VIII тарау. Лабораториялық жұмыстар

№1 Лабораториялық жұмыс

Сұйықтың толық беттік энергиясын анықтау

Жұмыстың мақсаты: беттік (фазааралық) керілуді өлшеу, таза сұйықтағы беттік керілудің температураға тәуелділігін анықтау, толық беттік энергияны және қараушыларды есептеу.

Аспаптар мен ыдыстар: Беттік керілуді анықтайтын аспап.

Реактивтер: Қалыпты (су) және зерттелетін сұйықтар.

Жұмыстың орындалу реті. Беттік керілуді сақинаның үзіліп бөлінуіне суйеніп анықтау әдісі сұйық бетінде жатқан сым сақинасын үзіп алу үшін жұмсалатын күшті өлшуге негізделегн.мұндай әдістегі басты шарт - сым сақинаны күшпен тартқанда, оған жұғысқан сұйық әуелі сақинамен бірге көтеріліп барып үзіледі. Демек, алғашқыдағы көтерілген сұйық биіктігі немесе бағанасы және оның төменге тартылу күші, сақинаны көтеруге жұмсалған күшке тең.Ал сұйықтың бірден үзіліп қалуына, оның беттік керілу күші кедергі болады. Сыртқы күштің мәні беттік керілу күшіне теңеліп, тепе-теңдікке жеткен мезетте, сұйық бағанасы бұзылады да сақина сұйық бетінен үзіледі. Осындағы күш сұйықтың беттік керілуімен және сым сақинасыны өлшемімен анықталады:

F=2πσ_c-rR` +2πσ<sub>c-r</sub>(R`+2r)=4πσ_c-rR (1)

Мұндағы R`- сақинаның ішкі радиусы, R-сақинаның орташа радиусы, r-сақина әзірленген сымның радиусы және ол сақина радиусынан әлденеше есе кіші.

Егер сақинамен бірге дұрыс пішінде сұйық цилиндрі көтерілетін болса, онда жоғарыдағы (1) теңдеу орындалады.алайда көтерілетін сұйық күрделі болып келеді.Гаркинс зерттеуі бойынша,R³:V екен. Сақина радиусы қима радиусының қатынасына тәуелді. Осыларды ескерсек, β-реттеуші коэфицент.

F=4 πσ_c-rR β (2)

Бұдан, сұйықтың беттік керілуі, сақинаның сұйықтан үзіліп кеткендегі берілетін күшке пропорционал, яғни

σ_c-r = RF (3)

Алғашқыда мәні едәуір күшті F өте сезімтал торзионды таразымен өлшейді.

1-сурет. Торзионды таразы:

1-тіреуіш винттер; 2-ілгіш; 3-табақша; 4-аррентир;

5-иің; 6,7-стрелка; 8-риек( тілшік); 9-винт; 10-шкала

Оның негізгі бөлігі ілгекке ілінген платина, иін зерттелетін сұйық бетінен сым сақинаны үзу күші тетігі бұрау арқылы орындалады.Көрсеткіш тілше көмегімен таразыдағы шкала ойынша F мәнін анықтайды. Суреттегі 1-тақтайшаны көтеріп немесе төмендетуге арналған бұранда және 2,5 айналдыратын тетіктер, көрсеткіш тілше, шкала, ілгек, өлшейтін сақина, табақша, жылхжымалы тақтайша, реттеуіш. Өлшеу алдында таразы қондырғыларын деңгей бойынша тексеріп алады. Сақинаны хромды қоспамен мұқият жуып, таза сумен бірнеше рет шайып, су сорғыш немесе сүзгіш қағазбен сүртіп, кептіреді. Осылайша дайындалған сақина торизондық таразының ілгішіне ілінеді. Табақшаға зерттелетін сұйықты 5-7 мм деңгейге дейін құяды да оны жылжымалы тақтайшаға орналастырады. Осы тұста сақина табақшаға жанаспауы керек,әрине, ол үшін бұранда көмегімен тақтайшаны төмендетсе болғаны. Таразы реттеуішін , бұрап босатып, тетікті айналдыра отырып, сол жақтағы қозғалыссыз тілшені нөлдік бөлікке қояды. Төменгі бұранданы бұрап,сұйықты табақша орналасқан жылжымалы тақтайшаны жоғары көтеріп, сұйықтың беткі қабатын сақинамен жанастырады. Бұранданы кері бұрай отырып жылжымалы тақтайшаны оң жақтағы қозғалмалы тілше, шкаланың сызығына жеткенше төмендетеді. Бұл таразының жұмысшы жағдайы.

Сол жақтағы тетікті өзіңнен айналдыра бұрап, көрсеткіш тілдің сұйық бетінен сақина үзілген сәтіндегі жағдайын тіркейді.

Әрбір сұйықтар мен ерітінділер үшін үш реттен өлшеп, олардағы күш F мәнінің орташасын алады.Беттік керілуді теңдеу бойынша есептейді. Көбейткіш β мәнін беттік керілуді белгілі болатын қалыпты сұйықтан сақинаның үзілгендегі күшін өлшеу кезіндегі алынған мәліметтер бойынша табады.

Зерттелетін сұйықтың беттік керілуін бірнеше температуралық мәнде өлшейді және осындағы зерттелетін сұйықты, температура аралығын және беттік керілуді σ_c-r анықтау әдістемесін оқытушы нұсқайды.Өлшеу алдында әрбір температуралық мән үшін, сұйықтың температурасын термостатта тұрақтандырады.

Өлшеу нәтижесі бойынша σ_c-r = f( т) тәуелділігі бойынша сызба тұрғызып, ондағы алынатын түзудің еңкіштік бұрышының тангенісі бойынша температуралық коэффиценттің dσ=dT мәнін табады. Әрбір температура үшін, және теңдеулер бойынша U_S және q_s есептейді де сұйықтағы беткі қабаттың термодинамикалық өлшемдеріне тигізер температураның ықпалы жайлы тұжырымдайды.

Сұйықтың толық беттік энергиясын есептеу үшін қажетті тәжірибелік және есептеулік деректер

№ 1кесте

Температура К	Есептуге қажетті өлшенетін өлшем, σc-r, f	Беттік керілу, σc-r, Дж/м2	Температуралық көбейткіш, Dσ/ dT	Беткі қабат бірлігінің түзілу жылуы qs, Дж/м2	Толық беттік энергиясы US , Дж/м2

Бақылау сұрақтары:

1. Коллоидты химия қандай беттік құбылыстарды зерттейді?

2. Беттік керілу дегеніміз не және ол қандай бірлікте өлшенеді?

3. Беткі қабатты түзетін сұйық табиғатынан, зат табиғатына беттік керілу қандай тәуелділікте болады?Олардағы молекулалық әрекеттесу қалай болады?

4. Сұйық және қатты денелердің беттік керілуін анықтау үшін қандай әдістер қолданылады?

5. Қалай және неліктен беттік керілу температураға тәуелді?

6. Толық беттік энергияны қандай теңдеумен есептейді?мұндай есептеулер үшін қандай деректер қажет?

7. Температура беттің түзілу жылуы мен энтропиясына және бірікпеген (ассоцияцияланбаған) сұйықтардың толық беттік энергиясына қалай ықпал етеді?

№2 Лабораториялық жұмыс

Қатты дене - ерітінді арасындағы адсорбция

Жұмыс мақсаты: белсенділенген көмір мен сірке қышқылының арасындағы адсорбцияны зерттеу және белсенділенген көмірдің беткі ауданын есептеу.

Аспаптары мен ыдыстары: бюреткалар, сыйымдылығы 100 мл 12 колба, өлшуіш ыдыс, құйғыш сүзгіш қағаз.

Реактивтері: 0,4н сірке қышқылының ерітіндісі, белсенділенген көмір, 0,1н натрий гидроксидінің ерітіндісі, феолфталеин.

Жұмыс реті: берілген 0,4н сірке қышқылынан сұйылту арқылы көлемі бірдей (100мл) таралымы әр түрлі алты ерітінді әзірлейді: 0,4н, 0,2н, 0,05н, 0,02н, 0,0125н.

Бұлардың әрқайсысын екіге, яғни 50мл бөліп, 12 ыдыстағы алты жұп ерітіндіні алады. Сосын олардың бірінші алтауына 0,5 грамнан белсенді көмір салып, бір сағатқа қояды. Осы кезде екінші алтауын жеке-жеке сілтімен титрлеп, нақтылы концентрциясын анықтайды. Бір сағат уақыт өткен соң көмірді сүзгіш қағазбен бөледі де алтауын сілті ерітіндісімен титрлеп, адсорбциядан кейінгі концентрацияны анықтайды. Тәжірибе нәтижесін кестеге жинақтайды.

Колбалар реті	Адсорбцияға дейінгі қышқыл концентрациясы	Адсорбциядан кейінгі қышқыл концентрациясы	А, моль/г	1/С2	1/А
1	2	3	4	5	6

Тапсырма:

1.A=F(C₁) сызбасын тұрғызу;

2.1/A=F(1/C₂) сызбасын тұрғызу.

3.Көмірдің меншікті ауданын (беткі қабатын) есептеу.

4.тұрақты В шамасын есептеу.

Бақылау сұрақтары:

1.Адсорбция дегеніміз не?

2.Физикалық және химиялық адсорбция.

3. Адсорбция изотермасы.

4.Тамақ өндірісіндегі адсорбцияның қолданылуы.

№3 Лабораториялық жұмыс

Қатты дене мен электролит емес қос ертініді арасындағы адсорбцияны зерттеу

Жұмыс мақсаты: қос ерітінді- қатты дене арасындағы Гиббстік (артық) адсорбцияны анықтау; адсорбция кезіндегі ерітінді құрамының өзгерісі бойынша, ерітінді құрылымының Гиббстік адсорбциясын есептеу; артық адсорбция шамасының изотермасын тұрғызып және оларды талдау.

Аспаптар мен ыдыстар: рефрактометр, сыйымдылығы 50мл өлшеуіш колбалар, 100мл жай колбалар, 50мл бюреткалар, 25 мл пипеткалар.

Реактивтер: адсорбент (белсенділенген көмір), өзара араласатын сұйықтар.

Жұмыс реті: өлшеуіш колбаларда екі сұйықтың әр түрлі қатынастағы, атап айтқанда бірінші сұйықтың таза өзінен бастап, бірті бірте оның мөлшеріне азайта келіп, соңғы ыдыста ол жоқ, тек екінші сұйық қана болатындай және керісінше етіп, 10 қоспа ерітіндісін әзірлейді.бұл ерітінділердің әрқайсысынан пипетка көмегімен 25 мл алып, оларды жай колбаларға құйып, лоарға үстінен 1,0 г белсенді көмір салады.Сосын оларды тығындармен тығындап, бір сағатқа қалдырып, оларда оқта-текте араластыра шайқап тұрады. Бір сағаттан кейін, адсорбциялық тепе-теңдік орнады деп есептелінеді де, енді олардың сыну көрсеткіші n^d₀ және n^d₁ анықтайды. Мұнан кейін гиббстік адсорбцияны есептейді.

n_0.1 = V₁P₁/M₁; n_0.2 = V₂P₂/M₂; n₀ = n_0.1+ n_0.2 (4)

x_0.1 = n_0.1/ n_0.1+n_0.2 ; x_0.2 = n_0.2/ n_0.1 + n_0.2 (5)

мұндағы n_0.1 және n_0.2 -әрбір қоспадағы екі сұйықтың жалпы молдік саны; x_0.1 және x_0.2 - әрбір қоспадағы екі сұйықтың адсорбцияға дейінгі молдік үлесі; V₁ және V_{2 –}ерітіндідегі бірінші және екінші сұйықтың көлемі; P₁ және P₂ алынған сұйықтардың тығыздығы; М₁ және М₂ –берілген сұйықтардың молекулалық салмағы.

№ кесте. Гиббстік адсорбцияға қажетті деректерді кестеге жинақтайды.

Колбалар реті	V1 мл	V2 мл	nd0	nd1	n0.1	n0.2	n0	X0.1	X0.2	X2	∆x2 =X0.2 X2-	Г2=∆x2· n0/m моль/г
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13

Алынған мәліметтер бойынша, қос сұйық ерітіндісінің құрамына байланысты (екінші сұйықтың молдік үлесі) болатын сыеу көрсеткішінің n^d₀ қалыптастырушы сызба тұрғызады.сосын осы сызбадан, адсорбциядан кейінгі қоспа құрамын анықтайды, яғни құрылымдардың (х₁+ х₂ = 1) х₁ және х₂ молдік үлесін.

Әрбір құрылымның адсорбцияға дейінгі және одан кейінгі молдік үлестерінің арасындағы айырмасын есептейді:

∆ х₁ = X_0.1- х₁; ∆ х₂ = X_0.2- х₂ ; (6)

Мұндағы ∆ х мәнінде тұрған белгі, гиббстік адсорбцияның он не теріс екендігін көрсетеді.

Сонан соң (6) теңдеу бойынша гиббстік адсорбцияны есептейді де Г₂=ƒ(х₂) немесе Г₁= ƒ(х₁) координатта адсорбцияны кезіндегі ерітінді құрамының изотермаларын тұрғызады.алынған мәліметтерді талдайды.Тәжірибе және есептеу кезінде алынған деректерді жоғарыдағы кестеге жинақтайды.

Бақылау сұрақтары

1.Адсорбция дегеніміз не және шама тұрғысынан қалай сипаттайды?

2. Гиббстің адсорбцияға арналған теңдеуін жазып, артық адсорбцияны түсіндір?

3. Нағыз және артық адсорбциялардың (А мен Г) арақатынасы қандай?

4. Қандай жағдайларда нағыз (шын) адсорбцияны (А) артық адсорбцияға (Г) тең деуге (А = Г) болады?

5.Гиббстік теріс адсорбция дегеніміз не?

