Опыт 1. Получение гидрозоля канифоли методом конденсации.

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:

Na₂S₂O₃ + H₂SO₄ = S↓ + SO₂ + Na₂SO₄ + H₂O,

образуется золь серы: [nS·mSO₄^2–·(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:

FeCl₃ + H₂O D Fe(OH)₃ + 3HCl

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.

Опыт 4. Получение золя «берлинской лазури» реакцией обмена.

Гидрозоль «берлинской лазури» получают реакцией обмена:

4FeCl₃ + 3K₄[Fe(CN)₆]_изб. = Fe₄[Fe(CN)₆]₃ + 12KCl

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.

Глава 8. ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫЕ РЕАКЦИИ

После усвоения материала Главы 8 студент должен:

Знать

• определение окислительно-восстановительных реакций (ОВР), степени окисления, окислитель и восстановитель;

• правила расчета степеней окисления атомов в соединении;

• классификацию ОВР;

• правила расстановки коэффициентов методом электронного баланса;

• правила расстановки коэффициентов методом полуреакций;

Уметь

• расставлять степень окисления атомов в соединениях;

• привести примеры типичных окислителей и восстановителей;

• указать роль соединения в ОВР, основываясь на значении степени окисления;

• расставлять коэффициенты методом электронного баланса;

• составлять уравнения полуреакций с учетом pH среды;

• расставлять коэффициенты методом полуреакций;

• экспериментально подтвердить окислительные и восстановительные свойства отдельных веществ;

Владеть

• представлениями о процессах окисления и восстановления;

• методами расстановки коэффициентов в уравнении реакции (электронного баланса и полуреакций);

• навыками проведения качественных опытов раскрывающих окислительные и восстановительные свойства отдельных веществ.

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – реакции сопровождающиеся изменением степени окисления атомов элементов в результате перехода электронов от одних частиц к другим.

Под степенью окисления понимается условная величина заряда атома в соединении, если предположить, что все связи в молекуле ионные.