряному середовищі. При переохолоджені пари речовини в системі створюється надлишковий тиск (перенасичення), величина якого є більшою від рівноважного тиску. Внаслідок цього в газовій фазі утворюються крупні агрегати молекул у вигляді краплинок рідини (туман) або твердих частинок (дим). При пропусканні пари речовини через охолоджену рідину отримують діозолі. Таким методом одержують колоїдні розчини сірки, селену, телуру, ртуті.
Метод заміни розчинника полягає в тому, що для одержання золю речовину попередньо розчиняють у рідині, з якою вона утворює істинний розчин. Цей розчин переливають у великий об’їм іншого розчинника, який необмежено розчиняється в першому, але не розчиняє дану речовину. Метод заміни розчинника дуже зручний при одержанні золів та технічних емульсій.
Найбільшого розповсюдження набув агрегаційний метод отримання колоїдних систем за допомогою хімічних реакцій всіх типів: обміну, відновлення, окислення, гідролізу, полімеризації.
Наприклад, проведенням обмінної реакції синтезують гідрозоль йодиду срібла із розбавлених розчинів йодиду калію та нітрату срібла. Для отримання стійкої колоїдної системи один із реагентів повинен бути взятий у надлишку і служити стабілізатором. Якщо при змішуванні розчинів реагенти взяті в еквівалентних кількостях, то утворюється осад йодиду срібла.
Під час реакції
AgNO3 (надл.) + KJ = AgJ↓ + KNO3
Утворюється перенасичений розчин малорозчинної сполуки AgJ. Молекули йодистого срібла об’єднуються, утворюючи ультрамікроскопічні кристалики дисперної фази, які називають агрегатами. На поверхні агрегатів адсорбуються іони стабілізатора (електроліту, взятого в надлишку), які утворюють захисну оболонку – подвійний електричний шар (ПЕШ). Агрегат разом із сформованим на ньому ПЕШ називають міцелою.
Розглянемо будову міцели золю йодистого срібла, міжміцелярною рідиною якого є слабкий розчин електроліту-стабілізатора AgNO3 . За правилами вибіркової адсорбції Панета-Фаянса на поверхні ультрамікроскопічних кристаликів дисперсної фази при утворенні ПЕШ можуть адсорбуватись іони , які входять до складу кристалічної гратки кристаликів або здатні утворювати з одним із іонів гратки малорозчинну сполуку. В розчині після протікання реакції утворенні йодистого срібла будуть присутні іони Ag+ , NO3- , K+ . Іони Ag+ адсорбуються на поверхні агрегату , утворюючи із іонами J- малорозчинну сполуку AgJ. Адсорбовані іони срібла надають поверхні кристалика додатного заряду і називаються потенціалтвірними іонами. Агрегат разом із потенціалтвірними іонами називають ядром міцели. Заряджене ядро із розчину притягує іони протележного знаку (NO3-) – протиіони. Частина цих іонів утримується біля поверхні кристалика на дуже близькій відстані електростатичними та адсорбційними силами, утворюючи разом з потенціалтвірними іонами щільний адсорбційний шар, товщина якого не більша від діаметра гідратованого іона. Ядро разом з адсорбційним шаром інов називається колоїдною частинкою. Колоїдна частинка має додатний заряд. Решта іонів, необхідних для повної компенсації заряду ядра, знаходяться далі від міжфазної поверхні , утворюючи дифузний шар. Ці іони притягуються до поверхні ядра тільки електростатичними силами і перебувають у безперервному русі . Колоїдна частинка разом із дифузійним шаром протиіонів утворює електронейтральну міцелу. При накладанні зовнішнього електричного поля міцела розвивається по площині ковзання , яка майже співпадає із границею між адсорбційним і дифузійним шаром і частково зміщена в область дифузійного шару. Додатно заряджена колоїдна частинка рухається в напрямку до катода, а протиіони дифузійного шару – до анода.
