Как быстро выучить стихотворение наизусть? Запоминание стихов является стандартным заданием во многих школах.
Как научится читать по диагонали? Скорость чтения зависит от скорости восприятия каждого отдельного слова в тексте.
Как быстро и эффективно исправить почерк? Люди часто предполагают, что каллиграфия и почерк являются синонимами, но это не так.
Как научится говорить грамотно и правильно? Общение на хорошем, уверенном и естественном русском языке является достижимой целью.
- Обратная связь
- Правила сайта
Источник: www.soloby.ru
3.1. Устойчивость и коагуляция дисперсных систем
Эмпирические правила электролитной коагуляции
1. Все без исключения сильные электролиты при определенной концентрации могут вызвать коагуляцию коллоидного раствора.
2. Правило знака заряда: коагуляцию золя вызывает тот ион электролита, знак заряда которого противоположен заряду коллоидной частицы. Этот ион электролита называют ионом-коагулятором.
3. Каждый электролит по отношению к коллоидному раствору обладает порогом коагуляции.
Порог коагуляции (γ, С кр) – некоторая минимальная (критическая) концентрация электролита, достаточная для того, чтобы вызвать коагуляцию золя:
где – порог коагуляции (критическая концентрация электролита, вызывающая коагуляцию золя), моль/л; V – объем электролита, вызывающего коагуляцию, мл; C – концентрация электролита, моль/л; W – объем золя, мл.
Коагулирующая способность (сила) электролита (P) – величина, обратно пропорциональная порогу коагуляции:
4. Влияние заряда (валентности) иона коагулятора (правило Шульце – Гарди). Коагулирующая способность электролита возрастает с увеличением валентности иона-коагулятора.
где – валентность (заряд) иона-коагулятора, n = 2 6
5. Коагулирующая сила ионов-коагуляторов одной и той же валентности возрастает с увеличением радиуса иона-коагулятора (лиотропные ряды).
Пример 5.3. Золь гидроксида цинка получен путем сливания растворов ZnCl2 и NaOH. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следующие:
| Электролит | Na2SO4 | Mg(NO3)2 | Na3PO4 | NaCl |
| γ, моль/л | 0,05 | 3,0 | 0,004 | 3,0 |
Решение. Определим знак заряда частиц золя. Так как катионы всех электролитов-коагуляторов одновалентны, а их пороги коагуляции разные, что не соответствует правилу Шульце – Гарди, следовательно, коагуляцию золя вызывают не катионы, а анионы электролитов. В данном случае получается: чем выше заряд аниона, тем меньше порог коагуляции (справедливо правило Шульце – Гарди). Следовательно, согласно «правилу знака заряда», заряд коллоидной частицы положительный. Следовательно, потенциалопределяющие ионы – Zn 2+ , противоионы – Сl – .
Коллоидные растворы. Дисперсные системы
Запишем строение мицеллы:
Пример 5.4. Золь иодида серебра получен сливанием растворов KI и AgNO3. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции растворов электролитов следующие:
| Электролит | KCl | KNO3 | Ba(NO3)2 | La(NO3)3 |
| γ, моль/л | 5,2 | 5,1 | 0,08 | 0,007 |
Решение. Определим знак заряда частиц золя. Так как анионы всех электролитов-коагуляторов одновалентны, а их пороги коагуляции разные, что не соответствует правилу Шульце – Гарди, следовательно, коагуляцию золя вызывают не анионы, а катионы электролитов. В данном случае получается: чем выше заряд катиона, тем меньше порог коагуляции (справедливо правило Шульце – Гарди). Следовательно, согласно «правилу знака заряда», заряд коллоидной частицы отрицательный. Следовательно, потенциалопределяющие ионы – I – , противоионы – K + .
