Метод замены растворителя гидрозоль серы кратко описать

Обновлено: 07.07.2024

Автор: Стройкина Дарья Васильевна
Должность: студент IV курса, ЕГФ, направление "Биология" и "Химия"
Учебное заведение: СГСПУ
Населённый пункт: Самара
Наименование материала: Статья
Тема: "Получение коллоидных растворов методом замены растворителя"
Раздел: среднее профессиональное

Получение коллоидных растворов методом замены

растворителя

Метод замены растворителя заключается в том, что истинный раствор

вещества добавляется к жидкости, смешивающейся с растворителем, но в

растворителя на холодной поверхности. Химические методы конденсации

основаны на переводе растворенных веществ в нерастворимое состояние при

нерастворимых частиц, образующих дисперсную фазу. Образование новой

фазы происходит из пересыщенного раствора в результате роста частиц на

растворимые вещества, возникающие в результате химической реакции.

Метод замены растворителя состоит в том, что к истинному раствору

раствору серы в этаноле прибавить много воды, то молекулы серы будут

образовывать агрегаты - частицы дисперсной фазы золя серы, так как сера

объясняется помутнение одеколона и духов при введении в них воды.

Метод замены растворителя очень удобен для получения золей смол,

гуммигута мастики, лецитина, коллодия и других веществ.

растворителя заключ ает ся

молекулярный раствор, другой, в которой это вещество не растворимо. Так,

количество воды, в которой канифоль не растворима, образуется прозрачный

опалесцирующий золь. Этот метод удобен для получения золей смол и других

Методом замены растворителя получают золи серы, фосфора, мышьяка,

спиртовые или ацетоновые растворы этих веществ в воду.

химический потенциал компонента в дисперсионной среде становится выше

равновесного и тенденция к переходу в равновесное состояние приводит к

образованию новой фазы. В отличи от метода конденсации паров ( изменение

канифоли в воду образуются золи мастики, широко используемые в практике

для пропитки дерева, бумаги и других материалов.

Широко применяют метод замены растворителя, основанный, как и

химический потенциал компонента в дисперсионной среде становится выше

равновесного и тенденция к переходу в равновесное состояние приводит к

( изменение температуры), в методе замены растворителя изменяют состав

К методу конденсации относится метод замены растворителя, в котором

данное вещество менее растворимо.

применяются здесь сравнительно редко.

применяются здесь сравнительно редко.

Одним из примеров физической конденсации является метод замены

нерастворимо. При этом происходит конденсация молекул и образование

нефтепродукта ( методом замены растворителя) с последующей оценкой ее

эфир. Эфир из полученного раствора отгоняется на водяной бане при 40 - 50

С до объема 2 мл. Для отгонки применяется специальный прибор, состоящий

обрабатывается Ю мл спирта-ректификата, который добавляется порциями

по 2 - 3 мл, и вливается в цилиндр Генера, куда предварительно помещается в

Сера практически не растворима в воде. Поэтому вливанием неводного раствора серы в воду при сильном перемешивании может быть получен “белый” золь серы. Роль стабилизатора играют продукты окисления и ничтожные примеси. Устойчивый золь серы получается с использованием сероводорода. Стабилизатором частиц в этом случае являются продукты окисления H2S, в частности пентатионовая кислота H2S5O6.

В коническую колбу с 20 мл дистиллированной воды приливают по каплям 5 мл насыщенного раствора серы в этиловом спирте. При замене растворителя образуются мельчайшие частицы серы, взвешенные в воде. Наблюдают окраску полученного золя в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают даёт ли золь конус Тиндаля.

Получение золя канифоли методом замены растворителя.

Канифоль практически не растворима в воде. При замене растворителя (спирта) на воду, образуется “белый” золь, который в проходящем свете окрашен в оранжевый свет, а при боковом освещении даёт голубую окраску. Стабилизатором этого золя являются продукты окисления канифоли и содержащихся в ней примесей. Строение мицелл в таком золе известно недостаточно.

В коническую колбу с 50 мл дистиллированной воды приливают по каплям 5 мл 2%-ого спиртового раствора канифоли и встряхивают. Наблюдают окраску золя в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают, даёт ли золь конус Тиндаля. Для этого наливают его в кювету с плоскопараллельными стенками и наблюдают, появляется ли опалесценция при опускании сквозь кювету светового луча. Для сравнения тот же опыт проделывают с дистиллированной водой или истинным раствором.

