Метод химической конденсации. Реакции восстановления

Опыт № 1. Золь диоксида марганца

Восстановление соли марганца тиосульфатом 2 мл 0,1% раствора KMnO₄ разбавляют водой до 25 мл. В разбавленный раствор вводят по капле 1% раствора Na₂S₂O₃. Образуется вишнево-красный золь диоксида марганца.

Метод химической конденсации. Реакции обмена

Опыт № 2. Золь гексацианоферрата (II) меди (II)

5 капель насыщенного (20%) раствора желтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] разбавляют водой до 50 мл. К разбавленному раствору добавить при перемешивании 1–2 капли 10% раствора CuSO_4. Образуется красно-бурый золь гексацианоферрата (II) меди (II).

Опыт № 3. Золь гексацианоферрата (II) кобальта

1 мл насыщенного (20%) раствора желтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] разбавляют водой до 50 мл. К разбавленному раствору добавить при перемешивании 1 каплю 1% раствора CоSO_4. Образуется зеленый золь гексацианоферрата (II) кобальта (II).

Метод химической конденсации. Реакция гидролиза

Опыт № 4. Золь гидроксида железа (III)

50 мл дистиллированной воды нагревают до кипения и вливают 5 капель насыщенного (47%) раствора FeCl₃. Через несколько минут кипячения образуется красно-коричневый золь гидроксида железа (III). При нагревании (реакция эндотермична) равновесие смещается в сторону образования Fe(OH)₃.

Метод химической конденсации. Метод замены растворителя

Опыт № 5. Золь серы в воде

К 10 мл воды добавляют при взбалтывании несколько капель насыщенного раствора серы в ацетоне (или в спирте). Образуется голубовато-белый опалесцирующий золь серы в воде с отрицательно заряженными коллоидными частицами.

Метод пептизации. Адсорбционная пептизация

Опыт № 6. Золь гидроксида хрома (III)

5 мл 2% раствора Cr₂(SO₄)₃ разбавляют водой до 50 мл. При перемешивании добавляют по каплям 20% раствор (NH₄)₂CO₃ до тех пор, пока выпадающий осадок Сr(OH)₃ будет растворяться с трудом. Образуется зеленоватый золь гидроксида хрома (III).

Опыт № 7. Золь фосфата железа (III)

2 мл насыщенного (47%) раствора FeCl₃ разбавляют водой до 25 мл. При перемешивании добавляют по каплям 10% раствор Na₂HPO₄.Сначала выпадает осадок фосфата железа (III), при дальнейшем добавлении Na₂HPO₄ образуется зеленовато-белый золь.

Опыт № 8. Золь молибдата железа (III)

2 мл 2% раствора (NH₄)₂MoO₄ разбавляют водой до 25 мл. При перемешивании добавляют 1 каплю насыщенного (47%) раствора FeCl₃. Выпадает осадок молибдата железа, при дальнейшем добавлении (NH₄)₂MoO₄ образуется золь.

Метод пептизации. Пептизация промыванием осадка

Опыт № 9 Золь гексацианоферрата (II) меди (II)

Получают осадок Cu₂[Fe(CN)₆] смешиванием 1 мл насыщенного (20%) раствора желтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] и 1 мл 10% раствора CuSO_4. Осадок переносят на бумажный фильтр и промывают водой. Сначала крупные частицы осадка не проходят через фильтр, а по мере отмывания осадка от электролита происходит пептизация: частицы становятся достаточно малы, чтобы проходить через фильтр, в промывных водах образуется разбавленный красно-бурый золь гексацианоферрата (II) меди (II). Убедиться в образовании золя можно, проверив промывные воды на эффект Тиндаля.

Обработка результатов

Для всех опытов запишите строение (формулу) мицеллы образующегося золя с указанием заряда коллоидной частицы, отметьте знаком «+» или «-» наблюдался ли эффект Тиндаля.