№4 Лабораториялық жұмыс

Қатты адсорбенттегі ерітіндіден БАЗ адсорбциясын зерттеу

Жұмыс мақсаты: БАЗ ерітіндісінің ауамен жанасқан шегіндегі беттік изотермін алу; көмір үстіндегі су ерітіндісімен БАЗ шекті адсорбциясын анықтау; адсорбенттің меншікті беткі қабатын есептеу.

Аспаптар мен ыдыстар: беттік керілуді өлшейтін аспап, әр түрлі тастар мен таразы, көлемі 50мл колбалар,құйғыш және сүзу қағазы, сыйымдылығы 25 мл бюретка мен тамшылатқыш пипетка.

Реактивтер: белсенді-активті көмір немесе басқа полярсыз сорбент, БАЗ ерітіндісі, айталық, 0,6М бутил спиртінің ерітіндісі немесе изопентил спиртінің 0,3М ерітіндісі.

Жұмыс реті: Бір грамнан алты рет өлшеп,белсенді көмірдің алты үйіндісін жеке-жеке таза қағаздарға салады. Сосын әуелі берілген не әзірленген БАЗ ерітіндісінен сұйылту арқылы алты ерітінді әзірлейді. Мысалы:

№ кесте

Ыдыс-колба реті	1	2	3	4	5	6
Берілген БАЗ ерітіндісі,мл	50	35	25	15	10	5
Қосылған еріткіш,мл	0	15	25	35	40	45

Нәтижесінде көлемдері бірдей 50 мл мөлшердегі, алты түрлі таралымдағы ерітінді дайындалады. Ондағы таралым біріншіден алтыншығы қарай ылғи азаяды. Енді осы алты ерітіндінің әрқайсысын өлшегіш түтікше-пипетка көмегімен теңдей етіп,яғни 25 мл екіге бөледі. Сонда 6 жұп ерітінді шығады. Осы жұптың бірін беттік керілуді өлшеу және оның негізінде реттеуші сызбаны σ=ƒ(С) тұрғызу үшін қолданады. Беттік керілуді өлшеу әдісін оқытушының нұсқауы бойынша таңдайды және ол осындағы жұмыстың бірінде қарастырылған.беттік керілуді, бірінші жұптағы алты ерітіндінің алтыншысынан, яғни тараламы ең азынан бастап өлшейді.

Екінші жұптағы ерітінділер қатарының әрқайсысына бірдей өлшемдегі, айталық бір грамнан өлшенген қатты сорбентті салып, 1-1,5 сағат мерзімге қалдырады. Осы уақыт аралығында жүйедегі тепе-теңдік тиянақты орнауы үшін, оларды оқта-текте шайқап, араластырып тұрады. Мұнан кейін қатты адсорбентті БАЗ ерітіндісін сүзгіш қағаз арқылы сүзіп бөледі де тура жоғарыдағыдай, яғни адсорбентсіздегідей етіп әрқайсысының беттік керілуін анықтайды.

Сосын бірінші қатарындағы, яғни адсорбцияға дейінгі беттік керілуі өлшеніп, тұрғызылған реттеуші сызбасы бойынша, онымен салыстыра отырып, екінші қатардағы алты ерітінді, яғни адсорбциядан кейінгілер үшін сәйкес келетін БАЗ ерітіндісінің тепе-теңдіктегі таралымын анықтайды. Адсорбциядағы А мәнін екі теңдеу көмегімен әрбір ерітінді үшін есептеп, А-С координатынды адсорбция изотермасын тұрғызады. Алынған мәліметтерді кестеге жинақтайды.

А_∞ шамасын анықтау үшін 1:А= ƒ(1:С) тәуелділігіндегі сызбаны тұрғызады.Одан табылатын А_∞ мәнін пайдаланып, адсорбенттің меншікті беткі ауданын S_м есептейді және осындағы бутилді мен изопентилді спирттер үшін S₀=0,3нм² деп қабылдайды.

Көмір бетіндегі БАЗ адсорбциясын зерттеу нәтижесі:

Реті	Адсорбцияға дейін			Адсорбциядан кейін			А,моль/г
	С0 Моль/л	F,үзілу күші	σc-r Дж/м2	С0 Моль/л	F,үзілу күші	σc-r Дж/м2

Бақылау сұрақтары:

1. Беткі қабаттың белсенділігі мен адсорбциядағы Генри тұрақтысының арасындағы байланысты көрсетіңдер?

2. Белсенді көмір бетіндегі су ерітінділерінен адсорбцияланған кездегі алифатты спирттер мен қышқылдар молекуласының бағытталуы жайлы айтыңдар. Адсорбциялық қабаттағы молекулалардың ауданын неменемен анықтайды?

3. БАЗ ерітінділер беттік керілуінің, олардың таралымынан тәуелділігін қандай теңдеумен өрнектеуге болады? Олар қандай жағдайларда қолданылады?

№5 Лабораториялық жұмыс

БАЗ беткі қабат белсенділігіне олардың молекулалық құрылыс әсерін зерттеу. Адсорбциялық қабат өлшемін анықтау.

Жұмыс мақсаты: алифаттық спирттердің судағы ерітінділері үшін адсорбция мен беттік керілу изотермасын алу; олардың бірдей(гомологиялық) қатарындағы БАЗ беткі белсенді қабаттарының қатынастарын анықтау; қаныққан адсорбциялық қабаттағы БАЗ бір молекуласы орналасқан алаңды (орынды) және адсорбциялық қабаттың қалыңдығын есептеу.

Аспаптар мен ыдыстар: беттік керілуді өлшейтін жабдықты, тамшымалы бюретка;с ыйымдылығы 50 мл конусты (шошақ) ыдыс (колба); сүзгі қағаз.

Реактивтер :пропилді, бутилді және пентилді спирттердің 0,2М ерітінділері.

Жұмыстың орындалу реті: Пропилді, бутилді және пентилді спирттердің, келесі қатынастар бойынша бес түрлі (барлығы-15) судағы ерітіндісін әзірлейді.

Берілген спирт ерітіндісі,мл	25	19	12,5	6,33	3,2
Қосылатын су көлемі,мл	0	6	12,5	18,7	21,8
Ерітінді таралымы,С,моль/л	0,2	0,15	0,1	0,05	0,025

Әзірленген ерітінділердің әрқайсысының беттік керілуін жеке-жеке және оны бұрынырақ мазмұндалған әдіс бойынша анықтайды. Мұны барынша тез де зерек жүргізу керек, өйткені көп тұрған ерітіндідегі шекаралық беттегі спирт булануы мүмкін. Осы кездегі алынған мәлімет бойынша әрбір спирт үшін беттік керілу изотермасын тұрғызып және оны пайдаланып беттік қабаттық белсенділікті g =- (dσ/dc)c → 0 сол сияқты изотермнің бірнеше нүктесіндегі dσ/dc мәнін анықтайды.

Келесі (7) теңдеу бойынша Г мәнін есептеп, адсорбция изотермасын Г=ƒ(C) тұрғызады

Г=-С/R^T∙ dσ/dc (7)

Тәжірибе кезінде алынған мәліметтерді және оның негізінде есептелінген деректерді келесі кестеге жинақтайды:

Спирт ерітіндісі,таралымы, Моль/л	Сақинаның үзілу күші,F	Беттік керілу, σc-r Дж/м2	dσ/dc	g=-(dσ/dc)c→0	F Моль/м2
1	2	3	4	5	6

Сосын көрші қатардағы спирттердің беткі қабат белсенділіктерінің қатынасын есептейді:

gC₄H₉OH / gC₃ H₇OH және gC₅H₁₁OH / gC₄H₉OH

Г=ƒ(C) изотермасы бойынша ең көп Г анықтайды да оны БАЗ үшін Г_max = A_∞ деп қабылдай отырып,(2) және (3) теңдеулер бойынша S₀ мен S_M есептейді. Мұның нәтижесінде алынған мәндерді анықтамалық кестедегілермен салыстырады да қаныққан адсорбциялық қабаттағы БАЗ молекулаларының бағытталуы жайлы тұжырымдайды.

Бақылау сұрақтары.

1.БАЗ ерітінділеріндегі беттік керілудің,олардың таралымына тәуелділігн қандай өрнектейді? Олар қандай жағдайларда қолданылады?

2.Беттік керілудің ерітінді құрамына тәуелділігін біле отырып, БАз молекулалары орналасатын аудан мен адсорбциялық қабат қалыңдығын қалай есептеуге болады?

3.Дюкло - Траубе ережесін тұжырымда және оның мәнін түсіндір.Бұл ереже беткі қабат қандай құрылымда болған кезде орындалады?

№6 Лабораториялық жұмыс

Коллоидты жүйе. Коллоидты жүйені алу

1-тапсырма Коллоид ерітінділерін алу кезіндегі әрекеттесуші зат концентрациясының маңызы.

Реакция нәтижесінде ерімейтін өнім, екі рет қайта алмасатын реакцияларға қатынасты алынатын дисперсті бөлшек өлшемі, әрекеттесетін зат концнетрациясына тәуелді. Жоғарғы және төменгі концентрация кезінде коллоид жүйе алынады. Әуелгі жағдайда, яғни жоғарғы концентрация кезінде кристалдану ортасы бірден көбейіп кететіндігімен байланысты. Мұндай әрекеттесуші заттар іріленіп, коллоид бөлшектерін түзеді. Сосын мұндай бөлшектердің ірілену мүмкіндігі шектелінеді. Ал екінші, яғни төменгі концентрация кезінде, кристалдану орталарының пайда болуы қиындағандықтан, қатты түйіршіктер-бөлшектер сирек түзіледі және ол шектеулі болады. Демек, бөлшек өлшемі өспейді, ол ірілене бермейді. Әрекеттесуші заттар концентрациясы орташа кезінде шөгіндіге түсетін өлшемдегі бөлшектер туындайды.

Жұмыс мақсаты: коллоид ерітінділерін алу кезіндегі әрекеттесуші заттар концентациясының әсерін зерттеу.

Аспаптар мен ыдыстар: 100 мл бес стакан; 5 мл бес тамызғыш-пипетка.

Реактивтер: 0,005М және 0,1М темір(ІІІ) хлоридінің ерітінділері; 0,005М және 0,1М сары қан тұзы ерітіндісі-К₄[Fe(CN)₆]; таза су.

Жұмыс реті.1-тәжірибе. Көлемі 100 мл стаканға 0,005М темір(ІІІ) хлоридінің ерітіндісін құяды да оның үстіне 5 мл 0,005М сары қан тұздың К₄[Fe(CN)₆] ерітіндісін қосады. Осылайша алынған ерітінді қоспасын 50 мл таза сумен сұйылтады. Нәтижеде мөлдір түсті берлин лазурының Fe₄[Fe(CN)₄] коллоид ерітіндісі пайда болады.

2-тәжірибе. Мұнда да 1-тәжірибедегі темір (ІІІ) хлориді мен сары қанды тұздардың 0,1М ерітінділерін сол көлемде алады. Пайда болатын лайлы ерітіндіден берлин лазурының шөгіндісі түседі.

3-тәжірибе. Көлемі 100 мл стаканға 5 мл темір (ІІІ) хлоридінің қаныққан ерітіндісін және 10мл сары қанды тұздың қаныққан ерітіндісін қосады. Ұйыма тәрізді шөгінді пайда болады. Мұның бір бөлігін екінші стаканға ауыстырып, 100 мл таза сумен араластырады. Нәтижесінде тұрақты берлин лазурының золі пайда болады.

2-тапсырма. Гидрофилді зольдерді алу және олардың кейбір қасиеттері.

Лиофильді зольдерді, жоғарғы молекулалық қосылыстарды өздеріне сәйкес еріткіштерде еріту арқылы алады, ақ-затты белокты суда, каучукты бензолда, целлюлозаны эфирде және т.с.с. Бұл заттардың арасында суда еритін зольдердің-гидрофильдінің маңызы зор, мысалы ақ зат белок, крахмал, глюкоген және басқалар. Лиофильді зольдер жоғарғы молекулалық қосылыстардың ерітіндісі болғандықтан, лиофобты зольдерден гөрі тұрақты болады және мұның нәтижесінде олар өте жоғарғы концентрациялы ерітінді құрап, жоғарғы тұтқырлық және осмостық қысым көрсетеді. Лиофильді ерітінділердің концентрациясы артқан сайын, олар қоюлана келіп, сірленеді де іркілденіп гельге ауысады. Бұл құбылыс кері де жүре алады.

Жұмыс мақсыты: Гидрофильді золь қасиетін зерттеу.

Аспаптар мен ыдыстар: фарфордан жасалған ұнтақтағыш кіші келі мен келсап, фарфор табақша, өлшеуіш цилиндр, сыйымдылықтары 200 мл стакан, 100 мл өлшеуіш колба, 5 мл тамызғыш-пипетка, 10 мл бес пробирка, электр плитасы, қыздыратын жәй су, техникалық таразы.

Реактивтер: Крахмал,жапырақша түріндегі желатин,ұнтақты жұмыртқа альбумині,ұнтақты құрғақ казеин,формальдегид,0,1М натрий ацетатының ерітіндісі,берлин лазурының-жылтырағының зольі Fe₄[Fe(CN)₄], аммоний сульфатының қаныққан ерітіндісі-(NH₄)₂SO₄,таза су.

Жұмыс реті.1-тәжірибе. Крахмал зольі ерітіндісі. Ол үшін 0,5г крахмалды фарфор келісінде мұқият ұнтақтап, фарфор табақшасына ауыстырып, 10 мл таза сумен араластырады да сосын оған тағы да 90 мл таза су қосады. Енді осы қоспаны үздіксіз қозғап, араластыра отырып, баяу қыздырып, қайнатады. Нәтижесінде 0,5 процентті крахмал зольі пайда болады, яғни оның жарық сәулесіне шағылыстырып қарағанда лайланқырап көрінеді.

2-тәжірибе. Желатин золі. Сыйымдылығы 200 мл стаканға 0,5 г желатинді ұнтақтап, салып,үстіне 50 мл таза суды қосып, ол ісіну үшін 30 минуттай қояды. Сосын оған тағы да 50 мл таза су қосып, араластырады да оны стаканмен 50⁰С шамасындағы жылы суға салып,толық ерітеді. Осылайша алынған желатин зольін тұрақтандыру үшін оған формальдегид ерітіндісінің 2-3 тамшысын тамызады.