- Золь даёт конус Тиндаля.

ƒ Длина волны
0,732
0,677
0,629
0,588
0,542
0,504
0,467
0,432
0,405
0,382
0,358

Получение золей иодида серебра с помощью реакции обмена.

В основе метода лежит получение труднорастворимого соединения AgI. Для получения золя необходимо наличие стабилизатора в системе. Золь может образоваться только при наличии в системе стабилизатора, роль которого выполняет одни из исходных реагентов, взятый в избытке. При эквивалентном соотношении растворов исходных солей золь не образуется, а выпадает осадок.

В коническую колбу из бюретки наливают 10 мл 0,005н раствора иодида калия и медленно, по каплям, при интенсивном перемешивании, приливают из другой бюретки 0,005н раствор нитрата серебра. При достижении эквивалентных количеств реагирующих веществ в колбе образуется жёлто-зелёный хлопьевидный осадок иодида серебра:

Отмечают количество раствора нитрата серебра, отвечающего точке эквивалентности.

В другую колбу к 10 мл того же раствора KI добавляют раствор AgNO3 на 2 мл меньше установленного эквивалентного объёма. В третью колбу к 10 мл раствора KI при перемешивании быстро приливают объём раствора AgNO3 на 2 мл больше эквивалентного. Во второй и третьей колбах получают золи (отмечают наличие или отсутствие осадка). Наблюдают окраску полученных во второй и третьей колбах золей в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают, даёт ли золь конус Тиндаля.

Для определения заряда частиц дисперсной фазы полученный золь наливают в U – образный сосуд и опускают в каждое колено электроды, подключенный к источнику постоянного тока. Включают ток и наблюдают помутнение вблизи положительного или отрицательного электрода. Скопление частиц у положительного электрода свидетельствует об их отрицательном заряде. При положительном заряде частиц такое скопление можно легко заметить вблизи отрицательного электрода.

1) 10 мл + 10 мл (даёт конус Тиндаля).

2) 10 мл + 8 мл (Помутнение на “+”, следовательно, частицы заряжены отрицательно).

3) 10 мл + 12 мл (помутнение на “-”, следовательно, частицы заряжены положительно).

Получение золя диоксида марганца реакцией восстановления.

При добавлении тиосульфата натрия к раствору перманганата калия последний восстанавливается до диоксида марганца. Реакция протекает по уравнению:

В присутствии избытка перманганата калия образуется золь диоксида марганца. Синтез выполняется следующим образом: 1 мл 1,5 %-ого раствора KMnO4 помещают в колбу и разбавляют водой до 50 мл. В разбавленный раствор вводят по каплям 0,5 – 1,0 мл 1 %-ого раствора Na2S2O3. Образуется вишнёво-красный золь диоксида марганца. Проверяют, даёт ли золь конус Тиндаля. Определяют заряд частиц. Записывают формулу мицеллы, считая стабилизатором KMnO4.




Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Получение золя берлинской лазури двумя методами.

Метод конденсации:

При смешении раствора хлорида железа и ферроцианида калия K4Fe(CN)6 получается тёмно-синий золь берлинской лазури:

Реакцию проводят следующим образом: к 5 мл 0,1 %-ого раствора K4Fe(CN)6 приливают по каплям 0,05н раствор хлорного железа. Проводят, даёт ли золь конус Тиндаля. Определяют заряд частиц.

В отчёте записывают формулу мицеллы, считая стабилизатором одно из исходных веществ.

Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Метод диспергирования (пептизация):

К 10 мл 20 %-ого раствора жёлтой кровяной соли K4Fe(CN)6 добавляют 3-5 капель 2н раствора хлорного железа. Не перемешивать! Выпавший осадок берлинской лазури быстро переходит в состояние осадка (геля). Жидкость над гелем осторожно сливают и небольшое количество геля переносят шпателем в стакан с 40-50 мл дистиллированной воды. Гель самопроизвольно пептизируется с образованием темно-синего золя берлинской лазури. Определяют заряд частиц. Записывают формулу мицеллы.

Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Получение эмульсии и определение её типа.