Запишем строение мицеллы:
Пример 5.5. Золь гидроксида алюминия получен путем сливания растворов AlCl3 и NaOH. Определите знак заряда коллоидной частицы, напишите формулу мицеллы, если пороги коагуляции электролитов следующие:
| Электролит | Na2SO4 | Mg(NO3)2 | Na3PO4 | NaCl |
| γ, моль/л | 0,011 | 0,70 | 0,001 | 0,70 |
Решение. Определим знак заряда частиц золя. У Mg(NO3)2 и NaCl одинаковые пороги коагуляции, одинаковый заряд аниона, но разный заряд катиона. Следовательно, коагуляцию золя вызывают анионы электролитов.
В данном случае получается: чем выше заряд аниона, тем меньше порог коагуляции (справедливо правило Шульце – Гарди). Следовательно, согласно «правилу знака заряда», заряд коллоидной частицы положительный. Следовательно, потенциалопределяющие ионы – Al 3+ , противоионы – Сl – .
Запишем строение мицеллы:
5.3. Теория устойчивости
лиофобных дисперсных систем ДЛФО
В процессе развития коллоидной химии возникало много теорий, авторы которых пытались связать устойчивость гидрофобных золей, в частности коагулирующее действие электролитов, с теми или иными параметрами системы и явлениями, возникающими при взаимодействии дисперсной фазы с дисперсионной средой.
Каждая из теорий (химическая, адсорбционная, электростатическая и др.) объясняла только ряд факторов, но оказывалась бессильной перед множеством других факторов, т.к. все эти теории носили, в основном, односторонний характер и связывали сложный процесс коагуляции с каким-либо одним параметром системы.
Современная физическая теория устойчивости была предложена Б.В. Дерягиным, совместно с Л.Д. Ландау (1937–1941 гг.). Несколько позже теоретическая разработка, почти аналогичная и приводящая к тем же результатам, была осуществлена независимым путем Е. Фервеем и Дж. Овербеком.
Поэтому, современная теория устойчивости обозначается в литературе как теория ДЛФО (DLFO).
Современная теория устойчивости ДЛФО рассматривает процесс коагуляции как результат совместного действия Ван-дер-Ваальсовых сил притяжения и электростатических сил отталкивания между частицами. В зависимости от баланса этих сил в тонкой прослойке жидкости между сближающимися частицами возникает «расклинивающее давление».
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник: studopedia.ru
ЛЗ по КОЛЛОИДНОЙ ХИМИИ. Методические указания к лабораторным работам для студентов специальности Инженерная экология Составители Письменко вт
Единственный в мире Музей Смайликов
Самая яркая достопримечательность Крыма
Скачать 0.76 Mb.
62 Эмульсии можно получить методами конденсации или диспергирования. Разновидностями дисперсионного метода являются метод прерывистого встряхивания и механическое диспергирование с помощью роторно- пульсационных аппаратов, гомогенизаторов и т. п. Пределом эмульгирования считается момент, когда добавленная очередная порция жидкости не диспер- гирует, а образует крупные капли и прожилки в объеме эмульсии.
Эмульсии – типично лиофобные дисперсные системы. Потеря их агрега- тивной устойчивости может быть обусловлена процессами изотермической перегонки или коагуляции (коалесценции капель) и обычно сопровождается потерей седиментационной устойчивости (расслоение системы.
В качестве меры устойчивости эмульсии можно принять время существования определенного объема эмульсии до полного ее расслоения. Устойчивость эмульсии повышают введением в систему стабилизатора эмульгатора, в качестве которого можно использовать электролиты, ПАВ и высокомолекулярные соединения.
Агрегативная устойчивость эмульсий определяется теми же факторами, которые обуславливают устойчивость к коагуляции других лиофобных дисперсных систем. Разбавленные эмульсии могут быть достаточно устойчивы в присутствии таких слабых эмульгаторов, как электролиты.
Устойчивость этих эмульсий связана в основном с наличием двойного электрического слоя на частицах дисперсной фазы. Устойчивость концентрированных и высококонцентрированных эмульсий в большинстве случаев определяется действием структур- но-механического барьера при образовании адсорбционных слоев эмульгатора.