3-тәжірибе. Жұмыртқа альбулинінің золі. Көлемі 100 мл өлшеуіш колбадағы алдын ала ұнталған жұмыртқа альбуминінің 10 г ұнтағын немесе тауық жұмыртқасының ақ затын салып, үстіне 40-50 мл салқын таза су қосып, толық ерігенше мұқият араластырады. Сосын колбаға таза суды белгіге дейін қосса, аз зат белок золі пайда болады.

4-тәжірибе. Казеин золі. Көлемі 50 мл өлшеуіш колбаға 0,1М натрий ацетатының 5 мл ерітіндісін, 10 мл таза су құяды да, оған 0,2г ұнтақталған казеин қосады. Сосын оны 40-50⁰С қыздырып, араластыра қозғап, толық ерітеді. Колба салқындаған соң оған шекті сызық белгіге дейін таза су қосады. Мұндайда, әлсін ғана опалесцияланатын казеиннің коллоид ерітіндісі пайда болады.

5-тәжірибе. Гидорфильді ерітінділердің қыздыру мен электролит әсеріне тұрақтылы. Жоғарыдағы тәжірибелерде алынған гидрофильді зольдердің ерітінділерін төрт пробиркаға 5мл құйып, қайнағанша қыздырады. Бұлардың арасында қандай зольдің қыздыруға тұрақты екенін анықтап, сипаттайды.

Бір пробиркаға мұның алдындағы тәжірибеде алынған берлин лазурының 5 мл золін құяды. Ал төрт пробиркаға 5 мл гидрофильді зольдің ертінділерін қосады: крахмал, казеин, желатин және жұмыртқа альбулині. Енді осы бес пробирканың әр қайсысын бюреткадан аммоний сульфатының қаныққан ерітіндісін, коллоид, ерітіндінің әрқайсысы ұйығанша қосып, оның әр қайсысына кеткен электролит көлемін өлшейді.

№ кесте Алынған нәтижелерді кестеге жинақтайды

Золь	Ұйытуға жұмсалған электролит, мл
Берлин лазуры
Крахмал
Жұмыртқа альбумині
Казеин
Желатин

Бақылау сұрақтары:

1. Дисперсті жүйелер арсындағы коллоид ерітінділер қандай орын алады?

2. Коллоид ерітінділерді алудың қандай әдістері бар және олар неге негізделген?

3. Коллоид ерітіндісін алу үшін дисперстілікті жоғарылату жеткілікті ме?

4. Шекті концентрациялар заңының мәні не?

№7 Лабораториялық жұмыс

Дисперсті жүйе

Жұмыстың мақсаты: Дисперсті жүйе алу және олардың қасиеттерімен танысу.

Құралдар мен реактивтер: Жарық қондырғысы, фарфор келі мен келсап, пробирка ұстатқыштары, тамызғыш, бор, дистилденген су, өсімдік майы.

Ерітінділер:темір (ІІІ) хлориді, (2%), сұйық шыны ерітіндісі ( ), сабын (2%), натрий фосфаты (0,2м), тұз қышқылы (1:5), натрий сульфаты (0,2м), натрий хлориді (0,2м), тұз қышқылы (1:5), күкірттің спирттегі қанық ерітіндісі, натрий тиосульфаты (1%), калий перманганаты (1,5%).

1-тәжірибе. Будың судағы суспензиясын алу.

Фарфор келіде борды өте майдалаңдар, 3,4 мл дист су құйып, бірнеше рет қатты сілкіңдер. Бордың ерітінді бойымен біркелкі орналасқанын байқаңдар. Пробирканы штативке қойып бірер минуттан соң алынған суспензияның қабаттарға бөлінуін бақылаңдар.

Суспензия деп қандай жүйені айтады? Осы суспензияда қайсы дисперстік фаза және дисперстік орта болады?

2-тәжірибе. Май эмульсиясын алу.

Екі пробиркаға 5-10 мл дист. су құйып, оған 2-3 тамшы өсімдік майын тамызыңдар. Біреуіне бірнеше тамшы сабын ерітіндісін қосыңдар. Пробиркаларды тығынмен жауып, қатты сілкіңдер. Қай пробиркада эмульсия тез бөлінеді? Эмульсияның тұрақтылығы жөнініде қандай қорытынды айтуға болады? Сабынның рөлі неде? Оның эмульсия тұрақтылығына әсерін түсіндіріңдер.

3-тәжірибе. Зольдерді конденсация әдісімен алу.

Ерітіндіні ауыстыру кезіндегі зольдердің түзілуі. Пробиркаға 1/2 су құйындар және оған 5-6 тамшы күкірттің спирттегі қаныққан ерітіндісін қосыңдар. Пробирканы сілкіп, ерітіндіні 2-3 минут қойындар. Не байқадыңдар? Өз байқағандарыңды дәптерге жазып оны түсіндіріңдер. Жарықпен сәуле түсіріп, коллоид ерітінді түзілгенін көріңдер.

Алмасу реакциясы арқылы кремний қышқылының зольін алу.

Пробиркаға жартылай сұйық тұз қышықылын құйып, оған араластырып тұрып 8-10 тамшы сұйық шыны ерітіндісін құйыңдар. Алынған кремний қышқылының гидролизін келесі тәжірибе (5) үшін сақтаңдар.Кремний қышқылының түзілу реакциясынның теңдеуін жазыңдар. Ядро мицелласына молекуласы, адсорбциялық қабатқа ионы кіретінін ескеріп коллоид бөлшектің құрылым сызбанұсқасын құрыңдар. Жарық сәуле көмегімен золь түзілгенін көріңдер.

Гидролиз арқылы темір (ІІІ) гидроксидінің золін алу.

Пробиркаға жартылай су құйып, қызған сеңгелге (ваннаға) қойыңдар. 5-7 минуттан соң пробиркаға 2-3 ташы темір (ІІІ) хлоридінің ерітіндісін қосыңдар. Қызыл темір гидроксиді золінің түзілуін бақылаңдар. Жарық сәулесі көмегімен золь түзілгенін көріңдер. Жоғары температура тұз гидролизін жүргізуге көмектесетінін ескере отырып, темір (ІІІ) хлоридінің гидролиз реакция теңдеуін жазыңдар. Коллоид агрегаттар бетіне ерітіндіден иондары адсорбцияланатынын ескеріп, мицелланың сызбанұсқалық құрылысын сызыңдар. Байқаған оптикалық эффектіні (Тиндаль эффектісі) және зольдің агрегаттық тұрақтылығының себебін түсіндіріңдер. Алынған коллоид ерітіндіні 5-тәжірибе үшін сақтаңдар.

4-тәжірибе. Тотықсыздану реакциясы арқылы марганец диоксидінің золін анықтау.

Калий перманганаты натрий тиосульфатымен марганец диоксидіне тотықсызданады:

Пробиркаға тамызғышпен 1мл калий перманганатының ерітіндісін құйып, оны 10мл-ге дейін сумен сұйылтыңдар. Содан соң пробиркаға тамшылатып 0,3-0,4 мл натрий тиосульфаты ерітіндісін қосыңдар. Алқызыл түсті марганец диоксидінің золі түзіледі. Мицелланың формуласын жазыңдар. Стабилизатор – .

5-тәжірибе. Коллоидты бөлшектердің зарядын анықтау.

3- тәжірибеде (3) алынған коллоид ерітінді тәрізді түтікке құйыңдар. Сұйыққа 0,5-1см ғана батырып электрод салыңдар. Ерітінді арқылы 10-15 минут тұрақты ток жіберіңдер. Өз байқағандарың ды жазыңдар және темір гидроксиді золінің грануласының заряды туралы қорытынды шығарыңдар. Заряд шамасы мицелла формуласындағы (3-тәжірибе (в)) – ның сәйкес келетінін тексеріңдер. Электр тогын өткізгенде золь тұрақтылығын өзгеруін түсіндіріңдер. Тұрақты ток әсерімен зольдерді коагуляциялауға арналған аспап.

1.Тұрақты ток көзі.

2. Көмір электроды.

3. Зерттелетін золь.

6-тәжірибе. Гидрозольдар коагуляциясы.

1. Қыздырғанда зольдердің коагуляциялануы.

3-тәжірибеде (2) алынған кремний қышқылы золін қайнағанға дейін қыздырыңдар. Пробирканы аударғанда төгілмейтін қоймалжың масса – гель түзілуін бақылаңдар.

2. Электролиттер арқылы зольдердің коагуляциялануы.

3-тәжірибеде (3) алынған темір гидроксидінің коллоид ерітіндісін үш пробиркаға бөліңдер. Бірін шіге – бюреткадан тамшылатып натрий фосфатын ,екіншіге – натрий сульфатын, үшіншіге – натрий хлоридінің ерітінділерін тұман не тұнба түзілгенше қосыңдар. Натрий фосфаты мен сульфа тының электролиттік диссоциация теңдеуін жазыңдар. Осы электролиттердің қандай иондары гидроксидінің золін коагуляциялайды? Иондардың әртүрлі коагуляциялық қабілетін түсіндіріңдер.

7-тәжірибе. Диспергирлеу әдісімен золь алу .

1. Темір (ІІІ) гидроксидінің золін пептизация арқылы алу.

Темір (ІІІ) хлоридіне сілті әсер ету арқылы темір (ІІІ) гидроксидінің тұнбасын алыңдар. Тұнба ның түсіне назар аударыңдар. Реакция теңдеуін молекулалық және иондық түрде жазыңдар. Тұнба ны сүзіп, одан 2-3 г микрошкателмен алып концентрлі темір (ІІІ) хлориді бар ерітіндіге салып, қайнағанша қыздырыңдар. Қайнаған кезде темір (ІІІ) гидроксидінің золі түзілетіндіктен ерітінді түсінің өзгеруін байқаңдар.

Тұнба еруі мен коллоид ерітіндінің пайда болу себебі тұнбасының ерітіндіден иондарын адсорбциялауы болып табылады. Адсорбцияланған иондар тұнба бөлшектеріне аттас заряд береді, соның нәтижесінде бөлшектер бір-бірімен тебіліп, сұйық көлемінде бірыңғай тарайды, яғни пептизация процессі жүреді.

№8 Лабораториялық жұмыс

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.

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	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
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 = С_эл∙V_эл∙1000/V₃

Мұндағы γ-ұю табалдырығы, литрдегі ммоль; С_эл - қосылған электролиттің таралымы (концентрациясы); V_эл - 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	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
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 = C_ж· V_ж / V₃

Мұндағы C_ж-желатин таралымы, V_ж-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.

№9 Лабораториялық жұмыс

Зольдерді пептизация әдісімен алу және тазалау

Қажетті заттар: FeCI₃-қаныққан ерітіндісі; HCI - 0,1Н; NH₄OH-қаныққан ерітіндісі; K₄[Fe(CN)₆] 20%; AgNO₃ –ерітінді; көлемі 100-200 мл 5 колба; 5-10 мл пипетка; сүзу қағазы; таза - дистилді су.

Шөгіндіні шаймалау арқылы пиптизацтялау. Темір хлоридінің қаныққан ерітіндісінен алынған бес тамшысына 20 процентті K₄[Fe(CN)₆] ерітіндісінің бір тамшысын қосып, берлин лазурының шөгіндісін алады да, оны ақырын шыны таяқшаман араластыра отырып, судың едәуір мөлшерін қосып, сұйылтады. Алынған берлин лазурының зольінің түсі жасыл болады. Ондағы шөгіндінің бір бөлігі ерімей қалады. Ол зольді диализ әдісі бойынша тазалауға дейін сақтайды.

Тұзсыздану пиптизациясы. Темір хлоридінің қанық ерітіндісіне, аммиакпен әсер еткенде, шөгінді түзіледі. Ол үшін 2мл FeCI₃ қаныққан ерітіндісін 40мл таза сумен сұйылтады да, оған толық шөгінді түскенше аммиак қосады. Сосын шөгіндіні таза сумен бірнеше рет шаймалап, суын тамыза, сорғалатып ағыза отырып электролиттен тазалайды. Енді, осылайша алынған шөгіндіні едәуір таза сумен сұйылтып, 1-1,5 сағаттай қайнатады және осы кезде оған 0,1Н HCI ерітіндісін тамшылап қосады. Мұндайда, шөгіндінің бір бөлігі ериді де, екіншісі темір хлоридімен тұрақтанып, темірдің гидролизін түзеді. Алынған зольдерді диализ әдісі арқылы, қоспалардан тазартады.

Диализ. Жоғардағы әдістер бойнша алынған зольдердің әрқайсысын целофаннан арнайы әзірленген дорбашаларға салып,оларды ішінде ыстық не қайнап тұрған суы бар стакандарға салады. Әрбір 30 минут өткен сайын, стакандағы судан 5-10 мл суды пипетка арқылы алып, ондағы хлор ионының барын не жоқтығын сапалық реакция көмегімен тексереді. Егер осындай сапалық реакция кезінде сынауға алынған су үлгісі шөгінді берсе, немесе ылайланса, онда ол суда хлор иондарының болғандығын дәлелдейді. Стакандағы суды әрбір сынаудан кейін, хлор ионы болған жағдайда, жаңа таза сумен ауыстыру арқылы, хлор ионынан толық тазалайды. Ондайда келесі үлгіден алынған стакандағы су мөлдір болып, ылайланбайды, ал бұл хлор ионының жоқтығын көрсетеді. Мінеки,осылайша дорбаша тазаланған дорбаша ішіндегі коллоидты жүйелер (зольдер) едәуір тұрақты болады.

Бақылау сұрақтары.

1.Темір және алюминий гидроксидтері мен берлин лазурының қалайша гелдер түзетінін көрсетіп,реакцияларын жазыңдар.

2.жоғарыда келтірілген үш гидролизден түзілетін мицеллалардың пайда болу жүйесін түсіндіріңдер.

