Nr. ćwiczenia
6
Temat: Otrzymywanie i własności koloidów
grupa
34
Data wyk.
19-10-1999
Katarzyna Augustyn
Agnieszka Przytocka
zespół
6
WSTĘP TEORETYCZNY.
Koloidy to mieszaniny niejednorodne pod względem fizycznym i chemicznym. Charakteryzują się określonym stopniem rozdrobnienia faz ( jedna z faz jest rozproszona w drugiej ). Faza rozproszona i faza rozpraszająca mogą występować w dowolnym stanie skupienia, ale pojęcie układy koloidalnego dotyczy fazy rozproszonej o wymiarach 1-300 nm. Koloidy otrzymujemy metodami dyspersyjnymi tj. polegającymi na zmniejszeniu rozmiarów cząstek o charakterze grubodyspersyjnym do rozmiarów koloidalnych; lub metodami kondensacyjnymi np. wydzieleniu trudno rozpuszczalnych substancji z roztworu silnie rozcieńczonego na drodze reakcji chemicznej. Roztwory koloidalne są przeźroczyste i klarowne, charakteryzują się własnością rozpraszania światła ( efekt Tyndalla ). Charakterystyczne procesy, którym ulegają koloidy to: koagulacja - tendencja do łączenia się w większe agregaty (wytrącania się z roztworów), zwykle nie zachodzi samorzutnie tylko w momencie w którym zostanie osiągnięte całkowite zobojętnienie elektryczne czastek (punkt izoelektryczny); peptyzacja - zjawisko przechodzenia skoagulowanego osadu z powrotem w stan roztworu koloidalnego;
elektrofereza - zjawisko wędrówki cząstek koloidalnych pod wpływem pola elektrycznego.
Wśród koloidów wyróżniamy:
liofobowe - nie ulegające solwatacji (nietrwałe)
liofilowe - w przypadku których solwatacja działa stabilizująco.
2. OPIS ĆWICZENIA
Celem ćwiczenia jest otrzymanie zolu uwodnionego tlenku żelazowego poprzez hydrolizę FeCl3 a następnie jego koagulację pod wpływem elektrolitu. Reakcja przeprowadzana jest w temp. 100° poprzez wkroplenie roztworu 0,25n FeCl3 do wrzącej wody. Podczas hydrolizy powstają stopniowo sole zasadowe o coraz niższej rzędowości, aż do powstania Fe(OH)3, praktycznie nierozpuszczalnego w H2O
FeCl3 + H2O = Fe(OH)Cl2 + HCl
Fe(OH)Cl2 + H2O = Fe(OH)2Cl + HCl
Fe(OH)2Cl + H2O = Fe(OH)3 + HCl
Strącający się Fe(OH)3, wydziela sie z roztworu w postaci submikroskopowych kryształów Fe2O3 * nH2O.
Jednocześnie z tym procesem zachodzi adsorbcja jonów Fe3+ na powierzchni kryształów (z wbudowaniem ich w sieć krystaliczną), oraz reakcje, qw wyniku których do roztworu uwolnione zostają jony Cl- (adsorbcja Fe
(…)
… [mol/l]
[SO42-] = 9,93 10-3 [mol/l]
Obliczenie siły jonowej mieszaniny (elektrolit + FeCl3)
J
J 0,5
K4(Fe(CN)6)+FeCl3
0,5
0,71
K3(Fe(CN)6) +FeCl3
0,5
0,71
Na2SO4+FeCl3
0,53
0,73
Użyty wzór:
gdzie:
J- siła jonowa
Ci- stężenie molowe jonu
zi - ładunek jonu
Obliczenie współczynników aktywności zgodnie z prawem Debye'a - Hückla.
log f
f
K4(Fe(CN)6)+FeCl3
-1,425
0,037
K3(Fe(CN)6) +FeCl3
-1,07
0,085
Na2SO4+FeCl3
-0,74
0,18
Użyty wzór:
gdzie:
f - współczynnik aktywności
z+- ładunek kationu
z- - ładunek anionu
J - siła jonowa
Obliczenie względnych wartości koagulacyjnych przeciwjonów przyjmując wartość koagulacyjną Fe(CN)64 - za równą jednostce.
Stężenie anionu [mol/l]
Wzgl. wartość koagulacyjna
K4(Fe(CN)6)
2,5 10- 4 1
K3(Fe(CN)6)
3,34 10- 4 1,34
Na2SO4
9,93 10-3 39,7
Użyty wzór:
gdzie
x- względna wartość…
…
109,6
161,1
stężenie Eq/l [g]
13,5
0,092
0,11
3,2
stężenie molowe [mol/l]
0,083
2,5 10- 4 3,34 10- 4 9,93 10- 3 Użyte wzory:
gdzie:
C- stęzenie molowe [mol/l]
n- liczba moli
V- objętość [l]
m- masa [g]
M- masa molowa [g/mol]
Eq- gramorównoważnik [val ]
z-- ładunek anionu
Obliczenie stężenia elektrolitu powodującego koagulację (val/l).
Eq [val]
C [val/l]
K4(Fe(CN)6)
92
0,00893
K3(Fe(CN)6)
109,6
0,0104…
…). Wszystkie te procesy powodują, że cząstki hydratu Fe(OH)3 uzyskują na tyle duży ładunek dodatni, aby pod wpływem wprowadzonego elektrolitu otzrzymać zol. 3. WYKONANIE ĆWICZENIA.
3.1. Przygotowanie 0,25n roztworu FeCl3 3.2. Przygotawanie roztworów elektrolitów:
0,001 n K4(Fe(CN)6)
0,001 n K3(Fe(CN)6)
0,02 n Na2SO4 3.3. Otrzymanie uwodnionego zolu Fe2O3 poprzez powolne wkroplenie 62,5 ml 0,25 n FeCl3 do 250 ml…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)