Образующиеся межфазные адсорбционные слои обуславливают плавное изменение свойств переходной зоны на границе раздела двух жидких фаз, увеличивая лиофильность частиц дисперсной фазы. Наиболее сильное стабилизирующее действие оказывают высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ (мыла, неионогенные ПАВ, адсорбционные слои которых имеют гелеобразную структуру и сильно гидратированны.
Тип эмульсии, образующийся при механическом диспергировании, в значительной степени зависит от соотношения объемов фаз. Жидкость, содержащаяся в большем объеме, обычно становиться дисперсионной средой.
При равных объемах двух жидкостей при диспергировании возникают эмульсии обоих типов, сохраняется ихних та, которая имеет более высокую агрегативную устойчивость и определяется природой эмульгатора. Особый случай представляет стабилизация эмульсий высокодисперсными порошками.
Такая стабилизация возможна при ограниченном избирательном смачивании порошков (при краевом угле θ больше оно меньше о. При этом порошки лучше стабилизируют ту фазу, которая хуже смачивается. Так, гидрофильный мел бронирует масляную фазу и не позволяет коалесцировать каплям масла вводной дисперсионной среде. На практике тип эмульсий определяют следующими методами.
По методу разбавления каплю эмульсии вносят в пробирку с водой. Если капля равномерно распределяется вводе это эмульсия м/в. Капля эмульсии в/м диспергироваться вводе не будет.
Согласно методу окрашивания непрерывной фазы несколько кристаллов водорастаоримого красителя, например, метилового оранжевого или метиленового синего окрашивают эмульсию м/в равномерно по всему объему. Эмульсия в/м равномерно окрашивается по всему объему жирорастворимыми красителями.
Тип эмульсий можно определить также по ее электропроводности (метод электропроводности. Высокое значение электропроводности указывает на то, что дисперсионной средой является полярная жидкость, а эмульсия относится к типу м/в. Малые значения электропроводности показывают на образование обратной эмульсии (типа в/м).
При взбалтывании толуола с водой образуется эмульсия, которая быстро расслаивается. Для придания устойчивости эмульсии взбалтывание необходимо вести в присутствии эмульгатора, в данном случае — мыла. Стабилизирующее действие мыла при образовании эмульсии вызывается строением адсорбционных слоев на границе двух фаз.
Молекулы электрически полярных соединений (молекулы мыла) располагаются в пограничном слоев строго определенном порядке. Электрически полярная (несущая заряд) часть молекулы всегда обращена к воде. Молекулы мыла имеют ясно выраженный полярный характер, их строение можно изобразить формулой R—COONa, в которой обозначает углеводородный радикал. Полярность молекулам мыла придает группа —COONa, способная к электролитической диссоциации получаются ионы R —СОО ¯ и Na
+
. При встряхивании толуола с водой молекулы мыла адсорбируются на поверхности капелек и ориентируются группами
−COONa к воде. От группы —COONa отделяется ион Na
+
, и капелька становится заряженной, что и обусловливает стабильность эмульсии. Строение частицы эмульсии толуола вводе можно изобразить схематически п (R—COONa) → nRCOO- + nNa
+
[C
6
H
5
СН
3
]
m
+ nRCOO- + nNa
+
→
[C
6
H
5
CH
3
]
m
· nRCOO- + Аналогичной схемой можно объяснить образование устойчивой эмульсии масла вводе в присутствии буры. На практике часто возникает необходимость выделить из эмульсии ее составные части, те. разрушить эмульсию. Разрушение эмульсии может произойти в результате трех процессов седиментации, коалесценции и инверсии обращения фаз.
Седиментация – это всплывание или оседание капель дисперсной фазы. При этом не происходит полного разрушения эмульсии, а образуется две эмульсии, одна из которых богаче дисперсной фазой, чем другая. Например, этот процесс происходит при отделении сливок от молока.
Коалесценция – полное разрушение эмульсии (слипание капелек, приводящее к выделению в чистом виде обеих фаз жидкости. Инверсия (обращение фаз) – это превращение эмульсии одного типа в другой путем добавления к ней большого количества эмульгатора другого рода при энергичном перемешивании.