Тип эмульсии, образующейся при механическом диспергировании жидкостей, зависит от соотношения объёмов фаз. Жидкость, содержащаяся в большем объёме, обычно становится дисперсионной средой. При равном объёмном содержании двух жидкостей возникают эмульсии обоих типов, но “выживает” та, которая имеет более высокую устойчивость и определяется природой эмульгатора. Щелочные соли жирных кислот дают эмульсии типа М/В. Изменение природы эмульгатора может привести к обращению фаз эмульсий и переходу её из одного типа в другой. Этим объясняется тот факт, что добавление солей двухвалентных металлов к эмульсии М/В, стабилизированной натриевым (калиевым) мылом, приводит к обращению фаз эмульсий, так как кальциевое (магниевое) мыло лучше растворимо в масле, чем вода.

Для полученная эмульсии наливают в цилиндр емкостью 100 мл 20 мл раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), являющегося эмульгатором (например, 0,1М раствор олеата калия или додецилцилсульфата натрия), и добавляют в него 5 мл толуола, вазелинового масла или другой жидкости (по указанию). Проводят диспергирование жидкости при интенсивном перемешивании мешалкой в течении 10 минут. Делят полученную эмульсию на две части. В одну часть вводят при перемешивании 2,5 мл 0,5М раствора MgCl2 или CaCl2.

После получения эмульсии определяют её тип следующими способами:

1. Метод смешения. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло и наклоняют так, чтобы капли соприкоснулись. Если они сольются, то дисперсионной средой является вода, если не сольются – масло.

2.Метод разбавления. Каплю эмульсии вносят в пробирку с 10 мл воды и встряхивают. Если капля равномерно распределяется в воде – это эмульсия М/В. Капля эмульсии В/М диспергироваться в воде не будут и остаются на поверхности.

3. Метод окрашивания. Водорастворимый краситель, например, метиленовый оранжевый, окрашивает эмульсию М/В по всему объёму равномерно. Эмульсия В/М будет равномерно окрашиваться по всему объёму маслорастворимым красителем.

4. Метод смачивания. Каплю эмульсии наносят на парафиновую пластину. Если капля растекается, то дисперсной средой служит масло, а эмульсия относится ктипу В/М, если же растекается, то – это эмульсия М/В.

Задание для отчёта:

1(2). Найдите удельную поверхность частиц золя сернистого мышьяка, средний диаметр частиц которого равен 1,2 *10 -7 м, плотность сернистого мышьяка равна 3,46 *10 3 кг/м 3 .

2(12). Какой будет длина нити золота, составленный из кубиков общей массой 3 г, если кубики расположить в одну цепочку (дисперсность частиц золота D=10 7 м -1 , а плотность p=19,6 *10 3 кг/м 3 )?

3(13). При введении вещества А в разбавленный раствор вещества В образуется гидрозоль. Напишите формулу мицелл этого золя:

4(6). На основании экспериментальных значений оптической плотности D для трёх длин волн λ определите средний радиус частиц бутадиенстирольного латекса.

Длина волны λ, нм
Оптическая плотность D 0.189 0.129 0.104

Получение золя серы методом замены растворителя.

Сера практически не растворима в воде. Поэтому вливанием неводного раствора серы в воду при сильном перемешивании может быть получен “белый” золь серы. Роль стабилизатора играют продукты окисления и ничтожные примеси. Устойчивый золь серы получается с использованием сероводорода. Стабилизатором частиц в этом случае являются продукты окисления H2S, в частности пентатионовая кислота H2S5O6.

В коническую колбу с 20 мл дистиллированной воды приливают по каплям 5 мл насыщенного раствора серы в этиловом спирте. При замене растворителя образуются мельчайшие частицы серы, взвешенные в воде. Наблюдают окраску полученного золя в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают даёт ли золь конус Тиндаля.

Получение золя канифоли методом замены растворителя.

Канифоль практически не растворима в воде. При замене растворителя (спирта) на воду, образуется “белый” золь, который в проходящем свете окрашен в оранжевый свет, а при боковом освещении даёт голубую окраску. Стабилизатором этого золя являются продукты окисления канифоли и содержащихся в ней примесей. Строение мицелл в таком золе известно недостаточно.

