Лабораторная № 11 Тема: Поверхностные явления. Адсорбция

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: наблюдать вытеснение с поверхности поглотителя одного вещества другим и влияние растворителя на адсорбцию. Сравнить различную адсорбируемость катионов тяжелых и легких металлов.

ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ: пробирки; воронки; ступка с пестиком. Активированный уголь; 0,05 % Pb(NO₃)₂; р-р K₂Cr₂O₇; 2 н HCl; 2 н NaOH; 0,02 н Ca(NO₃)₂; водный и спиртовой растворы фуксина; 0,05% метиленовый синий;, сульфата меди, берлинской лазури, эозин (флуоресцеин), шерстяные нитки каолин.

Опыт 1. Адсорбция из растворов, содержащих ионы свинца.

В две пробирки наливают до половины их 0,05 % раствор Pb(NO₃)₂. В одно из них раствором K₂Cr₂O₇ осаждают желтый PbCrO₄. Во вторую пробирку прибавляют около 1г активированного угля и закрывают ее пробкой; после 3-минутного встряхивания отфильтровывают раствор в чистую пробирку и убеждаются (проба с K₂Cr₂O₇) в отсутствии ионов Pb²⁺ в растворе.

Опыт 2. Избирательная адсорбция кислых и основных красок каолином.

В пробирку вливают по 2 мл разб-х р-ров эозина и метиленового синего, вносят около 0,2 г каолина, взбалтывают и фильтруют. Метиленовый синий адсорбируется, а эозин не адсорбируется каолином.

Вопросы для самопроверки

1. В чем проявляется особенность поверхностного слоя на границе раздела фаз? Что такое адсорбция?

2. Какие вещества называют поверхностно- активными?

3. Каково строение молекулы ПАВ?

Тема: Получение коллоидных растворов

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Освоение методики получения золей. Построение формул мицелл полученных золей.

ПРИБОРЫ И РЕАКТИВЫ. 1. Электрическая плитка. 2. Набор мерных пипеток 2 см³, 5 см³,10 см³. 3. Стаканы 100 см³, 150 см³, 250 см³. 4. Мерный цилиндр 100 см³. 5. Воронки для фильтрования. 6. Бумажный фильтр. 7. 1% К₂СО₃ (в капельнице), 1,5% КМnО₄, конц. NH₃, 1% Na₂S₂O₃, 20% K₄Fe(CN)₆, FeCl₃ насыщенный на холоде и насыщенный при t = 25°С, 10% CuSO₄, 1,7% KI, 1,2% КВr, 20% (NH₄)₂CO₃, 30%, 0,05 моль/дм³ Н₂С₂О₄, 2% СuС1₂, 1% (NH₄)₂CO₃, 0,1% CoSO₄,10%-ный раствор канифоли в спирте (в капельнице), насыщенные при t = 25°C раствор серы в ацетоне и раствор парафина в спирте.

порядок выполнения работы.

Все опыты проводят, используя только тщательно вымытую посуду. Полученные золи сохраняют до конца работы и выливают только с разрешения преподавателя.

Опыт 1. Золь диоксида марганца.

Восстановление соли марганца (КМnО₄) ведут при по­мощи аммиака. Для этого 5 см³ 1,5% -ного раствора КМnО₄ нагревают до кипения и в течение примерно 15 мин вводят небольшими порциями (приблизительно по 0,5 см³) 5 см³ концентрированного раствора аммиака. Образуется красно-коричневый золь МnО₂.

Опыт 2. Золь диоксида марганца.

Соль марганца восстанавливают тиосульфатом натрия. Для этого 5 см³ 1,5%-ного раствора КМnО₄ разбавляют водой до 50 см³. В разбавленный раствор вводят по каплям 1,5-2 см³ 1%-ного раствора Na₂S₂O₃. Образуется вишнево-красный золь МnО₂.

Опыт 3. Золь берлинской лазури с отрицательно заряженными частицами.

0,5 см³ 20%-ного раствора K₄[Fe(CN)₆] разбавляют водой до 100 см³. К разбавленному раствору добавляют 1 каплю насыщенного раствора FeCl₃. Образуется прозрачный синего цвета золь берлинской лазури. От двух капель раствора FeCl₃ золь еще больше синеет.

Опыт 4. Золь берлинской лазури с положительно заряженными частицами.