При этом дисперсная фаза становиться дисперсионной средой, а дисперсионная среда – дисперсной фазой. Например, инверсию прямой эмульсии, стабилизированной олеатом натрия (гидрофильным эмульгатором, можно вызвать добавлением олеата кальция гидрофобного эмульгатора. Такой же эффект наблюдается при введении в эмульсию при энергичном перемешивании раствора хлорида кальция, который взаимодействуя с олеатом натрия, образует олеат кальция. Экспериментальная часть Оборудование и реактивы. Микроизмельчитель с регулятором напряжения, (гомогенизатор стаканы вместимостью 50 – 100 мл колбы вместимостью 50 — 100 мл мерный цилиндр с притертой пробкой вместимостью 100 мл бюретка вместимостью 50 мл градуированная пипетка вместимостью 5- 10 мл пробирки предметное стекло фильтровальная бумага толуол подсолнечное масло раствор ПАВ с концентрацией 0,1
моль/л (например, олеата или додецилсульфата натрия);2-процентный спиртовой раствор мыла кристаллическая бура
Na
2
B
4
O
7
; краситель метиленовый синий.
Опыт 1. Получение эмульсии толуола В цилиндр с пробкой наливают около 50 мл воды и добавляют 10 мл толуола. Энергично взбалтывают. Дают постоять. Эмульсия не образуется — быстро наступает расслоение жидкости. Отметьте время расслоения.
После этого добавляют 10 мл процентного раствора мыла и энергично взбалтывают. Образуется эмульсия толуола. 10 мл эмульсии переливают в пробирку и определяют время расслоения. Опыт 2. Получение эмульсии подсолнечного масла Отвешивают 4—5 г буры и растворяют ее при нагревании в 95 мл дистиллированной воды.
Полученный раствор наливают в мерный цилиндр с притертой пробкой, добавляют 2—3 мл подсолнечного масла и сильно взбалтывают. Получается устойчивая эмульсия. 10 мл эмульсии из цилиндра переливают в пробирку и определяют время расслоения. Опыт 3. Получение эмульсии типам в с применением электрической мешалки и определение ее устойчивости Готовят растворы ПАВ объемом 40 мл путем разбавления исходного раствора ПАВ водой в соответствии с таблицей 16: Таблица 16 Растворы ПАВ различной концентрации Номер колбы
1 2 3 4 Объем раствора ПАВ, мл 40 30 20 10 Объем воды, мл
—
10 20 30 С помощью гомогенизатора получают эмульсию. Стакан вместимостью
50 – 100 мл устанавливают таким образом, чтобы мешалка находилась по центру стакана и могла свободно вращаться. В стакан наливают 12,5 мл раствора ПАВ из колбы 1. Этот раствор служит дисперсионной средой эмульсии. Включают мотор и из бюретки в стакан приливают 37,5 мл масла (дис- пергируемой жидкости) в течение 10 минут. После введения масла продолжают перемешивать еще 10 минут.
Таким же образом готовят эмульсии с другими растворами ПАВ. Сразу же после получения эмульсии 10 мл ее переливают из цилиндра в пробирку для определения времени расслоения ее на две фазы. Определяют тип эмульсии. Полученные данные заносят в таблицу
17. Таблица 17 Экспериментальные результаты определения типа эмульсии и ее устойчивости Концентрация ПАВ, моль/л Концентрация эмульсии,
% (об) Время расслоения, мин Тип эмульсии Опыт 4. Определение типа эмульсии
1. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло, стекло наклоняют так, чтобы капли пришли в соприкосновение. Если капли сольются, то дисперсной фазой является вода, если не сольются – масло.
2. На фильтровальную бумагу наносят каплю эмульсии. Если средой является вода, то капля сразу всасывается бумагой, на которой остается жирное пятно. Капли эмульсии в/м не всасываются.