В коническую колбу с 50 мл дистиллированной воды приливают по каплям 5 мл 2%-ого спиртового раствора канифоли и встряхивают. Наблюдают окраску золя в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают, даёт ли золь конус Тиндаля. Для этого наливают его в кювету с плоскопараллельными стенками и наблюдают, появляется ли опалесценция при опускании сквозь кювету светового луча. Для сравнения тот же опыт проделывают с дистиллированной водой или истинным раствором.

- Золь даёт конус Тиндаля.

ƒ Длина волны
0,732
0,677
0,629
0,588
0,542
0,504
0,467
0,432
0,405
0,382
0,358

Получение золей иодида серебра с помощью реакции обмена.

В основе метода лежит получение труднорастворимого соединения AgI. Для получения золя необходимо наличие стабилизатора в системе. Золь может образоваться только при наличии в системе стабилизатора, роль которого выполняет одни из исходных реагентов, взятый в избытке. При эквивалентном соотношении растворов исходных солей золь не образуется, а выпадает осадок.

В коническую колбу из бюретки наливают 10 мл 0,005н раствора иодида калия и медленно, по каплям, при интенсивном перемешивании, приливают из другой бюретки 0,005н раствор нитрата серебра. При достижении эквивалентных количеств реагирующих веществ в колбе образуется жёлто-зелёный хлопьевидный осадок иодида серебра:

Отмечают количество раствора нитрата серебра, отвечающего точке эквивалентности.

В другую колбу к 10 мл того же раствора KI добавляют раствор AgNO3 на 2 мл меньше установленного эквивалентного объёма. В третью колбу к 10 мл раствора KI при перемешивании быстро приливают объём раствора AgNO3 на 2 мл больше эквивалентного. Во второй и третьей колбах получают золи (отмечают наличие или отсутствие осадка). Наблюдают окраску полученных во второй и третьей колбах золей в проходящем свете и при боковом освещении. Устанавливают, даёт ли золь конус Тиндаля.

Для определения заряда частиц дисперсной фазы полученный золь наливают в U – образный сосуд и опускают в каждое колено электроды, подключенный к источнику постоянного тока. Включают ток и наблюдают помутнение вблизи положительного или отрицательного электрода. Скопление частиц у положительного электрода свидетельствует об их отрицательном заряде. При положительном заряде частиц такое скопление можно легко заметить вблизи отрицательного электрода.

1) 10 мл + 10 мл (даёт конус Тиндаля).

2) 10 мл + 8 мл (Помутнение на “+”, следовательно, частицы заряжены отрицательно).

3) 10 мл + 12 мл (помутнение на “-”, следовательно, частицы заряжены положительно).

Получение золя диоксида марганца реакцией восстановления.

При добавлении тиосульфата натрия к раствору перманганата калия последний восстанавливается до диоксида марганца. Реакция протекает по уравнению:

В присутствии избытка перманганата калия образуется золь диоксида марганца. Синтез выполняется следующим образом: 1 мл 1,5 %-ого раствора KMnO4 помещают в колбу и разбавляют водой до 50 мл. В разбавленный раствор вводят по каплям 0,5 – 1,0 мл 1 %-ого раствора Na2S2O3. Образуется вишнёво-красный золь диоксида марганца. Проверяют, даёт ли золь конус Тиндаля. Определяют заряд частиц. Записывают формулу мицеллы, считая стабилизатором KMnO4.

Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Получение золя берлинской лазури двумя методами.

Метод конденсации:

При смешении раствора хлорида железа и ферроцианида калия K4Fe(CN)6 получается тёмно-синий золь берлинской лазури:

Реакцию проводят следующим образом: к 5 мл 0,1 %-ого раствора K4Fe(CN)6 приливают по каплям 0,05н раствор хлорного железа. Проводят, даёт ли золь конус Тиндаля. Определяют заряд частиц.

В отчёте записывают формулу мицеллы, считая стабилизатором одно из исходных веществ.

Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Метод диспергирования (пептизация):

К 10 мл 20 %-ого раствора жёлтой кровяной соли K4Fe(CN)6 добавляют 3-5 капель 2н раствора хлорного железа. Не перемешивать! Выпавший осадок берлинской лазури быстро переходит в состояние осадка (геля). Жидкость над гелем осторожно сливают и небольшое количество геля переносят шпателем в стакан с 40-50 мл дистиллированной воды. Гель самопроизвольно пептизируется с образованием темно-синего золя берлинской лазури. Определяют заряд частиц. Записывают формулу мицеллы.