0,1 см³ насыщенного на холоде раствора FeCl₃ вводят в 100 см³ воды. В разбавленный раствор вводят при взбалтывании 1 каплю 20% -ного раствора K₄[Fe(CN)₆]. Образуется золь берлинской лазури синего цвета.

Опыт 5. Золь Cu₂[Fe(CN)₆].

0,5 см³ 20%-ного раствора K₄[Fe(CN)₆] разбавляют до 100 см³ водой. В разбавленный раствор прибавляют 3-4 капли 10% -ного раствора CuSO₄ при взбалтывании. Образуется красно-бурого цвета золь Cu₂[Fe(CN)₆].

Опыт 6. Золь Co₂[Fe(CN)₆].

2 см³ 20% -ного K₄[Fe(CN)₆] разбавляют водой до 100 см³. В этот раствор медленно при взбалтывании вводят 6-7 см³ 0,1%-ного раствора CoSO₄ (СоCl₂). Образуется зеленого цвета золь Co₂[Fe(CN)₆].

Опыт 7. Золь гидроксида железа (III).

К 100 см³ кипящей воды прибавляют 3-4 капли насыщенного раствора FeCl₃. При этом энергично протекает гидролиз хлорида железа и появляющиеся молекулы гидроксида железа конденсируются в коллоидные частицы. Образующийся золь гидроксида железа имеет вишнево-коричневый цвет.

Опыт 8. Золь серы.

К 50 см³ воды добавляют при взбалтывании 1 см³ насыщенного (без нагревания) раствора серы в ацетоне (из капельницы). Образуется голубовато-белый золь серы в воде с отрицательно заряженными коллоидными частицами.

Опыт 9. Золь парафина.

К 50 см³ воды добавляют (из капельницы) при взбалтывании 1 см³ насыщенного (без нагревания) раствора парафина в этаноле. Получается опалесцирующий золь парафина в воде с отрицательно заряженными коллоидными частицами.

Опыт 10. Золь берлинской лазури.

1,5 см³ 20%-ного раствора K₄[Fe(CN)₆] разбавляют во­дой до 100 см³ и прибавляют 5 капель насыщенного раствора FeCl₃. Выпадает осадок берлинской лазури, который переносят на фильтр, промывают водой и заливают на фильтре 0,05 моль/дм³ раствором щавелевой кислоты. Осадок быстро пептизируется щавелевой кислотой, через фильтр проходит золь берлинской лазури.

Опыт 11. Золь Cu₂[Fe(CN)₆].

Смешивают 1 см³ 20% -ного раствора K₄[Fe(CN)₆] с 5 см³ 2%-ного раствора СuС1₂. Выпадает осадок железосинеродистой меди. Осадок переносят на воронку с бумажным фильтром, промывают водой, переносят в колбу и заливают 1%-ным раствором (NH₄)₂C₂O₄. При взбалтывании по­лучается красно-бурый золь Cu₂[Fe(CN)₆].

Опыт 12. Золь берлинской лазури.

Получают осадок берлинской лазури добавлением к 5 каплям насыщенного раствора FeCl₃ одной капли 20%-ного раствора K₄[Fe(CN)₆]. Осадок слегка размешивают палочкой и разбавляют большим объемом воды. Получается синий золь берлинской лазури.

Опыт 13. Золь Cu₂[Fe(CN)₆].

Получают осадок Cu₂[Fe(CN)₆] добавлением 1 см³ 20% -ного раствора K₄[Fe(CN)₆] к 5 см³ 2% -ного раствора СuС1₂. Осадок переносят на фильтр и промывают водой. Вначале фильтрат бесцветен, затем медленно переходит в красно-бурый золь.

Определение знака заряда коллоидных частиц. Знак заряда коллоидных частиц в окрашенных золях можно определить методом капиллярного анализа. Метод основан на том, что целлюлозные стенки капилляров фильтровальной бумаги заряжаются отрицательно, а пропитывающая бумагу вода положительно. Если на листок бумаги нанести каплю исследуемого золя, то частицы, заряженные положительно, адсорбируются на стенках капилляров, поэтому золь с положительными частицами дает окрашенное в центре и бесцветное по краям пятно. Золь с отрицательно заряженными частицами, не адсорбирующимися на стенках капилляров, образует равномерно окрашенное пятно.

Форма отчета. Отчет должен содержать название и описание цели работы, описание методики проведения опытов, уравнения химических реакций и формулы мицелл получаемых золей, вывод.