Лабораториялық жұмыс. Темір гидроксиді гидролизінің ұюы мен тұрақтануын зерттеу
Темір гидроксиді гидролизінің ұюы мен тұрақтануын зерттеу
Жұмыс мақсаты: Темір гидроксиді гидролизінің ұю табалдырығымен қорғау санын анықтау.
Аспаптар мен ыдыстар: сыйымдылығы 300 мл колба, пипеткалар, пробиркалар-10мл - 20 дана, 100 мл стакан, электр плитасы.
Реактивтер:темір хлоридінің 2 проценттік ерітіндісі, 0,001Н натрий сульфатының ерітіндісі, 0,12 процент желатин ерітіндісі, таза су.
Пререквизиттер:бейорганикалық химия,элементтер химиясы,органикалық химия, физикалық химия
Постреквизиттер:электрохимия негіздері, физикалық химияның зерттеу әдістері
Студенттің алдын-ала меңгеріп келуге тиісті дағдылары: Темір гидроксиді гидролизінің ұю табалдырығымен қорғау санын анықтау тәсілдерімен және золь ұғымымен танысу
Студенттің алдын-ала біліп келу мәліметтері: Лабораториялық жұмыста қолданылатын реактивтер туралы мәліметтер және есептерді шешуге арналған формулалары мен әдіс-тәсілдері туралы мәліметтерді білу.
Жұмыс реті:темір хлориді әлсіз негіз бен күшті қышқылдың тұзы болғандықтан, оның судағы ерітіндісін қайната қыздырғанда гидролизденеді, яғни негіз бен қышқылға ыдырайды:
FeCI3 + 3H2O → Fe(OH)3 + 3HCI
Темір хлоридінің ыдырау реакциясы тез жүріп, суда ерімейтін аса ұсақ та жүзгін бөлшектерді, темір гидроксидін - Fe(OH)3 түзеді. Ерімейтін бөлік, коллоидты бөлшектің агрегатын-түйірін құрайды, ол реакция кезінде алынатын тұз қышқылының Fe(OH)3 тұнбасына әсері нәтижесінде түзілетін FeOCI аралық қосылысы көмегімен тұрақталынады:
Fe(OH)3 + HCI → FeOCI + 2H2O
FeOCI ↔ FeO+ + CI-
Мына құрамдағы мицелла алынады:
( m[Fe(OH)3] n FeO+ (n-x) CI-) xCI- - диффузиялық қабаттағы кері иондар
/ / /
агрегат потенциалды адсорбциялық
анықтаушы қабаттағы кері
иондар иондар
ядро, Адсорбциялық қабат, Диффузиялық қабат
Темір гидроксиді гидролизінің мицелласы
1-тәжірибе. Темір гидроксиді гидролизін алу. Оны алу үшін, сыйымдылығы 300 мл колбаға 250 мл таза суды (дистилді) құйып, электр плитасында қыздырып қайнатады да оған шамамен 10 мл темір хлоридінің ерітіндісін ақырын, тамшылата қосады. Нәтижесінде түзілген қою қызыл-қоңыр түсті золь ерітіндісінқалыпты, яғни бөлме температурасына дейін салқындатады.
2 тәжірибе. Ұю табалдырығын анықтау. Он пробиркаға 10 мл темір гидроксидінің гидролизін құйып, олардың әрқайсысына өсіп отыратын мөлшердегі 0,001Н натрий сульфатының ерітіндісін қосады да әрбір пробиркадағы жалпы көлемді, оларға таза су қосу арқылы теңестіреді. Ол үшін мына кестедегідей етіп, рет-ретімен орналастырады.