Даёт конус Тиндаля.

Помутнение на “+”, следовательно, частицы разряжены “-”.

Получение эмульсии и определение её типа.

Тип эмульсии, образующейся при механическом диспергировании жидкостей, зависит от соотношения объёмов фаз. Жидкость, содержащаяся в большем объёме, обычно становится дисперсионной средой. При равном объёмном содержании двух жидкостей возникают эмульсии обоих типов, но “выживает” та, которая имеет более высокую устойчивость и определяется природой эмульгатора. Щелочные соли жирных кислот дают эмульсии типа М/В. Изменение природы эмульгатора может привести к обращению фаз эмульсий и переходу её из одного типа в другой. Этим объясняется тот факт, что добавление солей двухвалентных металлов к эмульсии М/В, стабилизированной натриевым (калиевым) мылом, приводит к обращению фаз эмульсий, так как кальциевое (магниевое) мыло лучше растворимо в масле, чем вода.

Для полученная эмульсии наливают в цилиндр емкостью 100 мл 20 мл раствора поверхностно-активного вещества (ПАВ), являющегося эмульгатором (например, 0,1М раствор олеата калия или додецилцилсульфата натрия), и добавляют в него 5 мл толуола, вазелинового масла или другой жидкости (по указанию). Проводят диспергирование жидкости при интенсивном перемешивании мешалкой в течении 10 минут. Делят полученную эмульсию на две части. В одну часть вводят при перемешивании 2,5 мл 0,5М раствора MgCl2 или CaCl2.

После получения эмульсии определяют её тип следующими способами:

1. Метод смешения. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло и наклоняют так, чтобы капли соприкоснулись. Если они сольются, то дисперсионной средой является вода, если не сольются – масло.

2.Метод разбавления. Каплю эмульсии вносят в пробирку с 10 мл воды и встряхивают. Если капля равномерно распределяется в воде – это эмульсия М/В. Капля эмульсии В/М диспергироваться в воде не будут и остаются на поверхности.

3. Метод окрашивания. Водорастворимый краситель, например, метиленовый оранжевый, окрашивает эмульсию М/В по всему объёму равномерно. Эмульсия В/М будет равномерно окрашиваться по всему объёму маслорастворимым красителем.

4. Метод смачивания. Каплю эмульсии наносят на парафиновую пластину. Если капля растекается, то дисперсной средой служит масло, а эмульсия относится ктипу В/М, если же растекается, то – это эмульсия М/В.

Задание для отчёта:

1(2). Найдите удельную поверхность частиц золя сернистого мышьяка, средний диаметр частиц которого равен 1,2 *10 -7 м, плотность сернистого мышьяка равна 3,46 *10 3 кг/м 3 .

2(12). Какой будет длина нити золота, составленный из кубиков общей массой 3 г, если кубики расположить в одну цепочку (дисперсность частиц золота D=10 7 м -1 , а плотность p=19,6 *10 3 кг/м 3 )?

3(13). При введении вещества А в разбавленный раствор вещества В образуется гидрозоль. Напишите формулу мицелл этого золя:

4(6). На основании экспериментальных значений оптической плотности D для трёх длин волн λ определите средний радиус частиц бутадиенстирольного латекса.

Устойчивость всех гидрозолей серы можно значительно повысить, добавляя к ним защитные коллоиды. Стабилизированные таким способом препараты выпускаются промышленностью. В виде растворов или паст их используют для борьбы с филоксерой ( болезнью виноградных лоз), а также в медицине - против экземы, лишаев и пр. [2]

Устойчивость всех гидрозолей серы можно значительно повысить, добавляя к ним защитные коллоиды. Стабилизированные таким способом препараты выпускаются промышленностью. В виде растворов или паст их используют для борьбы с филок-серой ( болезнью виноградных лоз), а также в медицине - против экземы, лишаев и пр. [3]

Устойчивость всех гидрозолей серы можно значительно повысить, добавляя к ним защитные коллоиды. Стабилизированные таким способом препараты выпускаются промышленностью. В виде растворов или паст их используют для борьбы с филок-серой ( болезнью виноградных лоз), а также в медицине - против экземы, липшев и пр. [4]

