Для практических занятий по химии. Тема №8: Дисперсные системы

Цель: Сформировать знания об устойчивости коллоидно-дисперсных систем (седиментационную и агрегативную) и факторах, влияющих на них, особенностях растворов ВМС, вязкости, набухании. Применять знания при получении и очистке дисперсных систем, определении величины набухания полимера.

Задачи обучения: студент должен знать теоретическую основу построения мицеллы, коагу­лирующую способность ионов с различными зарядами, устойчивость коллоидно-дисперсных систем (седиментационную и агрегативную) и факторы, влияющие на них, строение, классификацию и важнейшие физико- химические свойства биополимеров; должен уметь определить знак заряда коллоидной частицы, устойчивость коллоидно-дисперсных систем (седиментационную и агрегативную) и факторы, влияющие на них, экспериментально определять величину набухания полимера, ИЭТ точку, изучить влияние различных факторов на набухание полимеров.

Основные вопросы темы: строение коллоидных частиц. Устойчивость коллоидных систем, факторы устойчивости. Влияние электролитов на устойчивость коллоидных систем

1. Кинетическая и агрегативная устойчивость коллоидных растворов. Факторы устойчивости.

2. Коагуляция. Медленная и быстрая коагуляция. Порог коагуляции. Правило Шульца-Гарди.

3. Явление привыкания. Взаимная коагуляция.

4. Применение коллоидной защиты и пептизация.

5. Аэрозоли: классификация, получение, свойства.

6. Суспензии и эмульсии, методы получения, свойства.

7. Коллоидная ПАВ: мела, детергента, желчная кислота. Мицеллообразование в растворах коллоидных ПАВ.

8. Какие соединения называются высокомолекулярными?

9. Как получают растворы высокомолекулярных веществ?

10. Что такое вязкость, от каких факторов она зависит? Что называется набуханием? Как протекает этот процесс?

11. Какой вид набухания называется ограниченным, а какой - неограниченным?

12. Как измеряют величину и степень набухания?

13. Какими факторами устойчивости обладают растворы ВМС?

14. Каковы способы снятия гидратной оболочки и заряда у растворов ВМС?

15. Что такое ИЭТ. Какими свойствами характеризуется белок в ИЭТ?

16. Какое явление называется коллоидной защитой?

17. Что является мерой защитной способности вещества?

Методы обучения и преподавания: лабораторное занятие №3 (лабораторные опыты, анализ и выводы работы).

Лабораторная работа

Получение золя Fе(ОН)з гидролизом хлорного железа и очистка его методом

диализа.

а) Колбочку емкостью 50 мл заполнить примерно наполовину дистиллированной водой, нагреть на электрической плитке до кипения. В кипящую воду прибавлять по каплям 2 % раствор FеСlз до тех пор, пока раствор не приобретет темно-вишневый цвет. Полученный золь охладить. Написать уравнение реакции гидролиза FеСlз и схему мицеллы золя Fе(ОН)з, считая стабилизатором хлористый ферронил FеClO, указать составляющие мицеллы.

б) Охлажденный золь налить в диализатор и поместить в стакан с дистиллированной водой. Через десять минут проверить в омывающем растворе наличие иона хлора. Для этого отлить в пробирку несколько мл омывающего раствора и добавить к нему АgNОз. В протоколе указать, какие компоненты золя прошли через мембрану, какие не прошли.

Проведение пептизации осадка гидроксида железа (111)

растворами электролитов

а) Получение осадка гидроксида железа (111).

В пробирку наливают приблизительно 5 мл раствора FеСlз с концентрацией 0,5 моль/л, прибавляют по каплям раствор NH₄0H до полного осаждения гидроксида железа (111).

б) Промывание полvченного осадка.

Сначала осадок заливают дистиллированной водой, перемешивают, дают отстояться. Жидкость над осадком осторожно сливают. К оставшемуся осадку снова приливают воду, сливают и так до полного удаления NH₄0H.

в) Про ведение пептизации осадка

К промытому осадку прибавляют приблизительно 10 мл дистиллированной воды, перемешивают до получения взвеси, которую разливают поровну в три пробирки. В первую пробирку добавляют 5-10 капель насыщенного раствора FеСlз, во вторую - 10-15 капель раствора HCl 0,1 м. Третью пробирку оставляют для сравнения. Содержимое каждой пробирки перемешивают и сравнивают через 10 минут. Составляют формулы образовавшихся мицелл

4. Получение стабилизированной и нестабилизированной эмульсии.

В две пробирки наливают примерно 5 мл масла, окрашенного красителем (суданом 111) в ярко-красный цвет.

В первую пробирку добавляют 5 мл дистиллированной воды, во вторую - 5 мл водного раствора олеата натрия с массовой долей 2 %.

Пробирки плотно закрывают пробками и интенсивно встряхивают до получения эмульсии в течение 2-3 мин. Сравнивают устойчивость эмульсий.

Литература:

1. Конспект лекций.

2. М.Н.Равич-Щербо, Физическая и коллоидная химия, М., 1975, с. 179-193.

3. П.А.Верболович Практикум по органической, физической, коллоидной химии, А-Ата, 1973. С. 169-175, 183.

4. с.С.Воютский, Курс коллоидной химии, М., 1975, глава 9, § 1-6, 12.

5. Б.н.захарченко, Коллоидная химия, М., 1989.

6. Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия: Учебник для вузов. Высшая школа, 2009 г.

7. Н.Л. Глинка Общая химия. М., 2003., 122-127.

Контроль:

1. Что определяет стабильность коллоидной системы? Что такое электрокинетический потенциал?

2. Что такое кинетическая и агрегативная устойчивость золей? От каких факторов зависит каждая из НИХ?

3. Что такое седиментация и что такое коагуляция?

4. Почему добавка электролита в коллоидную систему вызывает коагуляцию?

5. Какова зависимость порога коагуляции от заряда коагулирующего иона?

6. Какое практическое применение находит взаимная коагуляция золей?

7. В чем сущность явления перезарядки коллоидных систем?

8. Что будет с коллоидной системой, если полностью удалить присутствующий в ней электролит?

9. Какова структура мицеллы золя, если для его приготовления взяты H₂S0₄

и избыток BaC1₂? Какой из электролитов: HCl, Fе₂(SО₄)_З, CaCl, АIСlз – будет

иметь наименьший порог для полученного золя?

10. Какое явление называют пептизацией?

11. Чем можно вызвать пептизацию осадка 7 Почему необходимо промывать осадок Fе(ОН)з перед про ведением его пептизации?

12. Пороги коагуляции холя электролитами NaCl и CaC1₂ одинаковы. Коков знак заряда коллоидных частиц этого золя?

13. По каким признакам классифицируют эмульсии? Каковы условные обозначения эмульсий различных типов?

14. Каковы условия, необходимые для приготовления устойчивой эмульсии?

15. Как можно вызвать разрушение эмульсии?

16. Почему опыты проводят в сухих пронумерованных пробирках?

17. Почему содержимое пробирок периодически перемешивают?

18. Объяснить наблюдаемую зависимость степени набухания желатина от рН.

19. Объяснить различное влияние анионов на процесс набухания.

20. Из каких стадий складывается процесс взаимодействия ВМС с растворителем?

21. Чем объясняется влияние электролитов на величину набухания.

22. С чем связана избирательность процесса набухания.

23. Как на величину набухания влияет увеличение температуры.

24. Каково электрофоретическая подвижность белка в изоэлектрическом состоянии?

25. Каков механизм процесса, наблюдаемого при добавлении к растворам ВМС больших количеств электролитов.

26. Объясните механизм коллоидной защиты.