| Пробирка Реті | ||||||||||
| Золь,мл | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 | 10,0 |
| Электролит, Мл | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 |
| Таза су,мл | 4,5 | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 | 1,0 | 0,5 | 0,0 |
| Жалпы көлем,мл | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 | 15,0 |
| Лайлану | - | - | - | - | - | + | + | + | + | + |
Мұндағы алу таңбалары, коллоидты ерітіндіге электролит қосылғанымен ұю құбылысының басталмағанын көрсетеді, өйткені электролит мөлшері жеткіліксіз, олар 1-5 пробиркалар. Ал қосу таңбалары, коллоидты ерітіндінің ұйығанын нұсқайды, олар 6-10 пробиркалар. Есептеу үшін әлі ұю басталмаған 5 пробиркаға қосылған электролит көлемі-2,5 мл мен ұю басталған 6 пробиркаға қосылған 3,0 мл екеуінің орташа мәнін 2,5 мл + 3,0 мл = 5,5 мл :2 = 2,75 мл алады.
Коллоидты ерітіндінің ұю табалдырығын төмендегі теңдеу бойынша есептейді:
γ = Сэл∙Vэл∙1000/V3
Мұндағы γ-ұю табалдырығы, литрдегі ммоль; Сэл - қосылған электролиттің таралымы (концентрациясы); Vэл - есептеуге қажетті, орташы мәндегі электролит көлемі, мысалы, жоғарыдағы 2,75 мл сияқты, V3 - алынған коллоидты ерітінді көлемі, айталық кестедегі 10,0 мл.
№3 тәжірибе. Қорғаушы санын анықтау. Алдыңғы тәжірибедегідей он пробиркаға әуелі коллоидты ерітіндіні, таза суды, қорғаушы ретіндегі 0,12 процентті желатин ерітіндісін құйып, мұқият араластырып, шамамен 5-7 минуттай сақтайды да тұрақты мөлшердегі электролит қосады. Мұны мысал ретінде берілген келесі кестедегі рет бойынша орындауға болады.
| Пробирка реті | ||||||||||
| Золь,мл | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 | 5,0 |
| Су,мл | 0,0 | 0,5 | 1,0 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 |
| Желатин,мл | 5,0 | 4,5 | 4,0 | 3,5 | 3,0 | 2,5 | 2,0 | 1,5 | 1,0 | 0,5 |
| Электролит,мл | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 | 1,5 |
| Жалпы | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 | 11,5 |
| Лайлану | - | - | - | + | + | + | + | + | + | + |
Мұндағы «алу» таңбасы коллоидты ерітіндінің әлі де ұйымағандығын, ал «қосу»-ұйығандығын көрсетеді. Осындағы 1,5 мл алынған электролит мөлшері екінші тәжірибеде ұйыған алтыншы пробиркадағы электролит көлеміне сәйкес және ол әрбір тәжірибеде өзгеруі мүмкін. Сол сияқты желатин ерітіндісін де екі түрлі етіп әзірлеуге болады. Мысалы, әуелі 50 мг желатинді 100 мл таза суда ерітіп бірінші және кіші таралымдағы ерітіндіні әзірлеп, онымен қорғаушы санын анықтайды да сосын мұны 100 мл таза суда 100 мг желатинді ерітіп екінші рет анықтайды.
Қорғаушы санын теңдеу бойынша анықтайды:
S = Cж· Vж / V3
Мұндағы Cж-желатин таралымы, Vж-ұю құбылысын болдырмай, коллоидты ерітіндіні қорғайтын желатин ерітіндісінің ең аз көлемі, V3-алынған коллоидты ерітінді, яғни золь көлемі. Мұнда да үшінші мен төртінші пробиркаға қосылған желатин ерітіндісінің орташа мәнін, 4+3,5=7,5; 7,5:2 =3,75 мл,алады.
Бақылау сұрақтары:
1.Коллоидты жүйедегі тұрақтылық түрлері.
2.Лиофилді және лиофобты жүйелер.
3.Лиофобты дүйедегі тұрақсыздық себептері және ондағы өздігінен жүретін құбылыстар.
4.Ұю құбылысы және оған әсер етуші себептер.
5.Ұю табалдырығы және электролиттің оған әсері.
6.Қорғаушы саны және ЖМҚ қорғаушы механизмі.