Наиболее удобно получать гидрозоли серы из гипосульфита, действуя на него серной кислотой. В этом случае серу получают разложением серноватистой кислоты и окислением сероводорода сернистым газом. [5]

Имеется в виду довольно устойчивый высокодисперсный гидрозоль серы , получаемый по методу Раффо и являющийся системой, переходной между лио-фобными и лиофильными золями. [6]

Совсем иной характер имеют гидрозоли серы , которые получают вливанием спиртового раствора серы в воду. Они значительно менее устойчивы; спустя некоторое время мутнеют и при добавлении электролитов, прежде всего кислот, необратимо коагулируют. [7]

Совсем иной характер имеют гидрозоли серы , которые получают вливанием спиртового раствора серы в воду. [8]

При окислении сероводорода сернистой кислотой образуется бледно-голубой гидрозоль серы : 2Н2 S H2 S03 3S ЗН2 О. [9]

Повторяя коагуляцию полученного, как описано, гидрозоля серы насыщенным раствором поваренной соли и снова проделывая все описанные выше операции, начиная от центрифугирования, можно убедиться в том, что вновь получается устойчивый гидрозоль серы. [10]

При разбавлении истинного раствора серы в спирте водой образуется синеватый гидрозоль серы . Если сера в спирте была раздроблена до отдельных молекул, то в воде будут находиться их агрегаты. Следовательно, при замене спирта водой происходит укрупнение частиц, их конденсация. [12]

В зависимости от соотношения количеств осадка и дестилли-рованной воды получают гидрозоли серы различной концентрации . Обычно эти золи отличаются высокой степенью дисперсности и очень красивы как в проходящем, так и в отраженном свете. [13]

В зависимости от соотношения количеств осадка и дистиллированной воды получают гидрозоли серы различной концентрации . Обычно эти золи отличаются высокой степенью дисперсности и очень красивы как в проходящем, так и в отраженном свете. [14]

Примером коллоидного раствора, где дисперсная фаза - неметалл, служит гидрозоль серы . [15]

Канифоль получают из смолы хвойных деревьев. В своем составе она содержит смоляные кислоты с большим количеством атомов углерода (например, С19Н29СООН). Канифоль растворяется в спирте, образуя истинный раствор. В воде канифоль нерастворима. При добавлении воды к спиртовому раствору молекулы конденсируются в более крупные агрегаты. Таким образом, заменой растворителя можно получить коллоидный раствор.

Ход работы

Отмерьте цилиндром 25 мл дистиллированной воды и перелейте в колбу. Добавьте, энергично встряхивая, по каплям 1-3 мл 2%-ного спиртового раствора канифоли. Образуется молочно-белый устойчивый золь.

Опыт 2. Получение гидрозоля серы окислительно-восстановительной реакцией.

Золь серы получают действием серной кислоты на раствор тиосульфата натрия:

образуется золь серы: [nmSO4 2– ·(m–x)H + ] x – ·xH + .

Ход работы

Налейте в колбу 10 мл 50%-ного раствора тиосульфата натрия. Добавьте по каплям, интенсивно перемешивая, концентрированный раствор серной кислоты до образования густой массы бледно-желтого цвета. Добавьте 25 мл дистиллированной воды и нагрейте, изредка помешивая, в течение 20 минут до образования молочно-белого золя серы.

Опыт 3. Получение золя гидроксида железа (III) путем гидролиза.

Гидроксид железа (III) получают реакцией гидролиза:

Формирующиеся агрегаты Fe(OH)3 подтравливаются с поверхности соляной кислотой, образуя соединение состава FeOCl, которое при диссоциации дает ионы FeO + , близкие по природе составу ядра, и поэтому адсорбирующиеся на нем:

[Fe(OH)3]n + mFeO + + mCl – = <[Fe(OH)3]n·mFeO + ·(m–x)Cl – > x + xCl –

В дистиллированную воду объемом 50 мл по каплям добавьте 2-3 мл 2%-ного раствора FeCl3. Нагрейте полученный раствор на электрической плитке до образования коллоидного раствора гидроксида железа (III) интенсивно красно-коричневой окраски. Коллоидный раствор сохраните для опыта 6.