Будову описаної міцели йодистого срібла зручно подати у вигляді формули:
В цій формулі m – кількість молекул йодистого срібла, які утворюють агрегат; n—кількість потенціаловизначаючих іонів; (n-x) – кількість протиіонів, які знаходяться в адсорбційному шар; x – кількість протиіонів дифузійного шару. Слід зауважити, що n<<m .
Якщо міцелоутворення відбувається в присутності електроліту-стабілізатора KJ , то будова міцели матиме такий вигляд:
{m[AgJ]nJ]nJ-(n-x)K+ }x-xK+ }.
МЕТОДИ ОЧИСТКИ КОЛОЇДНИХ СИСТЕМ
Колоїдні системи очищаються від домішок низькомолекулярних речовин – сторонніх електролітів, які діють на колоїдні системи дестабілізуючим чином. Низькомолекулярні домішки можуть потрапляти в колоїдні розчини внаслідок забруднень вихідних реагентів або за інших причин. Лізолі очищають від домішок за допомогою діалізу, електродіалізу та ультрафільтрації.
Діаліз – це найпростіший метод очистки колоїдних систем. Найпростіший діалізатор – це мішечок із напівпроникного матеріалу (бичачого міхура, пергаменту, плівки із целофану або колодію), в якому знаходиться золь. Мішечок занурений у ємність із водою. Під час діалізу молекули розчиненої низькомолекулярної речовини проникають через напівпроникні стінки діалізатора у ємність із водою, а в мішечку залишається очищений колоїдний розчин.
Електродіаліз – це діаліз колоїдної системи в присутності електричного поля, яке прискорює процес очистки золю.
Ультрафільтрація – це діаліз ліозолів, який проводиться під тиском. При проведенні ультрафільтрації зростає концентрація частинок дисперсної фази, а склад дисперсної системи залишається майже незмінним.
ПОРЯДОК ВИКОНАННЯ РОБОТИ
І. Отримання золів методом заміни розчинника
Робота 1. Отримання золю каніфолі.
У пробірку наливають 5-10 мл дистильованої води і при перемішуванні по краплині вводять 2 %-ний спиртовий розчин каніфолі. При цьому утворюється прозорий золь, який виявляє здатність до опалесценції.
Робота 2. Отримання золю сірки.
У пробірку наливають 5-10 мл дистильованої води і при премішуванні вводять декілька краплин насиченого спиртового розчину сірки.
Зазначити колір золю у світлі, яке прйшло через зразок , та колір опалесценції у відбитому світлі.
ІІ. Отримання золів проведенням хімічних реакцій подвійного обміну
Робота 3. одержання золю йодистого срібла в присутності електроліту – стабілізатора KJ.
До 10 мл 0,01н розчину KJ по краплині додають 0,05н розчин AgNo3 і одержують золь, який виявляє здатність до опалесценції.
Робота 4. Одержання золю берлінської лазурі.
До 5-10 мл 1 %-го розчину CuSo4 додають декілька краплин 0,01 %-го розчину K4Fe(CN)6.
Записати обмінні хімічні реакції та будову міцели, що при цьому утворюється.
ІІІ. Отримання золів прведенням хімічних реакцій гідролізу
Робота 6. Одержання золю Fe(OH)3 (методом Крекке).
Нагрівають до кипіння 85 мл дистильованої води. Додають 15 мл 2 %-го розчину FeCl3.
В процесі кипіння розчину одержують червоно-коричневий золь гідроксиду заліза. Гідроліз FeCl3 протікає за реакцією:
FeCl3+3H2O=Fe(OH)3+3HCl
На поверхні ядра міцели гідроксиду заліза адсорбується електроліт FeOCl, який одержують за реакцією:
Fe(OH)3+HCl=Fe(OH)2Cl+H2O=FeOCl+2H2O.
Формула міцели золю гідроксиду заліза має вигляд:
{m[Fe(OH)3]nFeO+(n-x)Cl-}x+xCl-
Ділись своїми роботами та отримуй миттєві бонуси!
0%
Оголошення від адміністратора