3. тәжірибе реакцияларындағы электролиттердің стабилизаторлық (тұрақтандырушылық), ұйытушы және пептизатор ретіндегі орнын көрсетіп,мән-мағынасын түсіндіріңдер.

№10 Лабораториялық жұмыс

БАЗ ерітінділеріндегі мицелла түзілуін зерттеу

Жұмыс мақсаты: БАЗ ерітінділеріндегі мицелла түзілуінің шекті таралымын әр түрлі әдістермен анықтау.

1-нұсқа. БАЗ ерітінділеріндегі МТШТ кондуктометриялық әдіспен анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар: Су ерітінділерінің электр өткізгіштігін өлшеуге арналған асап, мысалы, айналымы токтың Р-577 көпірі, платиналы электроды болатын кондуктометриялық ұяшық, сыйымдылығы 100 мл өлшеуіш ыдыс-колбалар, сыйымдылығы 25 мл тамызғыштар-пипеткалар.

Реактивтер: ионогенді БАЗ ерітндісі, айталық натрий олеаты; 0,02М КСІ ерітндісі.

Жұмыс реті: әуелі алдын ала кондуктометриялық тұрақтысын анықтайды. Ол үшін таралымы нақтылы өлшенген калий хлориді ерітіндісін ұяшыққа, ондағы электродтар толық енетіндей мөлшерде құяды. Ұяшықты термостатақа салып, онда 4-5 минуттай ұстаған соң, кондуктометрдің түймесіне электродты жалғастырып, электродтар арасындағы ерітінді кедергісін R₀ өлшейді. Тұрақты К формула бойынша есептейді:

К=ǽ₀ ∙R₀ (9)

Мұндағы ǽ₀-тәжірибе кезіндегі температурадағы калий хлориді ертіндісінің меншікті электр өткізгіші.

Калий хлориді ерітіндісінң электр өткізгіштігін өлшегенннен кейін ұяшықты таза сумен бірнеше рет шайып, жуады.

Мұнан кейін, берілген таралымдағы БАЗ ертіндіндісінен, бірінен кейін бірін екі есе таза сумен сұйылта отырып,таралымы ылғи екі есе кішірейетін, 10 түрлі ерітінді әзірлейді. Ол үшін көлемі 100 мл болатын, берілген БАЗ ерітіндісінен 50 мл өлшеп болып, оған 50 мл таза су қосады, сонда ол екі есе сұйылады. Сосын мұның өзінен 50 мл алып, 50 мл таза су қосып, екі есе сұйылтады және осылайша қалғандарын да әзірлейді. БАЗ ерітіндісіндегі гидролизді болдырмау мақсатында, әрбір ерітіндіні, тек оның электр өткізгіштігін тікелей өлшерде ғана әзірлейді. Бұлардың кедергісін жоғарыдағы калий хлориді ерітіндісінікін өлшегендегі тәсіл бойынша өлшейді. Ерітінділердің меншікті ǽ және эквивалентті электр өткізгіштігін λ келесі формулалар бойынша есептейді:

ǽ = К: R және λ = ǽ:С (10)

мұндағы К-кондуктометриялық ұяшықтың тұрақтысы, С - БАЗ ерітінділерінің таралымы.

Тәжірибе кезіндегі өлшенген мәліметтерді кестеге жинақтайды

Ыдыс реті

БАЗ,С экв/л

БАЗ,С

R ,ОМ

ǽ ,см*м-1

Λ ,см*м2/экв

Мұнан кейін λ = ƒ(√С_БАЗ), ǽ = ƒ(√С_БАЗ) тәуелділіктердегі сызбаны тұрғызып, ондағы зерттелінетін БАз ерітіндісіндегі МТШТ мәнін табады.

ІІ нұсқа. БАЗ ерітінділеріндегі беттік керілу өзгерісі бойынша МТШТ анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар:беттік керілуді өлшейтін аспап, сыйымдылығы 100 мл өлшеуіш ыдыстар, 25 мл тамызғыштар.

Реактивтер:БАз ертіндісі, мысалы, натрий олеаты.

Жұмыс реті: бірінші нұсқаудағыдай, берілген таралымдағы зерттелінетін БАЗ ертіндісінен таза сумен бірінен кейін бірі екі есе сұйылта отырып, бірнеше түрін әзірлейді. Мұнда да гидролиз құбылысын болдырмау мақсатымен, әрбір ерітінділердегі рН мәні 10-11 шамасында болғаны жөн.

Беттік ерілуді бірінші жұмыста мазмұндалған әдістердің бірімен өлшейді. Алынған мәліметтер бойынша σ=ƒ(InC_БАЗ) тәуелділіктегі сызбаны тұрғызып, қисықтағы сыну арқылы МТШТ табады. Мұны оқытушы нұсқауына орай фотометриялық, рефрактометриялық әдістермен анықтауға болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай дисперстік жүйелерді лиофильділікке жатқызады?Мұндай жүйелерге мысал келтір.Лиофильдегі жүйелердегі дисперстік көрініс-фаза бөлшектерінің құрылуы қалай жүреді?

2. БАЗ жіктелуі.

3. Коллоидты БАз нағыз ерітінділерден айырмашылығы.Мицелла түзілетін шекті таралым деген не?

4. МТШТ анықтау әдістері.БАЗ ерітінділеріндегі беттік керілу өзгерісі.

5. МТШТ қандай себептер әсер етеді?

№11 лабораториялық жұмыс

Амфотерлік полиэлектролиттің изоэлектрлік нүктесін анықтау

Жұмыс мақсаты: желатин ерітіндісіндегі изоэлектрлік нүктені тұтқырлық пен ылайлықтың ортадағы рН тәуелділігі бойынша желатин ертіндісіндегі изоэлектрлік нүктені анықтау.

І-нұсқа. Ортадағы рН тұтқырлықтың тәуелділі гі бойынша желатин ерітіндісіндегі изоэлектрлік нүктені анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар: тұтқырлықты өлшейтін құрал (Оствальд вискозиметрі), секундомер, сыйымдылығы 100 мл шыны ыдыстар (колбалар),5 мл тамызғыш,жылы су, 25 мл өлшеуіш,құйғыш,сүзгіш қағаз.

Реактивтер: желатиннің бір процентті ерітіндісі, 0,1Н тұз қышқылы, 0,1Н натрий гидроксиді, таза (дистельді) су.

Жұмыс реті: Судағы желатиннің бір процентті, 300 мл ерітіндісін әзірлейді. Ол үшін өлшенген 3 грамм желатинді сыйымдылы 500 мл шыны ыдысқа (стакан,колба) салып, үстіне 300 мл таза су құяды да 25-30 минуттай ұстайды. Осы кезде судағы желатин ісініп, еруге әзірленеді. Сосын оны температурасы 60⁰С аспайтын жылы суға енгізіп, шыны таяқшамен араластырап, толық ерігенше қыздырады. Еріген желатин ерітіндісін жылы күйінде, ішінде сүзгіш қағазы бар құйғышқа ағыза құйып, сүзе тазалайды да ағыза құйып, қалыпты температураға (20⁰-25⁰С) дейін салқындатады. Енді дайын осы ертінді, алдын ала реті белгілі, яғни нөмірленген сыйымдылығы 100 мл болатын сегіз шыны ыдысқа (колбаға) 25 мл өлшеп құяды.

1-кесте Желатин ерітіндісіне 0,1Н НСІ мен 0,1 Н NaOH ерітіндісін қосқандағы рН- ын өлшеу

Реті	Қосылған 0,1Н НСІ көлемі,мл	Қосылған 0,1Н NaOH көлемі,мл	Есептеулі рН
1	1,35	-	3,0
2	1,69	-	3,5
3	1,12	-	4,0
4	0,59	-	4,5
5	-	-	5,1
6	-	0,15	7,0
7	-	0,38	9,0
8		1,99	11,0

Жоғарыдағы сегіз ерітіндіге әрқайсысына кестедегі мөлшер бойынша, нақтылы айтқанда, 1, 2, 3, 4-ге тұз қышқылын, бесіншіге бос, алтыншы, жетінші, сегінші натрий гидроксидін қосып, ортаның рН 3,0-тен 11,0 дейін өзгертеді. Мұнан кейін таза судың және жоғарыдағы жаңадан әзірленген сегіз ерітіндінің тұтқырлығын, қыл түтікті (капиллярлы) Оствальд вискозиметрі көмігімен анықтайды. Ол «Желатиннің молекулалық салмағын анықтау» деген жұмыста мазмұндалған.

2-кесте. Орталық рН бойынша ерітіндінің тұтқырлығын өлшеу нәтижесі

Реті	Ерітінді рН	Ерітіндінің ағу уақыты,сек	η 0=	η 0=
1

Зерттелінітен ерітінділердің рН меншікті тұтқырлықтың тәуелділігін көрсететін қисықты алынған мәлімет бойынша тұрғызып және осы қисықтағы ең аз шама (өлшем) бойынша изоэлектрлік нүктені табады.

2-нұсқа. Ортаның рН ылайлықтың тәуелділігі бойынша желатин ерітіндісіндегі изоэлектрлік нүктені анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар: фотометр, сыйымдылығы 100 мл шыны ыдыстар(колбалар), 5 мл тамызғыш-пипетка, 25 мл өлшеуіш ыдыс, жылы су, құйғыш және сүзу қағазы.

Реактивтер: желатиннің бір процент ерітіндісі, 0,1 Н тұз қышқылы, 0,1 Н натрий гидроксиді, таза-дистильді су.

Жұмыс реті. Мұнда бірінші нұсқадағыдай желатинннің бір процентті, 300 мл ерітндісін әзірлеп, оны сегіз ыдысқа 25 мл құйып, оларға 1-кесте бойынша тұз қышқылы мен сілті ерітінділерін қосады. Мұнан кейін әрбір желатин ерітінділерінің ылайлығын өлшеп нәтижесін 3 кестеге жинақтайды. Ерітінділер ылайлығын «Фотометрмен жұмыс жүргізу ережесі» атты әдістемесі бойынша анықтайды.

3-кесте.Ортадағы рН орай желатин ерітідісінің ылайлығын өлшеу нәтижесі

Ыдыс реті	Ерітінді рН	Ерітінді лайлығы,,см-1
1	2	3

Кестедегі деректер бойынша ерітінді ылйлығының рН тәуелділігін өрнектейтін сызбаны тұрғызып,ондағы ең кіші мән көмегімен желатиннің изоэлектрлік нүктесін табады.

Бақылау сұрақтары:

1. Полиамфолиттер деген не?

2. Полиамфолиттегі молекула түрі мен пошымына ерітінді рН әсері қандай?

3. Полиэлектролиттердің изоэлектрлік нүктесі деген не?

4. Үлкен молекула пошымының өзгерісі полиамфолит ерітінділеріндегі тұтқырлыққа және жарық шашыратуға қалай әсер етеді?Алынған қисықтардың мағынасын түсіндіріңдер.

№12 Лабароториялық жұмыс

ЖМҚ молекулалық салмағын анықтау

Жұмыс мақсаты: вискозиметриялық әдіспен ЖМҚ молекулалық салмағын анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар: Оствальд вискозиметрі, сыйымдылығы 100 мл болатын 10 ыдыс (колба), электр плитасы, қыздыратын суы бар ыдыс (кастрюль), құйғыш, тамшылатқыш(пипетка), сүзу қағазы, секундометр.

Реактивтер: ЖМҚ ерітіндісі, мысалы, 1% желатиндікі т.б.

Жұмыс реті: Остваьд вискозиметрі босаға сияқты төңкеріліп иілген шыны түтік. Оның бір жағы тік шыны түтік те екіншісінде екі домалақшасы бар,олардың үстіңгісі үлкендеу де төменгісі кішілеу, екі домалақша арасындағы түтікшк өте жіңішке, тамыр сияқты капилярмен жалғасқан. Төменгі-кіші домалақшаның үстіңгі және төменгі жағында көлденең, яғни босағаның жақтауы сияқты түтікше көлемі 25 мл шамасындағыдай бөлікпен жалғасқан. Сонда, осы ортадағы ыдыспен тік жарыса екі түтік орналасқан және оның біреуі әрі кең, әрі тік те екіншісі әрі тік, әрі жіңішке, әрі екі сақиналы белгісі мен домалақшасы бар екен. Зерттелінетін ерітіндіні 25 мл шамасында алып, кең де тік түтікше арқылы ортадағы (төменгі) бөлікке құяды. Сосын оны жіңішке түтікше арқылы алмұрт сияқты резеңкелі сорғышпен жоғарғы, үлкен домалақшаның жартысына дейін сорып көтереді. Ерітнді өз салмағымен, төмен қарай ағады, осы кезде ерітінді жоғарғы сақиналы сызыққа жеткен сәттен бастап, төменгі, яғни екіншіге, жеткенге дейінгі уақытты секундометр көмегімен өлшейді. Әрбір таралым үшін 3-6 рет өлшеп, орта мәнін алады. Вискозометрдегі көлем мен көлденең қима өзгеріссіз, ал таралым және оған сәйкес тұтқырлық өзгереді.Тәжірибе кезінде температура 20-25⁰С.

ЖМҚ ерітіндісін таза (дистильді қайнаған) суда әзірлейді. Ол үшін оқытушы айтқан мөлшердегі желатинді асқан дәлдікпен өлшеп алып, 100 мл таза суда ерітеді. Еру ісін тездету мақсатымен температурасы 50⁰С шамасындағы жылы суға салады. Толық еріген соң оны қалыпты жағдайдағы температураға дейін салқындатып,сүзгіш қағаз арқылы сүзеді. Ерітінді таралымы екі проценттен аспағаны жөн. Жеті рет өлшейді және таза судікін өлшеуден, сосын ең кіші таралымнан бастап, ең жоғарыға дейін. Аралық таралымдарды әрбір үлкенін сұйылту арқылы алуға болады. Мысалы, ең үлкен таралым екі процент және оның реті жіңішке дейік. Осыдан 50 мл алып, оған 50 мл таза су қосса, бір процентті алтыншы ерітінді шығады. Ал осыны да жоғарыдағыдай жасаса, жарты процентті бесінші ерітінді алынады. Оны мынадай кестелік ретпен де көрсетуге болады.