Результаты запишите в тетради:

Опыт №	Строение мицеллы	Эффект Тиндаля

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 9

Тема: Коллоидные растворы. Коагуляция золей под действием электролитов.

Литература:Лекции14, 15. [1]: С. 449-540.

Цель: Наблюдение коагуляции золей электролитами. Идентифицировать растворы (с известными концентрациями): Na₂SO₄ (0,04 моль/л), BaCl₂ (0,04 моль/л), NaCl (0,04 моль/л), NaCl (2 моль/л), используя явление коагуляции золей электролитами.

Реактивы и оборудование:

Штатив с пробирками с растворами Na₂SO₄ (0,04 моль/л), BaCl₂ (0,04 моль/л), NaCl (0,04 моль/л), NaCl (2 моль/л) №__ (при написании отчета укажите номер штатива).

Золь гидроксида железа(III) с положительным зарядом.

Золь берлинской лазури с отрицательным зарядом.

Теоретические ОСНОВЫ

Нарушение агрегативной устойчивости золя, сопро­вож­дае­­мое объединением коллоидных частиц в более крупные агрегаты, называют коагуляцией. Явление коагуляции проявляяется в помутнении раствора или выпадении осадка. Коагуляцию золя может быть обусловлена различными факторами, в частности, действием электролитов.

1. .Электролиты коагулируют золь по достижении определенной концентрации. Минимальная концентрация элек­тро­лита, вызывающая коагуляцию золя, называется порогом коагуляции.

2. Коагулирующим действием обладает ион (входящий в состав электролита), имеющий заряд, противоположный по знаку заряду коллоидной частицы (гранулы) золя. Это означает, что золь с положительными частицами коагулирует под действием анионов, а с отрицательными – под действием катионов.

3. В соответствии с правилом Шульце – Гарди порог коагуляции сильно зависит от заряда иона. Наибольшей коагулирующей способностью (наименьшим порогом коагуляции) обладают ионы с высокими зарядами. Пороги коагуляции одно- и двухзарядных ионов отличаются в десятки раз, это означает что при добавлении небольших количеств электролита к золю проявляется влияние двухзарядного иона. Такой же по знаку однозарядный ион в составе другого электролита вызовет коагуляцию при концентрации в несколько десятков раз больше.

Используем эти закономерности для прогнозирования коагуляции данными растворами электролитов сначала одного из золей – с положительным зарядом гранул, учитывая что для электролитов с однозарядными ионами, концентрация 0,1 моль/л находится ниже порогового значения.

Для наглядности результаты рассуждений оформим в виде табл. 1. Применим п. 2 и выпишем ион, в составе электролита отвечающий за коагуляцию золя. Затем для оценки вероятности коагуляции применим п. 3 и далее п. 1, отметив знаком «+» высокую вероятность коагуляции, а знаком «-» отсутствие коагуляции.

Таблица 1.

Электролит (моль/л)	Положительный золь	Отрицательный золь
Коагулирующий ион	Коагуляция (+/-)	Коагули-рующий ион	Коагуляция (+/-)
Na2SO4 (0,04)	(п. 2) SO42-	+ (п. 3)	Заполнить	самостоя-тельно
BaCl2 (0,04)	(п. 2) Cl-	-	-«-	-«-
NaCl (0,04)	(п. 2) Cl-	-	-«-	-«-
NaCl (2,00)	(п. 2) Cl-	+ (п. 1)	-«-	-«-

Таким образом, видно, что имея в распоряжении один коллоидный раствор, вы не сможете провести идентификацию заданных растворов электролитов: два раствора будут вызывать коагуляцию золя, а два – нет.

Самостоятельно оцените вероятность коагуляции раст­ворами электролитов второго золя – с отрицательным зарядом гранул и дополните табл. 1.

Обратите внимание, что именно наличие двух противо­по­ложно заряженных золей позволяет идентифицировать ука­зан­ные растворы электролитов с различными концентрациями и зарядами ионов.