К 2 мл 0,1 М раствора K4[Fe(CN)6] добавьте 40 мл дистиллированной воды. В полученный раствор прилейте 0,5 мл 2% раствора FeCl3. Напишите формулу мицеллы образовавшегося золя. Коллоидный раствор сохраните для опыта 6.

Опыт 5. Получение гидрофильного золя крахмала диспергированием.

Крахмал является высокомолекулярным веществом. Его молекулы взаимодействуют с водой, образуя гидрофильный золь, который является истинным молекулярным раствором. Макромолекулы крахмала имеют размер соизмеримый с размером коллоидных частиц. Этим объясняется схожесть оптических свойств, скоростей диффузии, величин осмотических давлений растворов ВМС и коллоидных растворов.

Ход работы

Навеску 0,5 г крахмала разотрите в ступке и поместите в химический стаканчик, добавьте 10 мл воды. Тщательно размешайте и добавьте еще 90 мл воды. Нагрейте на электрической плитке полученную смесь, при постоянном перемешивании до кипения и получения опалесцирующего золя крахмала.

Опыт 6. Определение знака заряда коллоидных частиц.

Поверхность некоторых веществ при погружении в воду заряжается отрицательно. К таким веществам относятся шелк, стекло, песок, целлюлоза, из которой получают фильтровальную бумагу. Это явление используется для определения знака заряда коллоидных частиц. Если нанести каплю коллоидного раствора на фильтр, то отрицательно заряженные коллоидные частицы будут двигаться вслед за водой по капиллярам бумаги, поскольку не будут притягиваться волокнами целлюлозы. Положительные коллоидные частицы, взаимодействуя с целлюлозой, останутся в месте нанесения капли раствора.

Нанесите пипеткой на фильтр 3-5 капель коллоидного раствора Fe(OH)3. Капли нанести в одну точку с интервалом в несколько секунд. Таким же образом, нанесите на другой фильтр 3 капли коллоидного раствора берлинской лазури. Понаблюдайте за движением частиц коллоидов. Сделайте вывод о заряде коллоидных частиц каждого золя.

Растворенное вещество, оказавшись в иной среде (в которой оно не растворимо), конденсируется с образованием частиц дисперсной фазы.

Например, мастика, растворенная в спирте и внесенная в воду, в которой нерастворима, образует коллоидные частицы.

Таким образом получают золи канифоли, золи серы в воде и т.д.

По этому методу получают уретановый загуститель печатных красок и дисперсий – лапрол ДЗ.

Лапрол ДЗ представляет собой блоксополиуретан.

Макромолекула полимера состоит из участков двух типов: короткого жесткого, образованного из остатков диизоцианата и длинного гибкого, образованного из остатков простого полиэфира:

Нужна система растворителей, каждый из компонентов которой будет растворять отдельные фрагменты, например: спирт, гептан, вода.


Рис. 2.5. Схема расположения макромолекул полимера в растворе.


Рис. 2.6. Схема расположения макромолекул в твердом


Рис. 2.7. Изменение расположения макромолекул полимера при добавлении к раствору воды (образование геля).

Методы химической конденсации.

Основаны на проведении в растворе химических реакций, сопровождающихся образованием нерастворимых или труднорастворимых веществ.

Это могут быть реакции: восстановления, окисления, разложения, гидролиза и др.

Восстановление: получают золи металлов.

Красный золь золота – реакция восстановления соли золота (аурата натрия) формальдегидом:

аурат натрия формальдегид

на образующихся частичках (микрокристаллах золота) адсорбируются ионы - потенциалобразующие ионы. Противоионы - .

Строение частиц можно представить схемой:

частицы золота имеют отрицательный заряд Х-.

Этим же способом можно получить из нитратов серебра (очень разбавленного раствора) желто-коричневый золь серебра.

Окисление: получают золи серы и селена действием кислорода:

строение золя серы можно представить схемой:

Разложение: получение золи серы разложением тиосульфатов и полисульфатов:

Двойной обмен: позволяет получать многие золи труднорастворимых соединений:

Гидролиз: получают золи гидроксидов тяжелых металлов:

Степень гидролиза возрастает с повышением температуры и с увеличением разведения.

Возможны следующие схемы строения мицелл золя:

С помощью гидролиза могут быть получены золи кремниевой, вольфрамовой, титановой и других кислот, нерастворимых в воде.

Методы диспергирования.