Тәжірибе реті	1	2	3	4	5	6	7
Таралым,%	0,00	0,062	0,125	0,25	0,5	1,0	2,0

Әрбір таралымды өлшер алдында, вискозометрді осы ерітіндінің шағын мөлшерімен жіңішке түтікше арқылы сора тартып, шаяды.

Тәжірибе мәліметтерін кестеге жинақтайды

ЖМҚ ерітіндісінің таралымы	Ағу уақыты,сек	η с= η: η 0	η м=?	η н = η м/С
1	2	3	4	5

Молекулалық салмақты мына теңдеу арқылы есептейді:

М^a=[η]/K; a IgM=Ig[η]/K; IgM=1/α[η]/K (11)

Мұндағы α-көбейткіш және ол су үшін 0,67 тең, К-тұрақты, ол су үшін 5,9*10^-4 тең, бұлар әрбір еріткіш үшін анықтамадан алынады.

Сипаттамалық тұтқырлықты табу үшін, таралым мен келтірілген тұтқырлық арасындағы тәуелділікті сипаттайтын сызбаны сызып, ондағы түзуді ординатаға дейін созып, родинаттағы кесіндіні өлшейді.

Есептеуді логарифмдік кесте не ондай функцияны есептеуге мүмкіндігі бар ЭЕМ пайдаланған жөн.

Бақылау сұрақтары:

1. Қандай қосылыстарды жоғары молекулалық дейді?

2. ЖМҚ молекулалық салмағын табудың қандай әдістері бар?

3. Полимердің молекулалық салмағын анықтаудың химиялық әдісі неге негізделген?

4. Термодинамикалық әдіс неге негізделген?

5. Молекулалы-кинетикалық әдіс неге негізделген?

6. Оптикалық әдіс неге негізделген?

№13 Лабораториялық жұмыс

Жоғары молекулалық заттың ісінуі

Жұмыс мақсаты: ЖМҚ ісінің жылдамдығының тұрақтысын анықтау.

Аспаптар мен ыдыстар: ісіну кинетикасын бақылайтын құрылғы, мысалы, Догаткин құрылғысы-аспабы немесе МУ аспабы, таразы, 10 мл тамызғыш түтік пипетка.

Реактивтер: резеңке, ЖМҚ ерітіндісі, толуол, бензол.

Жұмыс реті: ЖМҚ ісіну кинетикасын бақылау үшін Догаткин аспабын пайдаланған жөн. Ол жабдық бірі жоғарыда екіншісі төменде орналасқан, көлемдері бірдей екі шыны шардан және оларды жалғастыратын түтіктен тұрады. Оның сол жақтағы бөлігі іші қуыс тығынмен жабылған. Осы тығынды ісінетін зат сымға ілінетін ілгек және оның буірінде және онымен тұтас қабырғада тесік бар. Осы тесіктерді тығынды айналдыра бұрау арқылы тұтас еткенде, шар атмосферамен қатынасады, ал оны ауыстырғанда, жалпы жабдық жабық жүйеге айналады. Оң жақтағы түтік бөлігі көлемді өлшеу үшін белгілермен белгіленген.

ЖМҚ-полимер (резеңке) ісінетін сұйықты, шүмекті ашып, тығынды алып, осы мойындықтан аспап ішіне құяды. Оның деңгейі жоғарғы шардан төмен, нөлдік өлшемді көрсететін деңгейде болуы керек. Сосын, алдын ала таразыда өлшенген құрғақ резеңкені сым көмегімен, тығындағы ілгекпен бекітіп (іліп), тығын тесігін, мойындағы тесікке тұтастыра жабады .Шүмекті ашып, түтіктен үрлеген кезде,төменгі шардағы сұық жоғарыға ауысып,онда ілулі тұрған затты қоршайды. Осы кезде тығынмен шүмекті бұрап, жүйелі жабады және осы сәтті белгілеп, тапсырған мерзім бойынша, өлшейді, бұл тәжірибенің басталуы. Мұнда йөлшеді қалай, қанша рет қандай мерзімде жүргізу керектігін оқытушы нұсқайды. Мысалы, бірінші өлшем мерзімді бір минут дерлік. Мұндайда бір минуттан кейін тығын мен шүмекті бұрап, жүйені атмосферамен жалғастырады.Осы сәтте жоғарғы шардағы сұйық төменгіге ағады да, орныққан кездегі деңгей, әуелгіден шамалы болса да төмендейді және оны өлшем белгісі бойынша анықтап, екі есеге дейін көбейтіп жазып қояды. Уақыт өткен сайын, сұйық ЖМҚ тұтылып, көлемі азая береді және ол оқтын-оқтын жоғарыдағыдай өлшеніп, анықталынады.

Әуелгі құрғақ резеңке мен сіңірілген сұйық салмағын біле отырып, ісіну дәрежесін өлшейді:

Q=(V ∙γ/m)∙100% (12)

Мұндағы Q-ісіну дәрежесі, % V-сіңірілген сұйық көлемі,мл; γ-сіңірілген сұйық тығыздылығы ол толуол үшін 0,8669 тең; m-құрғақ ЖМҚ (резеңке) салмағы.

Бақылап, өлшеу уақытын жиі аралықта бастап, бірте-бірте көбейтеді, мысалы, 1,2,4,8,16,32 минут сияқты. Бақылау нәтижесін кестеге жинақтап, ісіну жылдамдығы, жылдамдық кинетикасы және ісіну жылдамдығының тұрақтысы үш түрлі сызбаны тұрғызады.

1-кесте Толуолдағы каучуктің (резеңкенің) ісіну жылдамдығының тұрақтысын анықтау

Уақыт, мин	h	V=2h	Q=(V∙γ/m) ∙100%	dQ/d=K∙(Qm-Q)	Ig∙(Qm/Qm-Q)
1	2	3	4	5	6

Бақылау сұрақтары

1. Полимерлердің еру ерекшеліктері қандай?

2. Қандай құбылысты ісіну дейді? Қандай шекті және шексіз ісіну жүреді?

3. Ісіну дәрежесі дегеніміз не және оны қалай анықтайды?

№14 Лабораториялық жұмыс

Эмульсиялар

Жұмыс мақсаты: сұйытылған майшыты алып,тегін анықтау; бензолсу майшытындағы көріністі айналдыру.

Аспаптар мен ыдыстар: микроскоп,шыны әйнек,сыйымдылығы 100 мл берік тығындалған тығынды колбалар.

Жұмыс реті: сыйымдылығы 100 мл болатын екі колбаны алады.Оның біріншісіне 10 мл натрий олеатының 3% судағы ерітіндісін,судан ІІІ бояуы мен боялған 10 мл бензолды құяды.Егер судан ІІІ бояуы жоқ болса,онда суды бояйтын метиленді көкті пайдаланады.Енді екінші колбаға 10 мл таза су мен 10 мл бензолды құяды.Мұнан кейін екі колбаны да мықтылап тығындайды да біртекті майшыт алғанша сілкілей араластырады.Сосын екеуін шамалы уақытқа қояды.Бірінші колбадағы майшыт тұрақты болады да,екіншідегі тез бұзылып,екі қабаттағы сұйыққа бөлінеді,мұны тұрақсыз майшыттың бұзылуы дейді.

Алынған майшыттардың түрліше тұрақтылығын түсіндіріңдер. Колбада түзілген майшыттың тегін анықтау үшін,біріншіден,яғни тұрақтыдан алынған тамшыны шыны әйнекке тамызып,микроскоппен қарап,ненің,қандай боялғанын анықтайды.

Сол сияқты майшыт тегін,шыны әйнектегі тамшылардың бірігуі арқылы да анықтауға болады.

Мұнымен қатар бірінші колбадағы қалдыққа кальций хлоридінің қаныққан ерітіндісін қосып,сілкілей араластырады.Мұның нәтижесінде пайда болатын жаңа майшыттың тегін микроскоп көмегімен анықтайды.

Жұмыс соңында есепте екі жағдайдағы және кері тұстағы майшыт тамшыларын сызып,ондағы тамшы бетінің құралысын,молекуланың орналасу бағытын суретке салып,көрсетеді.

Бақылау сұрақтары

1.Ұсақ әртекті жүйеге қандай жүйелер жатады? Оның коллоидты жүйемен қандай жалпы қасиеті бар?

2. Майшыт дегеніміз ен және олар қалай жіктелінеді?

3. Майшыт тұрақсыздығы неде?

4. Орнықтырушыға қойылатын талап.

5. М/В және В/М тектегінің суретін сал.

6. Майшыттағы жүзгіндік көрініс айналуының мәні неде?

7. Майшыт тегін анықтау әдістері.

1 – т ә ж і р и б е.

Тақырыбы : Эмульсиялар алу және олардың кейбір қасиеттері.

Жұмыстың мақсаты : Концентрациясы әртүрлі эмульсиялар және типін анықтау.

Жұмысқа керекті заттар : Көлемі 50 мл цилиндр, бензол, пробиркалар, 3% сабын ерітіндісі, 2% СаСl₂ ерітіндісі, микроскоп.

Жұмыстың барысы : Көлемі 50 мл цилиндрге 20 мл дистилденген су және 5 мл бензол құйып, қатты шайқап араластырады, 2-3 мин. өткен соң ыдыстағы қоспаның жіктелгенін байқайды. Онан соң оған 2-3 мл 3% сабын ерітіндісін қосып, тағы да қатты шайқап араластырады. 2-3 мин. соң қоспада не байқалады? Жіктелу бола ма? Даяр болған эмульсиядан шыныға 1-2 тамшы тамызып, микроскоппен қарайды. Эмульсия түрінің суретін салады. Алынған эмульсияның қандай типке (м/с және с/м) жататындығын анықтайды.

Цилиндрдегі қалған эмульсияға 2 мл 3% СаСl₂ ерітіндісін қосып, шайқап араластырады. Онан соң шыны пластинкаға 2-3 тамшы эмульсия тамызып, оның суретін салады. Алынған эмульсияның қандай типке жататындығын анықтайды.

2 – т ә ж і р и б е.

Пробиркаға 10 мл 1% машина майының ацетондағы ерітіндісін дайындайды. Колбаға 20 мл дист. су құйып, ацетондағы машина майының ерітіндісінен 4-5 тамшы тамызып, араластырады. Май суда ерімейді. Коллоидты ерітінді алынады. Даяр болған қоспадан үш пробиркаға 5 мл құйып, олар лайланғанша бірінші пробиркаға 0,1М NaCl , екіншіге-0,025М ВaCl₂ және үшіншісіне 0,001М AlCl₃ ерітінділерін пипеткамен тамшылатып қосады.Әрбір ерітінді үшін электролиттің ұйыту қабілетін (ұйыту үшін жұмсалған электролиттің ең аз мөлшері) анықтайды. Шульце-Гарди ережесі орындала ма, соған көңіл аудару керек.

Бақылау сұрақтары

1.Эмульсия деген не? Мысал келтіріңіз.

2. Эмульсия типтерін анықтаңыз және оларды қалай анықтауға болады?

3. Эмульсия фазаларының алмасуы деген не? Мысал.

4. Эмульсияларды алу жолдарын атаңыз. Мысал.

5. Эмульсиялардың практикалық маңызы.

№15 Лабораториялық жұмыс

Эмульсияны алып, қасиетін зерттеу. Ісіну

Көптеген анорганикалық және органикалық заттар ерігенде иондарға немесе молекулаларға дейін бөлшектеніп, нағыз ерітінді түзеді.

Ерімеген жағдайда ешқандай өзгеріске ұшырамай, бастапқы күйін сақтайды. Ал, үлкен молекулалы қосылыстар – полимерлердің еруінде ерекше өзгешелік бар. Полимер еріген кезде алдымен ісінеді. Ісіну –еріткіш молекулаларының үлкен молекулалы қосылыстарға енуі. Нәтижесінде полимерлердің массасы артады, көлемі ұлғаяды, бірақ формасы өзгермейді. Полимер сртуктурасына енген еріткіш молекулалары оның тармақтарын ығыстырып, ұйысып жатқан монмерлерді босаңсытады. Нәтижесінде полимер құрамындағы молекулалар тобы бір-бірінен қашықтап кең көлем алуға бейім болады. Осыған байланысты зерттеп отырған полимеріміз еріткіш молекулаларын өз бойна сіңіріп, массасын және көлемін арттырады. Полимер бойынша еріткіш молекулалары сіңірілген сайын макромолекулалардың арақашықтығы артып, соңында жеке-жеке ұсақ макромолекулаларға үзіледі де ерітінді көлемінде біркелкі таралып, нағыз гомогенді ерітінді түзеді. Ісіну шекті және шексіз болып екіге бөлінеді. Шексіз ісіну кезінде үлкен молекулалы қосылыс жеке макромолекулаларға дейін бөлшектеніп ериді де, біртекті ерітінді түзеді. Мысалы, көмірсутектерде (бензол) натурал және синтетикалық каучук, ал, ацетонда-нитроцеллюлоза шексіз ісініп ериді де, гомогенді ерітінді түзеді.

Шекті ісіну кезінде полимерлер еріткіш молекуласын бойына сіңіргенмен де жеке макромолекулаларға дейін еріп дараланбайды, яғни ерітінді түзілмейді. Бұл қасиет негізінен молекуласы торлы полимерлер үшін тән. Егер молекулалар арасындағы байланыс нашар әлсіз болса, онда шекті ісінуді системаны шамалы қыздыру арқылы шексіз ісінуге айналдыруға болады. Мысалы салқын суда желатина және агар-агар шекті ісінсе қыздырғанда шекті ісініп, біртекті гомогенді ерітінді түзіледі, ісіну процесі полимерлер үшін тән қасиет. Ісіну де еру процесі секілді еріткіштің және ерітінді үлкен молекулалары қосылыстың табиғатына байланысты. Молекулалары полярлы еріткіштерде полярлы полимерлер, ал, полярсыз еріткіштерде-полярсыз полимерлер жақсы ісінеді. Мысалы желатина полярлы полимер-молекуласы полярлы сұйықта-суда жақсы ісінеді, ал полярсыз бензолда ісінбейді. Керісінше каучук бензинде және бензолда жақсы ісініп ерісе, суда- ісінбейді ерімейді.

Ісіну жылдамдығы температураға және полимердің дисперстігіне байланысты. Температураны арттырғанда ісіну жылдамдығы артады. Полимер неғұрлым ұнтақталған болса, соғұрлым оңай ісінеді. Ісіну жылдамдығы полимердің өндіру мерзіміне де байланысты. Жаңа өндірілген полимерлер және белокты заттар тез ісінеді. Үлкен молекулалы қосылыстардың әртүрлі сұйықтарда, әр түрлі жағдайда, ісіну қабілетін сандық түрде ісіну дәрежесімен өрнектеуге болады. Ісіну дәрежесін а бір грамм полимер сіңірген сұйықтың грамм санымен анықталады. Және мына формуламен есептеледі:

·100% (13)

мұндағы m₁-полимердің ісінуге дейінгі массасы, m₂-полимердің ісінгеннен кейінгі мссасы, г.

Ісіну дәрежесін көлем арқылы да есептеуге болады:

= ·100% (14)

мұндағы V₁-полимердің ісінуге дейінгі көлемі, ал V₂-полимердің ісінгеннен кейінгі көлемі, см³.

Ісіну процесі сұйықтықтың полимерге диффузиялану жылдамдығына тәуелді болғандықтан, ісіну жылдамдығы (V = ) бірінші реттік реакцияның кинетикалық теңдеуімен анықталады.

= (15)

мұндағы m-t уақытта ісінуші зат сіңірген сұйықтықтың массасы, -сіңірілген сұйықтықтың максималды мөлшері, К – берілген система үшін тұрақты шама, ол заттың ісіну қабілетін көрсетеді. К мәнін графикалық жолмен анықтауға болады. Ол үшін (3)- теңдеуді интегралдап

K= (16)

теңдеуін ашамыз. t - координаттары бойынша түзу алып, оның қиылысу бұрышының тангенсін 2,3 көбейтіп К мәнін есептейді.

2-сурет.

1-жұмыс. Полимердің ісіну кинетикасын көлемдік әдіс бойынша анықтау.

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы: 1) үлкен молекулалы қосылыстардың сіңірген сұйықтығының массасын анықтау; 2) ісіну дәрежесін есептеу; 3) ісіну константасын график бойынша есептеу.

Ж ұ м ы с қ а к е р е к т і з а т т а р: Догаткин және ЛГУ приборлары; желатина; резинка; ксилол; секундомер.

1-тәжірибе

.Жұмыстың барысы: Догадкин приборын штативке вертикаль орналастырып (60-сурет) бюретканың жоғарғы белгісінен сәл төмен етіп, ксилол құяды. Бұл кездегі сұйықтық деңгейі Һ₀. Онан соң ұзындығы 2-3 см резинка тілігін таразыда өлшеп, жіңішке сыммен тығындағы шыны ілгекке бекітеді. Тығындағы тесікпен прибордың жоғарғы бөлігіндегі тесікті сәйкестендіріп орналастырады. Түтікке (4) резинка груша кигізіп бюреткадан ксилолды резинка тілігі толықбатқанша ығыстырады. Кранды жауып тығынды ақырын бұрап приборды қоршаған атмосферадан айырады. Онан соң 15, 30, 60, 90, 120 минут өткен кездегі бюреткадағы сұйықтық көлемін анықтайды. Ол үшін берілген уақыт өткен соң тығынды бастапқы күйге келтіріп кранды (5) ашу арқылы приборды ауамен жалғастырады. Бюреткадан Һ деңгейін анықтайды. Онан соң қайтадан грушамен бюреткадағы ксилолды резинка тілігі батқанша ығыстырып, приборды тығындап кранды бұрау арқылы сыртқы қоршаған атмосферадан ажыратады.Осы жолмен жоғарыда көрсетілген уақыт мәндерінде бес өлшеу жасайды. Жұмыс аяқталған соң прибордан резинка тілігін алып, салмағын өлшейді. Алынған мәліметтерді жазу үлгісі:

Догаткин приборы1- тығын, 2 –ілгіш, 3- жоғарғы шарик, 4-түтік, 5 – кран,

6- бюретка, 7-төменгі шарик

ЛГУ приборы. 1- үлгіні ілуге арналған стержень, 2- ашық резервуар, 3- бюретка, 4 – тұйықталған резервуар.

Өлшеу реті	Уақыт, мин	Сіңірілген сұйықтықтың мөлшері		Ісіну дәрежесі %
		V, мл	M, г

1) = *100% формуласын пайдаланып, ісіну дәрежесін есептейді.

2) -(f) және lg -f(t) аралығында байланысты графикпен кескіндеп, ісіну константасын К есептейді.

2-тәжірибе. Желатинаның суда ісіну дәрежесін анықтау.

ЛГУ приборына шкаланың жоғарғы бөлігіне дейін дист. су құяды. Онан соң 2-3 г желатина өлшеп алып, приборға салады. Приборды тығындап, 2 сағат бойы қалдырады. Уақыт өткен соң приборды сақтықпен вертикаль орналастырып, сіңірілген судың көлемін анықтайды. Онан соң желатинаның ісіну дәрежесін формула бойынша есептейді.

2-жұмыс. Әр түрлі еріткіштерде каучуктың ісінуі.

Жұмыстың мақсаты: Табиғаты әр түрлі еріткіштердің үлкен молекулалы қосылыс каучукке әсерін байқау.

Жұмысқа керекті заттар: этил спирті, сірке қышқылы, ацетон, бензол, толуол, стакандар, ұзындығы 10 см, ені 2 см болатын каучук тіліктері.

Жұмыстың барысы: 7 стакан алып біріншісіне - 50 мл дистелденген су, екіншісіне- спирт, үшіншісіне - сірке қышқылы, төртіншісіне - ацетон, бесіншісіне - бензол, алтыншысына - толуол, жетіншісіне - ксилол құяды. Онан соң еріткіштердің әрқайсысына каучук тіліктерін батырып қояды. 30 минуттан соң тіліктерді алып, өзара салыстырады. Қандай еріткіштерде каучук ісінеді, қандай еріткіштерде ісінбейтіндігін анықтайды. Еріткіш табиғатына байланысты каучуктың ісіну дәрежесі қалай өзгеретінін байқайды.

Бақылау сұрақтары мен есептер

1.Ісіну дегеніміз не?

2.Ісіну қандай заттарға тән қасиет? Шекті және шексіз ісіну деп нені айтамыз?

3. Үлкен молекулалы қосылыстар неліктен ісінуге бейім?

4. Заттардың ісіну дәрежесін қалай анықтауға болады?

5.Ісіну жылдамдығының констансасын графикалық жолмен қалай анықтайды?

6. Ісіну процесінің практикалық маңызы бар ма?

7.Төмендегі эксперименттік мәліметтер бойынша резинаның төртхлорлы көміртекте ісіну қисығын сызыңыздар:

Ісіну уақыты, мин.	5	25	60	120
Сіңірілген сұйықтың мөлшері, %	30	110	230	310

8.Төмендегі эксперименттік мәліметтер бойынша каучуктың этил спиртіндегі ісіну дәрежесін есептеңдер және уақыт — ісіну дәрежесі координаттары бойынша ісіну қисығын сызыңыздар.

Ісіну уақыты, сағат	1	5	10	15
Ісінуге дейінгі каучуктың массасы, г	10	20	45	60
Ісінген каучуктык массасы, г	20	45	50	78

9. 50 г каучук ісінгенде - 482 мл хлороформ сіңірілген; алынған студенның проценттік құрамын есептеңдер. Хлороформның тығыздығы 1,9г/см.

10. Ісіну процесіне ір түрлі электролиттердің әсері қандай?

№16 Лабораториялық жұмыс

Зольдерді алу және олардың кейбір қасиеттері

Жұмыстың мақсаты:

1. Коллоидты ерітінділерді алу әдістерімен танысу.

2. Күміс иодиді, темір (lll) гидроксиді, алюмени гидроксиді, берлин лазуры, канифоль және күкірт алу.

3. Коллоидты ерітінділердегі Фарадей – Тиндаль эффектісін байқау және дисперсті фаза бөльшектерінің зарядын анықтау.

Жұмысқа керекті заттар : Темір (lll) хлоридінің 0,015 М, 25% және 50% ерітінділері ; 0,015 М К₄ Fe(CN)₆ ерітіндісі ; 0,01 және 0,5 М күміс нитратының ерітінділері, 2% қымыздық қышқылы және 0,01М хлорсутек қышқылы ерітінділері; күкірттің және канифольдің спирттегі 1% ерітінділері; 1% алюмини хлориді ерітіндісі; 0,05 М иодты калий ерітіндісі; Фарадей – Тиндаль эффектісін анықтауға арналған қондырғы; пробиркалар.

Жұмыстың барысы: Коллоидты ерітіндіні алмасу реакция әдісімен алу.

а) Күміс иодиді золін алу. Күміс иодидінің түзілу реакциясы:

AgNO₃ + KI = AgI + KNO₃

AgI суда іс жүзінде ерімейтін тұз. Ерітіндідегі күміс және иод иондарының концентрацияларының қатынасына байланысты AgI золінің оң немесе теріс зарядты бөлшектерін алуға болады. AgNO₃ тұзын КI тұзынан артық алса, (концентрациялары бірдей болған жағдайда) AgI золінің бөлшектері оң зарядты болады, яғни золінің ядросы күміс иондарын адсорбциялайды; KI мөлшері артық болған жағдайда теріс зарядталған бөлшектер алынады. Зольдің зарядына иод иондары адсорбцияланады. Осы екі жағдайда түзілген коллоидты бөлшектердің мицеллаларының формалары:

1.C_AgNO > C_KI ; {mAgI, nAg⁺ , (n-x)NO₃^- }^x+ +xNO₃^-

2. C_AgNO < C_KI ; {mAgI, nI^- , (n-x)K ⁺ }^x- -xK⁺

1-тәжірибе. Көлемі 50 мл үш колбаға 15 мл 0,05 М КI ерітіндісін пипеткамен өлшеп құяда. Олардың біріншісіне шайқап отырып 10 мл, екіншісіне 12,5 мл, үшіншісіне 15 мл дәл өлшенген 0,05 М AgNO₃ ерітіндісін қосады. Алынған коллоидты ерітіндідегі бөліктердің зарядын электрофоретикалық зондпен анықтайды.

2-тәжірибе. Көлемі 50 мл үш колбаға 15 мл 0,05 М AgNO₃ ерітіндісін пипеткамен өлшеп құяды. Бірінші колбаға 10 мл, екіншісіне 1205 мл, үшіншісіне 15 мл 0,05 М KI ерітіндісін шайқай отырып құяды.

Қоспадағы коллоидты бөлшектердің зарядын анықтайды. Бөлшектердің «оң» және «теріс» зарядты болуын түсіндіру керек.

б) Берлин лазуры золін алу. Берлин лазурының (темірдің (III) гексацианоферраты ) түзілу реакциясы:

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

Темір (III) гексацианоферраты Fe₄[Fe(CN)₆]₃ көк түсті нашар еритін комплексті қосылыс. Ерітіндідегі FeCl₃ және K₄Fe(CN)₆ тұздарының концентрацияларын әр түрлі етіп реттей отырып, «оң» және «теріс» зарядты Fe₄[Fe(CN)₆]₃ бөлшектерін алуға болады. FeCl₃ тұздарының концентрациясы артық болғанда, «оң» зарядталған коллоидты бөлшектер түзіледі. Бұл жағдайда золдің ядросы темір иондарын адсорбциялайды. Керісінше K₄Fe(CN)₆ тұздарының концентрациясы артық болса, «теріс» зарядты бөлшектер түзіледі, яғни ядроға Fe(CN)₆^4- иондары адсорбцияланады. Екі жағдайда түзілген мицеллалардың формулалары:

1.C_FeCl3 > C_{K4 Fe(CN)6} {mFe₄[Fe(CN)₆]₃, nFe³⁺, 3(n-x)Cl^-}^3x+ ∙3xFe(CN)₆^4-

2. C_FeCl3 < C_{K4 Fe(CN)6}{nFe₄[Fe(CN)₆]₃, nFe(CN)₆^4- 4(n-x)Fe^3x+}^4x- ∙ 4xFe³⁺

3-тәжірибе. а) Көлемі 50 мл колбаға 15 мл 0,005 М FeCl₃ ерітіндісін құйып, оған 10 мл 0,005 М FeCl₃ ерітіндісін құйып, оған 10 мл 0,005 М K₄Fe(CN)₆ ерітіндісін қосады.

4 - тәжірибе. Колбаға 15 мл 0,005 М K₄Fe9CN)₆ ерітіндісіне 10 мл 0,005 М Fe Cl₃ ерітіндісін қосады. Фильтр қағазында екі ерітіндідегі бөлшектердің зарядын анықтайды. Мицеллалардың формуласын жазады. Бөлшектердің «оң» және «теріс» зарядталуын түсіндіреді.

№17 Лабораториялық жұмыс

Коллоидты ерітінділерді гидролиз әдісімен алу

Темір (III) гидроксиді золін алу. Темір (III) хлоридінің гидролиздену реакциясы:

FeCl₃+3H₂O ↔ Fe(OH)₃+3HCl

Түзілген темір (III) гидроксиді хлорсутек қышқылымен әрекеттесіп, негіздік тұз FeOCl береді:

Fe(OH)₃+HCl ↔ FeOCl+2H₂O

Ерітіндідегі FeOCl малекулалары диссоциацияланып FeO⁺ және Cl^- иондарын береді. Осы иондардың темір гидроксидіне адсорбциялануы нәтижесінде мицелла түзіледі:

FeOCl ↔ FeO⁺ + Cl^-

(FeOCl)_n ↔ nFeO⁺ + nCl^-

{m(FeOH)_3, nFeO⁺, (n-x)Cl^-}^x +xCl^-

1-тәжірибе. Стакандағы қайнап тұрған дистилденген 100 мл суға 5-10 мл 2% FeCl₃ ерітіндісін тамшылатып қосады. Нәтижесінде қызыл-қоңыр түсті темір (III) гидроксидінің коллоидты ерітіндісі түзіледі. Түзілген ерітіндідегі коллоидты бөлшектердің зарядын анықтап мицелла формуласын жазу керек.

№18 Лабораториялық жұмыс

Коллоидты ерітінділерді алудың ерекшеліктері және алмастыру әдісі

Заттар кейбір еріткіштерде еріп нағыз ерітінді түзсе, екінші бір еріткіште коллоидты ерітінді түзеді. Мысалы, суда күкірт және канифоль ерімейді, ал спиртте нағыз ерітінді түзеді. Егер олардың спирттегі ерітінділеріне су қосса, молекулалар конденсацияланып ірі агрегатталған коллоидты бөлшектерге ауысады.

1-тәжірибе. Күкірт золін алу. Көлемі 50 мл колбаға 25 мл дистилденген су құйып, оған араластыра отырып, ақ сүт түсті коллоидты ерітінді түзілгенше күкірттің абсолютті спирттегі ерітіндісін тамшылатып қосады.

2-тәжірибе. Конифоль золін алу. Көлемі 50 мл колбаға 25 мл дистилденген су құйып, оған қатты араластыра отырып 1-3 мл 2 су құйып, оған қатты араластыра отырып 1-3 мл 2% спирттегі конифоль ерітіндісін қосады. Нәтижесінде ақ сүт түсті коллоидты ерітінді түзіледі.

№19 Лаборатриялық жұмыс

Коллоидты ерітінділерді алудың пептизация әдісі

1-тәжірибе. Алюминий гидроксиді золін алу. Көлемі 50 мл стаканға 10 мл алюминий хлоридінің 1 % ерітіндісін құйып, оған NH₄OH ерітіндісін қосып Al(OH)₃ тұнбасын алады. Алынған тұнбаны аммиак иісі жойылғанша дистилденген сумен декантациялап жуады. Онан соң фильтр қағазында бірнеше рет жуады. Тазаланған тұнбаны көлемі 250 мл стаканға ауыстырып, 150 мл дистилденген су құяды да, қайнағанша қыздырады. Қыздыру барысында қайнап тұрған сұйыққа оқтын-оқтын пептизатор рөлін атқаратын 0,1 М HCl ерітіндісін бірнеше тамшыдан қосады. Бірер уаққыттан соң алынған тұнба ұсақ бөлшектерге дараланып (пептизацияланып) коллоидты ерітіндіге айналады.

Бақылау сұрақтары мен есептер

1. Коллоидты ерітінділер дегеніміз не? Оларға қандай қасиеттер тән?

2. Коллоидты ерітінділердің нағыз ерітінділерден және суспензиялардан қандай айырмашылықтары бар?

3. Коллоидты системаларды алу жолдарын айтып, мысалдар келтіріңіздер.

4. Стаблизаторлар дегеніміз не? Оларды не үшін коллоидты системаға қосады? Қандай заттар стаблизатор болады?

5. Мицелла дегеніміз не? Оның структурасы қандай?

6. Панет-фаянс ережесін негізге алып, мицелла құрылысын мысал келтіріп түсіндіріңдер.

7. Пептизатор дегеніміз не? Қандай заттар пептизатор ролін атқарады?

8. 1) H₂SO₄ немесе BaCl₂ артық мөлшерін; 2) AgNO₃ немесе KI артық мөлшерін; 3) KI немесе AgNO₃ артық мөлшерін; 4) HCHO немнсе KauO₂ артық мөлшерін алып коллоидты ерітінділер даярлаған. Сондағы түзілген мицеллалардың құрылысын жазып, бөлшектердің зарядын анықтаңыздар.

9. Егер стабилизатор ретінде FeCl₃ немнсе HCl, алынған болса, темір гидроксиді золі мицелласының формуласы қалай жазылады?

10. {mS, nS₂O₆^2-, 2(n-x)H+}^2x -2xH⁺ ; {mAu, nAuO₂^-, (n-x) K⁺}-xK⁺ ; {mSiO₂, nSiO₃^2-, 2(n-x) H⁺}^2x-xH⁺ мицеллаларының құрылысын анализдеңіздер.

№20 Лабораториялық жұмыс

Коллоидты системалардың тұрақтылығы және коагуляциясы

Коллоидты системалар үшін кинетикалық және агрегаттық, тұрақтылық тән. Бұл түсініктерді ғылымға 1922 жылы ғалым Н. Т. Песков енгізген.

Коллоидты системадағы фаза бөлшектері - мицеллалар броундық, қозғалыстың нәтижесінде ұзақ уақыт тұнбаға-хуслей система көлемінде біркелкі таралып жүретін болса, онда бұл типтегі тұрақтылықты кинетикалық т ұ р а қ т ы л ы қ деп атайды. Кинетикалық тұрақтылыққа дисперсті фаза бөлшектерінің размерінің, дисперсконды ортаның тұрақтылығының және т. б. факторлардың әсері болады. Системадағы бөлшектердіц дисперстігі ұзақ уақыт сақталатын болса, яғни олар жекеленіп, ұсақ бөлшектерге дараланбаса және өзара бірігіп іріленбесе, онда бұл жағдайдағы тұрақтылығын агрегаттық тұрақтлық деп атайды.

3-сурет.

Коллоидты системалардың бір ерекшелігі — олар көпшілік жағдайда электролит әсеріне тұрақсыз. Электролиттің болмашы мөлшерінің әсерінен системадағы дисперсті фаза бөшектері өзара бірігіп ірілену процесі жүреді. Коллоидты ерітінділердегі бөлшектердің өзара бірігіп іріленуін коагуляция (ұю) деп атайды. Ұю басталғанда система әуелі лайланады. Іріленген бөлшектер ауырлық күшінің әсерінен тұнбаға түседі, яғни седиментация процесі жүреді. Ұю процесін коллоидты системаны қыздыру немесе салқындату қатты шайқап араластыру, электр тогі немесе күн сәулесі энергиясымен әсер ету, электролиттер мен электролит еместерді косу арқылы жылдамдатуға болады. Коллоидты системалардың ұюына түрлі электролиттердің әсерін зерттеудің маңызы зор. Электролиттің коллоидты ерітіндіні ұйыту үшін жұмсалатын ең аз мөлшерін оның ұ й ы т у қ а б і л е т і деп атайды. Ол мына формуламен есептеледі:

γ_{ұ. қ.} = 1000 (17)

Мұндағы γ - электролиттің ұйыту қабілеті, ммоль/л; С—электролиттің молярлық концентрациясы, моль/л; V_э-коллоидты ерітіндіні ұйытуға жұмсалған электролиттің ең аз мөлшері, мл;V₃ — зольдік- көлемі, мл.

Коллоидты ерітінділердің ұюына электролит иондарының заряды мен табиғаты үлкен әсер етеді. Біріншіден, ион зарядының таңбасы дисперсті фаза бөлшектері мицелла таңбасына қарама-қарсы болуы керек. Екіншіден, неғұрлым ионнын заряды үлкен болса, соғұрлым оның ұйыту-қабілеті жоғары болады (Щульце — Гарди ережесі). Сонымен қатар зарядтары қарама-қарсы коллоидты ерітінділерді өзара араластыру арқылы дакоагуляция процесін іске асырады. Көптеген зерттеулердін нәтижесінде дзета потенциалдың шамасы 30 мВ маңында болған жағдайда ұю процесі басталатындығы анықталған. ү — потенциалдың бұл шамасын к р и т и к а л ы қ п о т е н ц и а л деп атайды.

Коллоидты системалардың тұрақтылығын арттыру үшін оларға жоғары молекулалы қосылыстардың ерітіндісін қосады. Мысалы, желатина, белоктар, углеводтар коллоидты ерітінділердің тұрақтылығын арттырып, оларды коагуляциядан сақтайды. Басқаша айтқанда система ұю үшін электролиттің өте көп мөлшері қажет болады. Коллоидты ерітінділердің тұрақтылығын арттыратын заттарды стаблизаторлар деп атайды. Стаблизаторлардың қорғау әсері олар коллоидты бөлшекке адсорбцияланып дисперсті фаза бөлшектерінің өзара бірігіп, іріленуіне кедергі жасайды. Стаблизаторлардың корғау қабілеті олардың табиғатына, сонымен қатар дисперсті фаза бөлшектерінің размеріне, зарядтарына, ортаның рН байланысты. Стаблизатордық қорғау қабілетін оның 10 мл зольге тұрақтылыгык арттыру үшін қосатын миллиграмм санымен ипаттайды. Бұл санды қорғау саны деп атайды.

1 - ж ұ м ы с. Зольдердің коагуляциясын және электролиттің ұйыту қабілетін анықтау

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы:

1. Коагуляция процесімен танысу.

2. Зольдерді ұйыту үшін электролиттің жұмсалатын ең аз мөлшерін (ұйыту қабілетін) анықтау.

Жұмысқа к е р е к т і з а т т а р.

Темір (III) гидроксидінін, берлин лазурының күміс иодидінің золдері, З М К С І және КNО₃; 0,05 М Қ₂SО₄ және Ва(NО₃)₂; 0,005 м АІ(NО₃)з және К₃Ғe(СN)_б ерітінділері; пробиркалар; секундомер.

1 -тәжірибе. Жұмыстың б а р ы с ы.

Электролиттердің темір (III) гидроксидін ұйыту қабілетін анықтау. а) 4 пробиркаға 5 мл Ғе(ОН)₃ золінен құяды. Басқа төрт пробиркаға: біріншісіне 4,5 мл дистилденген су және 0,5 мл 3 М КСІ екіншісіне 4 мл су және 1 мл 3 М КСІ, үшіншісіне 3 мл су және 2-мл ЗМ КСІ, ал төртіншісіне 1 мл су және 4 мл 3 М КСI ерітіндісін құйып, қоспа дайындайды, Олардың әрқайсысына алдынғы төрт пробиркадағы зольді қосып араластырады. Ерітінділерді бір-біріне қосқан кездегі уақытты белгілеп,. 30 мин өткен соң қай пробиркада айқын лайлану болғанын, яғни коагуляция процесі жүргенін ретімен жазып отырады.

б) Алдыңғы жұмыстағы КСI орнына 0605M K₂SО₄ ерітіндісін алып тәжірибені қайталайды.

в) 0,005 М К_зҒе(СN)₆ ерітіндісін алып тәжірибені қайталайды.

Жұмыс нәтижесін жинақтап мына үлгіде жазады

№ 1 кесте

Пробирка реті	А				б				в
	Fe(OH)3	Н2О
1 2 3 4	5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4		5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4		5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4

Егер жұмыс барысында коллоидты ерітіндіге электролиттерді қосканда ұю процесі жүрмесе, яғни лайлану байқалмаса, онда электролиттерің концентрациясын 3—5 есе арттыру керек. Қоллоидты системаны ұйыту үшін электролиттің тиімді концентрациясын және мөл-шерін анықтаған соң (1) формула бойынша әрбір электролит үшін ұйыту қабілетін есептейді. Иондардың табиғаты мен зарядының ұю жылдамдығына әсері өзара салыстырады.

2 - т ә ж і р и б е. Электролиттің күміс иодиді золін ұйыту қабілетін анықтау

а) пробирка алып, оның біріншісіне 4,5-мл дистилденген су және 0,5 мл КNОз, екіншісіне 4 мл су және 1 мл КNОз, үшіншісіне 3мл су және 2 мл КNОз төртіншісіне 1 мл су және 4 мл KNО₃ құяды. Қоспаларды араластырып, әрқайсысына 5 мл АgI золінен қосады. Қайсы пробиркада коагуляция бірінші болғанын анықтайды. Электролиттің концентрациясы мен көлемі арқылы ұйыту қабілетін анықтайды.

б) Алдыңғы тәжірибедегі КNОз орнына Ва(NОз)₂ ерітіндісін қолданады. Зольдің, судың және электролиттің мөлшерлері алдыңғы жұмыстағыдай болуға тиіс. Қайсы пробиркада лайлану бірінші болғанын анықтайды. Ұйыту қабілетін есептейді.

в) АI (NО₃)₃ электролитімен жоғарғы жолмен жұмысты қайталайды. Электролиттің ұйыту қабілетін есептейді.

Жұмыс нәтижесін жазу үлгісі:

№2 кесте

Пробирка реті	а				б				в
1 2 3 4	5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4		5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4		5 5 5 5	4,5 4 3 1	0,5 1 2 4

Коллоидты системаның (АgI золі) ұю жылдамдығына электролит концентрациясымен оның иондары зарядының әсерін өзара салыстырады. Ұйыту қабілетін есептейді.

3-тәжірибе. Зольдердің зольдермен коагуляциясы

Мицеллалардың зарядтары қарама-қарсы ерітінділерді өзара қосқанда ұю процесі жүретінін білеміз.

11- пробиркаға коллоидты бөлшектері теріс таңбалы, ал басқа ІІ пробиркаға оң таңбалы күміс иодимді зорлінен төмендегідей мөлшерде құяды. Онан соң пробиркалардағы золь ерітінділерін өзара қосып, жақсылап араластырады. Қосқаннан кейінгі ерітіндінің жалпы көлемі әрбір пробиркада 10 мл болуы керек. Қайсы пробиркада коагуляция жүргенін анықтайды. Басқа пробиркалардағы золбдер неге коагуляцитяланбайтынын реакция теңдеуін жазып дәлелдейді.

№3 кесте

	Пробиркалардың нөмірлері
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Теріс зарядты АgІ золі Оң зарядты АgІ золі қоспадағы бөлшектердің заряды.	1 9	2 8	3 7	4 6	5 5	6 4	7 3	8 2	9 1	10 0	0 10

Қоспадағы нейтрал бөлшектерді «0», оң зарядты бөлшектерді «+», теріс «-» таңбаларымен белгілейді.

2- жұмыс . Зольдердің ұю тұрақтылығын арттыру

Жұмыстың мақсаты: 1. Зольдердің тұрақтылығын арттыру әдістерінің бірімен танысу. 2. Үлкен молекулалы қосылыс-желатиннің қорғау әсерін анықтау.

Жұмысқа керекті заттар: Темір (ІІІ) гидроксидінің золі; кристалдық (NН₄)₂ SО₄ Және оның 0,02 М ерітіндісі ; желатиннің 0,5 % ерітіндісі.

Жұмыстың барысы: Көлемі 50 мл үш стакан алып, біріншісіне - 15 мл Ғе(ОН)₃ золін құйып (NН₄)₂ SO₄ тұзының 0,02 М ерітіндісімен золь лайланғанша (ұю процесі басталғанға дейін) титрлеп, оған жұмсалған аммоний сульфатының мөлшерін жазып алады.

Екінші стаканға 15 мл Ғе (ОН)₃ золіне 1 мл 0,5 % желатина ерітіндісін қосып араластырады да ,оған алдыңғы желатинасыз темір гидроксиді золін ұйытуға жұмсалған аммоний сульфатын мөлшерлеп қосады . Ұю процесі жүрді ме? Неге ерітінді лайланбайды? Желатиннің ролі қандай?

Үшінші стаканға 15 мл темір (ІІІ) гидроксиді золін құйып, оған 1 мл желатина қосады да, аз мөлшерде (NH₄)_зSO₄ кристалдарын салып араластырады. Қандай өзгерістер байкалады? Неге желатина ақ түстен сары түске боялады? Тәжірибе барысындағы байқалған құбылыстарды анализдеп, желатинаның қорғау әсері жанында қорытынды жасайды.

Бақылау сұрақтары мен есептер

1. Коагуляция (ұю) дегеніміз не?

2. Қандай факторлардыц әсерінен коагуляция процесі іске асады?

3. Электролиттердің ұйыту қабілеті деп нені айтады?

4. Шульце — Гарди ережесін негізге алып, электролиттердің коа-гуляциялау қабілетін түсіндіріңіздер.

5. Қандай коллоидты ерітінділер электролит әсеріне тұрақты?

6. Ұю процесінің практикалық маңызы бар ма?

7. NaСІ, КСІ, СаСI₂ және АIСI₃ электролиттердің қайсысының ұйыту қабілеті жоғары?

8. 20 мл күміс иодиді золі коагуляциялау үшін концентрациясы 0,05 ммоль/л 1 мл барий нитраты қажет. Барий - нитратының ұйыту қабілетін анықтаңыздар.

9. Қоллоидты системалардың агрегаттық және кинетикалық тұрақтылығын қалай түсіндіруге болады?

10. Стабилизаторлар дегеніміз не? Оның әсер ету механизмі қандай

№21 Лабораториялық жұмыс

Көбіктердің қасиеттері және оларды алу

1. Көбікті алу.

Құрал-жабдықтар: көбік айдаушы құрал (пеногон), жіңішке ұзын полиэтиленді түтік; пульваризатордан жасалған груша (Комовский насосы, аквариумдік компрессор, күйдіру жұмыстарына арналған компрессор және т.б.); желатин; Na олеатының 2%-к ерітіндісі немесе кір сабынның 4-5%-к ерітіндісі; дистелденген су.

Көбік айдаушыны дайындау: Диаметрі 6-7 см шыны құбырдың төменгі бөлігіне ұзындығы 60-70см ірі шыны сүзгішті (№2 немесе №3 Шотт сүзгіші) жабыстырады. Құбырдың сүзгіштен төменгі бөлігін түтік түрінде созады. Желатин ерітіндісін 3-4см қабатпен көбік айдаушыға құяды және төменгі жағынан жайлап грушаның немесе басқа ауа үргіштің көмегімен ауа толтырады. Алынған көбік жоғары қарай көтеріледі және көбік айдаушы толады.

Шыны цилиндрдің түбіндегі ерітіндіге ұзын полиэтиленді түтікшені жіберіп, ауа үрлегіштің орнына ауызбен үрлеуге болады. Бұл үшін 2г олеатты 98,6 г суда ерітеді. Сабынды ерітіндіні алу алу үшін сабынның 1 бөлігін бөліп алып, 4г етіп өлшеп, салқын судың аз мөлшерін құямыз және 0,5-1 сағатқа қоямыз. Өлшеуіш сосудаға 100см³ дейін дистелденген сумен толтырып құямыз және араластырады.

Сабынды көпіршіктерді полиэтиленді түтікшенің көмегімен немесе осы ерітінділерден балалардың сабынды көбік айдаушысымен алады.

2. Көбіктерді сөндіру, көбіктің қысқалылығын анықтау

Құрал жабдықтар: көбік айдаушы; ауа үрлеуші; 1л өлшеуіш цилиндр; Na олеатының 2%-к ерітіндісі (1%-к желатин ерітіндісі, 4%-к сабын ерітіндісі); концентрленген НСl; ацетон; октонол (нонол); дистелденген су.

Көбік айдаушыны штативке бекітеді, төменгі түтікке ауа үрлегішті жалғайды, жоғарғысына резинкалы шланганың көмегімен жіңішке шыны түтікшені қосады және өлеуіш целиндрге батырады. Көбік айдаушыға 100см³ олеат (сабын, желатин) ерітіндісін құяды, жоғарғы тесікті резинкалы тығынмен нығыздап жабады, ауа үргішті іске қосады және аз жылдамдықпен ауа жіберіледі. Көбік айдаушыға көбік толғанда, түтікше бойымен целиндге ағады.

Көбік тығыз жату үшін оның аңып түсуін біртіндеп кқтеріп отыратын шыны түтікпен реттеп отырады. 1лкөбік жиналған кезде ауа үргішті сөндіреді, ал түтікті суырып алады. Көбікке 1-2 тамшы РСl қосады, көбік сол бойда сөнеді. Сөну кезінде түзілген сұйықтың көлемін анықтайды. Ол мысалға, көбік көлемнен 20 есе кіші.

Желатин ерітіндісіндегі көбікті ацетонмен немесе спиртпен сөндіреді. Көбікі сөндіру кезіндегі қышқылдың, ацетонның және спирттің ролін түсіндір. Көбік сөндірушілер қандай қасиеттерге ие болуы керек?

№22 Лабораториялық жұмыс

Аэрозольдардың түзілуі

1.Тұманның түзілуі.

Құрал-жабдықтар: 2 л тубусты склянка; су; Комовскийдің қолмен жұмыс істейтін насосы;

Склянканың керек бөлігін резиналы тығынмен нығыздап жабады, оған 20-30 см³ су құяды. Жоғары бөлігін түтігі бар резиналы тығынмен жабады. Түтікті Комовскийдің насосына жалғайды және сосуда ~1,5 атм (~1,5* 10⁵ Па) қысымға жеткенге дейін ауа толтырады, дөңгелектің 12-20 айналымы үшін жасайды. Сосын төменгі тығынды тездетіп суырып алады- склянка сулы тұманмен толады. Аэрозоль ( тұман) қалай түзілгенін түсіндіріңдер?

2. Түтінді тұндыру және алу.

Құрал-жабдықтар: түтінді тұндыруға арналған құрал; жоғары вольтты индуктор (Румкорф катушкасы ); 8 В аккумулятор; Дрексель склянкасы 2 шт; шыны таяқша 2 шт; пульверизатордан жасалған груша; концентрленген HCL; концентрленген NH₃ ерітіндісі.

Құралды дайындау: диаметрі 5 см, ұзындығы 40-50 см түтікшені вертикаль етіп штативтің аяқтарына бекітеді. Аяғы резиналы түтікпен жаұсы тұрғызылу кепек. Металл құбырдың ішіндегі орталық ось бойынша жүкпен жалаң жалғаушыны іледі, оны резиналы тығын арқылы жібереді

Құбыр мен жалғаушы жақсы қымталған болуы керек. Құбырдың төменгі бөлігіне керегінше клемманы жабыстыру керек.

Түтін алу: а) Склянкадағы NH₄CL түтінің түзілуін ( NH₃ және HCL ерітінділері бар) көрнекілеу үшін шыны таяқшаларды батырады, суырып алады және төменгі шеттерімен жақындатады. Қою ақ түтін түзіледі.

б) Дрексельдің 1 склянкасына HCL ерітіндісінің аз көлемін құяды, екіншісіне NH₃ ерітіндісін. Тройник және резиналы шланганың көмегімен склянкаларды қосады. Ауа үрлегішпен ауа үрлейді, склянкадан шығып жатқан ауаның құрамында NH₃ және HCL бар, яғни олар араласа NH₄CL ұсақ кристалдарынан тұратын қою ақ түтін береді. Құбырға және сымға жоғары вольтты индуктордың екінші обмоткасының ток береді және құбырға төменгі жағынан NH₄CL аэрозолын жібереді. Түтіннің бөлшектері трубаға тұнады. Құбырдың көмегімен өндірістік түтіндерді тазарту жөніндегі Коттрельдің құру жұмысын көрнекілікке алады. Егер индуктор қосылмаған болса, онда түтін құбырдың үстіңгі жағынан шығады.

Түтіннің құбырғы қабырғасына тұнуын қалай түсінуге болады.

Бақылау сұрақтары:

1. Көбік деген не және ол қалай түзіледі?

2. Көбіктің құрылысы қандай?

3. Көбіктің «қысқалығы» деген не?

4. Көбіктің «дисперстілігі» деген не және оны қалай анықтауға болады?

5. Көбіктің «тұрақтылығы» деген не және оған қандай факторлар әсер етеді?

6. Көбікті қалай стабилиздеу керек?

7. Көбікті қалай бұзуға болады?

8. Көбіктің қандай стабилизаторларын білесің?

9. Флотацияда көбіктің атқаратын ролі қандай?

10. Халық шаруашылығында көбікті қолданатын облыстарды атаңыз?

11. Аэрозоль деген не?

12. Шын аэрозольдерді атаңыз.

13. Техникалық аэрозоль қалай түзіледі?

14. Түтін мен тұманның негізгі факторларының айырмашылығын атаңдар.

15. Аэрозоль алудың қандай әдістері бар?

16. Аэрозольдің көптеген қажеттерін айтыңыз.

17. Аэрозольдің қасиеттері неден тәуелді болады?

18. Аэрозольді қалай тазартады?

19. Аэрозольді бұзуға бола ма?

20. Аэрозольдің зияны жөнінде сіз не білесіз?

21. Адам аэрозольді өзінің практикалық өміріне қалай қолданады?

Көбіктер деп дисперсті фаза - газ, ал дисперсионды орта сұйық болатын ірі дисперсті, жоғары концентрациялы системаларды айтады. Көбікті газдың сұйықтықтағы концентрациялы эмульсиясы деп қарастыруға болады. Егер системада газдың концентрациясы аз болатын болса, онда оның көпіршіктері шар тәріздес болады да, өзара бірікпей сұйықтық көлемінде еркін қозғалыста болады. Мыс, қатты ағынды кран суын және жоғарғы қысымдағы көмір диоксиді мен қаныққан суды алатын болсақ, олар сүттей ақ түсті болып келеді, яғни бөгде бір бөлшектермен , жүзінділермен ластанғандай болып көрінеді. Ол қысымның төмендеуіне байланысты ерітіндіден бөлінетін газ көпіршіктері. Газ көпіршіктері эмульсия түзіп тез жіктеледі де, су тез арада мөлдірленеді. Бұл типтегі системаларды көбіктер деп атамай, жай ғана газдардың сұйықтықтағы эмульсиясы дейді. Нағыз көбіктерде газ фазасы система көлемінің негізгі бөлімін (98-99%) құрайды. Газ көпіршіктері сұйықтықтың өте жұқа қабатымен бөлінген көп қырлы формада болады. Көбік структурасы ұяшық типтес болады. Бұл типтегі көбіктер эмульсиялар сияқты тұрақсыз. Көбіктерде газ көпіршіктерімен сұйықтың жанасу беті өте үлкен болғандықтан және система тұрақты күйге келу үшін шектелу беті кішірейетіндіктен, олар тез бүлінеді, яғни тұрақсыз болады. Тұрақты көбік алу үшін системаға беттік энергияны кішірейтетін үшінші компонент-стабилизатор қосу керек. Көбіктің тұрақтылығын арттыратын заттарды көбік түзгіштер деп атайды. Көбік түзгіштер ретінде сабындар, жоғары молекулалы қосылыстар, фенол және т.б заттар пайдаланылады. Стабилизаторлар газ-ерітінді жанасу бетінде адсорбцияланып, механикалық берік және бағытталған молекулалар қабатын түзеді. Сондықтан көбіктердің тұрақтылығы артады.

Көбіктерді алудың бірнеше жолы бар. Мыс, қатты көбіктер: пенопласт, пенобетон, микроқуысты резина алу үшін кейбір пластикалық заттарға гидрокарбонаттар, мочевина немесе басқа заттар қосып 150°-180°С қыздырады. Қыздыру барысында су буының, азоттың, көміртек диоксидінің және сол сияқты т.б затардың бөлінуі нәтижесінде структурасы микроқуысты қатты көбіктер алынады. Беттік актив заттар қатысында сұйықтар арқылы газ жіберу, қатты шайқау, қайнату және т.б әдістермен сұйық көбіктер алуға болады.

Кейбір өндірістік процестерде көбіктің түзілуі (мыс, сабын, ашытқы, қант және т.б) қажетсіз. Көбікті жою үшін механикалық немесе физко-химиялық әдістер, эфирлер, спирттер, органикалық қышқылдар қолданылады.

Көбіктің алғашқы көлемінің осы көбікті түзу үшін жұмсалған көбік түзгіш ерітіндісі көлеміне қатынасын көбік еселігі деп атайды. Көбік еселігі көбік түзгіштің концентрациясы артқанда артады.