Методические рекомендации к проведению лабораторно-практических занятий по коллоидной химии на тему: Гидрозоли. Получение, устойчивость, коагуляция, Электрокинетические явления в коллоидных системах.

Методические рекомендации к проведению лабораторно-практических занятий по коллоидной химии на тему: Гидрозоли. Получение, устойчивость, коагуляция, Электрокинетические явления в коллоидных системах.

Кафедра общей и органической химии.

Методические рекомендации для студентов технологического, агрономического факультетов, факультета плодоовощеводства и виноградарства.

К проведению лабораторно-практических занятий по коллоидной химии на тему:

1. Гидрозоли. Получение, устойчивость, коагуляция.

2. Электрокинетические явления в коллоидных системах.

1. Получение, устойчивость и коагуляция коллоидных систем.

1.1 Теоретические основы.

Коллоидные системы можно получить двумя способами:

1. Диспергацией, т. е. дроблением крупных частиц до размеров коллоидных;

2. Конденсацией, т. е. укрупнением частиц молекулярной дисперсности до коллоидных частиц.

Диспергирование осуществляется в коллоидных мельницах, с помощью ультразвука, эмульгированием и требует затраты энергии.

В основе метода конденсации лежит процесс образования новой фазы коллоидной дисперсности в гомогенной среде. Различают физическую и химическую конденсации.

При Физической дисперсная фаза возникает путём создания пересыщения резким охлаждением паров веществ или замена лучшего растворителя на худший.

При Химической новая фаза появляется в результате реакции, идущей с образованием нерастворимого вещества. Для этого используют реакции обмена, гидролиза, окислительно-восстановительные реакции.

Для получения из пересыщеного раствора коллоидной системы, а не осадка твёрдой фазы, необходимо, чтобы скорость образования зародышей была намного больше, чем скорость их роста. (Теория Веймарна). Соотношение скоростей образования и роста зародышей подбирается экспериментально.

Рассмотрим реакцию обмена с образованием золя AgI:

AgNO3 +KI ® AgI ¯ + KNO3

Основу мицеллы составляет ядро кристаллического строения m AgI . В зависимости от того, какое вещество находится в избытке: AgNO3 или KI, на поверхности ядра, согласно правилу Пескова – Фаянса, могут сорбироваться ионы Ag и I (потенциалопределяющие ионы), достраивая кристаллическую решетку. Это агрегат. Далее на поверхности агрегата будет сорбироваться часть противоионов. Образуя адсорбционный слой, прочно связанный с агрегатом. Это гранула или частица. Остальные противоионы расположатся в диффузном слое, довершая строение нейтрально заряженной мицеллы. (рис.1.1). Пусть в избытке находится KI, тогда строение мицеллы можно записать так:

При избытке AgNO3 заряд гранулы будет противоположным:

Если поместить мицеллу в электрическое поле, то слабо удерживаемые противоионы диффузного слоя будут перемещаться к одному электроду, а гранула – к другому. Следовательно мицелла разрывается по границе между адсорбционным и диффузным слоями с возникновением электрического или Z потенциала.

Устойчивость дисперсной системы определяется способностью дисперсной фазы сохранять исходную степень дисперсности частиц и их равномерное распределение в дисперсионной среде.

Различают Кинетическую ( седиментационную) и Агрегативную устойчивости. Первая обусловлена наличием броуновского движения, препятствующего оседанию частиц под влиянием силы тяжести. Вторая характеризует способность систем сохранять высокую дисперсность и равномерное распределение в среде.

Потеря агрегативной устойчивости ведет к коагуляции – укрупнению частиц за счет слипания и последующей седиментации.

Коагуляция может быть вызвана разными факторами: изменением температуры, механическим воздействием, действием облучений и т. д.

Самое же важное значение имеет коагуляция под действием электролитов. При этом коагулирующим действием обладает ион, имеющий заряд противоположный заряду гранулы.