3. Эмульсию наливают в пробирку и добавляют несколько капель красителя метиленового синего, растворимого вводе. Эмульсиям в окрашивается в синий цвет, эмульсия в/м – не окрашивается. Сопоставьте свойства типичных взвесей, золей и истинных растворов, заполнив таблицу 18. Напишите схемы образования коллоидных систем. Таблица 18 Свойства дисперсных систем
№ п/п Свойства Грубая взвесь Коллоидный раствор Истинный раствор Средний размер частиц
2 Способность проходить через фильтровальную бумагу
3 Способность проходить через полупроницаемые мембраны (животный пузырь, пергамент, пленку из коллодия и др)
4 Оптические свойства
5 Можно ли частицы обнаружить при помощи микроскопа, ультрамикроскопа
6 Осмотическое давление
66 Контрольные вопросы
1. Какое место занимают коллоиды среди других дисперсных систем
2. Какие известны методы получения коллоидных растворов В чем их сущность
3. Достаточно ли только увеличения дисперсности для получения коллоидной системы
4. В чем сущность закона крайних концентраций
5. Какие признаки характеризуют процесс пептизации
6. Что такое пептизаторы? Что такое стабилизаторы
7. Как приготовить устойчивую эмульсию
8. В чем отличие гидрофобных золей от гидрофильных золей Как получаются гидрофильные золи Лабораторная работа 13 ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА КОЛЛОИДНЫХ СИСТЕМ Цель работы Изучить явления электрофореза. Ознакомиться с методом определения скорости движения и знака заряда коллоидных частиц Приборы и реактивы Приборы для наблюдения электрофореза электрофоретический зонд батарея аккумуляторов две стеклянные трубки диаметром около 20 мм пять пробирок десять стаканов вместимостью
50 мл кусок глины кварцевый песок фильтры стеклянные палочки фильтровальная бумага золи Fe(OH)
3
и А растворы процентный CuS0
4
;
0,001 н. NaOH; 1—2 % растворы красителей (фуксина, сафранина, метиленового голубого эозина флюоресцеина и красного конго процентный
AlCl
3
; процентный NH
4
OH; 0,1 н. НС
Коллоидно-дисперсные системы являются гетерогенными. На границе раздела между фазами в результате избирательной адсорбции одинаково заряженных ионов возникает разность потенциалов. В зависимости от природы дисперсионной среды, дисперсной фазы и способа получения, гранулы мицелл коллоидных растворов получают заряд того или иного знака. При наложении внешнего электрического поля эти электрически заряженные частицы (гранулы) передвигаются в дисперсионной среде к электродам катоду или аноду. Рис. Схема опыта по передвижению заряженных частиц I,
2 — трубки
67 Движение дисперсных коллоидных частиц под влиянием внешнего электрического поля называется электрофорезом Одновременно c движением гранул происходит перемещение в противоположном направлении гидратированных противоионов диффузного слоя жидкости. Визуально это выражается в изменении (увеличении) уровня жидкости в приэлектродном пространстве.
Явление перемещения дисперсионной среды через пористую мембрану при наложении внешней разности потенциалов называется электроосмосом Если через коллоидный раствор пропускать постоянный ток, ток одному из электродов будут передвигаться ядра мицелл вместе с ионами и противо- ионами адсорбционного слоя, те. основная масса всей мицеллы. Противо- ионы диффузного слоя передвигаются к другому электроду Наблюдая явления электрофореза, можно определить скорость движения частиц в данном электрическом поле и знак их заряда.
НАБЛЮДЕНИЕ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА Опыт 1.1. Наблюдение электрофореза В кусок сырой глины размером 8 x 15 см при толщине 4 см вдавливают две стеклянные трубки диаметром 1,5—2 см (рис. В трубки насыпают слой хорошо промытого кварцевого песка толщиной 0,5 см В трубки наливают воду так, чтобы ее верхний уровень находился на 2—3 смвыше слоя песка. Вставляют в обе трубки платиновые или медные электроды и присоединяют их к аккумуляторной батарее с напряжением 2 В Через несколько минут после пропускания тока наблюдается электрофорез в трубку с положительным электродом сквозь слой песка проходят частицы глины, и постепенно образуется мутная суспензия. А в катодном пространстве происходит увеличение уровня жидкости.
Источник: topuch.com