Диспергирование– тонкое измельчение твердых материалов или жидкостей и распределение их частиц в жидкой или газообразной среде.

В результате образуются порошки, суспензии, аэрозоли, эмульсии.

Механическое диспергирование.

Для получения коллоидных растворов этим методом производится растирание и дробление твердых тел в специальных машинах – коллоидных мельницах.

Первая коллоидная мельница сконструирована русским инженером К. Плауссоном (1920г.) – герметически закрытый, быстро вращающийся механизм ударного действия.

В основу действия машин-измельчителей положены принципы раздавливания, раскалывания, истирания, удара и т.д. – процесс ведут обычно в присутствии ПАВ.

Метод электрического распыления: через какую-либо дисперсионную среду (например, воду) пропускают электрический ток между электродами, изготовленными из материала, коллоидный раствор которого хотят получить – один электрод распыляется. Получают коллоидные растворы золота, серебра, платины и других металлов.

Ультразвуковое распыление: ультразвуковые волны с частотой от 20 тысяч до 1 млн. колебаний в секунду получают с помощью пьезоэлектрических осцилляторов.

Взвесь грубодисперсного вещества, подлежащего раздроблению, под действием ультразвуковых волн размельчается до коллоидного состояния.

Таким образом получают коллоидные растворы смол, гипса, графита, металлов, красителей, крахмала и т.д.

Хотя методы диспергирования все более совершенствуются, тем не менее для получения максимальной дисперсности 10 -7 , 10 -9 м пригодны только методы конденсации (они к тому же менее энергоемкие).

В тоже время, диспергационные методы имеют более важное практическое значение.

Электрогидравлический удар– новый способ получения дисперсных систем, обеспечивающий высокую степень дисперсности при минимальных затратах времени.

Электрогидравлические технологии – результат фундаментальных и прикладных исследований, опытно-конструкторских разработок и опытно-промышленных проверок оборудования, проводимых Институтом импульсных процессов и технологий НАН Украины (г. Николаев). ИИПТ НАН Украины – единственная в мире организация, специализирующаяся на изучении физико-технических аспектов импульсных процессов и на создании импульсных технологий.

Метод пептизации.

Перевод осадка в золь путем обработки пептизаторами – растворами электролитов, ПАВ или растворителем. При пептизации не происходит изменения степени дисперсности частиц.

Результатом пептизации является разобщение частиц и распределение их по всему объему дисперсионной среды.

Различают два вида пептизации:

непосредственная или адсорбционная: на поверхности частиц перед их разделением адсорбируется непосредственно добавленный пептизатор. Характеризуется полным отсутствием каких-либо химических процессов между пепетизируемым веществом и пептизатором. посредственная или диссолюционная: охватывает все случаи, когда пептизация сопряжена с химической реакцией поверхностно расположенных молекул коллоидных частиц. На поверхности частиц адсорбируется продукт взаимодействия пептизатора с веществом дисперсной фазы (ионы вновь полученного пептизатора). Таким образом, процесс диссолюционной пептизации состоит из 2-х фаз: 1 – образование путем химической реакции растворимого электролита-пептизатора; 2 – адсорбционное взаимодействие коагеля с пептизатором, приводящее к образованию мицелл и пептизации геля.

Рассмотрим на примере: получим студенистый осадок гидроксида железа:

Непосредственная пептизация: действуем раствором . Ионы железа, адсорбируясь на поверхности частиц, сообщают им положительный заряд, одноименно заряженные частицы отталкиваются и переходят из осадка в раствор:

Посредственная пептизация: действуем разбавленной соляной кислотой. Часть молекул взаимодействует с с образованием хлороксида железа . Ионы вновь полученного пептизатора , адсорбируясь на поверхности частиц осадка , переводят его в коллоидное состояние:

Во многих случаях процесс пептизации имеет смешанный характер.

На пептизацию влияют: структура осадка, возраст осадка (коагеля), концентрация пептизатора, механическое воздействие, температура.

Свежеосажденные, сильно гидратированные осадки наиболее легко пептизируются. Процессы старения коагеля отрицательно влияют на его пептизируемость (по мере старения коагель уплотняется). У старых осадков способность к пептизации часто исчезает вовсе. Перемешивание благоприятствует пептизации. С повышением температуры скорость пептизации возрастает.

Читайте также: