Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
:п>да (Ш.18)
ее0/
где г| ¦— вязкость среды; и0 — лииейиая скорость движения фаз; Е — напряженность электрического поля; и — удельная электропроводность среды; и — объемная скорость движения среды; / — сила тока.
Электрокинетический потенциал зависит от тех же факторов, что и толщина диффузной части ДЭС.
Работа 11. ИССЛЕДОВАНИЕ МОЛЕКУЛЯРНО-КИНЕТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ДИСПЕРСНЫХ СИСТЕМ
Цель работы: исследование распределения частиц дисперсной фазы по высоте при диффузионно-седиментационном равновесии; определение числа Авогадро.
Участие частиц дисперсной фазы в броуновском движении может отражаться на седиментации. При оседании частиц в гравитационном поле увеличивается их концентрация в нижних слоях, в результате чего возникает диффузионный поток, направленный противоположно потоку седиментации. Через определенное время может наступить диф-фузионно-седиментационное равновесие. Распределение частиц при равновесии в монодисперсной системе описывается гипсометрическим законом, который для частиц сферической формы радиусом г имеет вид
Г 4лг^ (р — р0) МА -]
^, = ^«р[--ЗНТ (й' ~ ^)] (ШЛ9>
где и \нг — частичная концентрация соответственно на высоте га4 и Л2; р и ро —¦ соответственно плотность дисперсной фазы и дисперсионной среды.
Таким образом, определив концентрацию частиц на высоте к\ и й2, радиус частиц г и зная плотность их и дисперсионной среды, можно рассчитать число Авогадро А/д.
Для исследования броуновского движения в ультрамикрогетероген-ных системах применяют ультрамикроскоп и микроскоп с сильным увеличением (X 1200—1800), позволяющим наблюдать частицы размером 0,3—1 мкм.
Концентрацию частиц, находящихся на определенной высоте в дисперсной системе после установления диффузионно-седиментационного равновесия, можно найти методом мгновенного фотографирования через микроскоп. На фотографии подсчитывают число частиц (число зафиксированных частиц должно быть достаточно большим).
Фотографирование можно заменить визуальными наблюдениями. Для этого следует уменьшить поле зрения микроскопа с помощью диафрагмы, так чтобы видно было лишь несколько появляющихся и затем исчезающих частиц, которые можно быстро сосчитать. Если сделать такие подсчеты много раз (через определенные промежутки времени) и суммировать найденные значения, то получается такой же результат, как и при мгновенном фотографировании.
79
При больших увеличениях глубина резкости микроскопа очень мала, поэтому найденные суммарные значения чисел частиц пропорциональны концентрации их на соответствующих высотах в золе.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы: Микроскоп МИН-8 с осветителем.
Стеклянная кювета (предметное стекло с выемкой глубиной -— 0,17 мм).
Предметные и покровные стекла. Пипетки емкостью 1 и 5 мл. Колба емкостью 50 мл. Воронка для фильтрования. Бумажный фильтр. Секундомер.
2 %-ный раствор канифоли в этиловом спирте. Парафин.
В качестве исследуемой дисперсной системы используют золь канифоли в воде. Его получают методом физической конденсации при замене растворителя, для этого приливают 5 мл раствора канифоли в спирте по каплям к 25 мл воды при энергичном перемешивании. Образуется полидисперсный опалесцирующий золь с отрицательно заряженными частицами, имеющими сферическую форму. Грубодисперсные1 частицы отделяют, пропуская золь через бумажный фильтр, смоченный водой.
В работе можно использовать также золи канифоли, близкие к монодисперсным, которые получают фракционированием с помощью последовательного центрифугирования.
В кювету вносят пипеткой емкостью 1 мл несколько капель золя канифоли и закрывают сверху покровным стеклом. Необходимо следить за тем, чтобы в кювете не было пузырьков воздуха. Для предотвращения высыхания золя на края покровного стекла наносят тонкий слой теплого парафина, предварительно удалив выдавленные капли! золя фильтровальной бумагой.
В микроскоп устанавливают объектив с увеличением X 90 и окуляр X 8. На столик микроскопа помещают кювету с золем и включают осветитель. На поверхность покровного стекла кюветы наносят каплю иммерсионной жидкости, в которую погружают линзу объектива. Осторожно фокусируют до появления в поле зрения микроскопа частиц канифоли. Заменяют окуляр на X 15 и наблюдают броуновское движение частиц.
Устанавливают рабочий окуляр X 20, в котором имеется непрозрачная диафрагма из тонкой фольги. В центре диафрагмы сделано отверстие небольшого диаметра (прокол тонкой иглой для уменьшения поля зрения).
При постоянной высоте Ар которую фиксируют по делениям на барабане микрометрического винта, подсчитывают число частиц, находящихся в поле зрения микроскопа в данный момент времени наблюдения через каждые 5 с. Интервал времени между подсчетами фиксируется по секундомеру. Такие подсчеты при данной высоте проводят не
80
Таблица III. 1. Результаты определения числа частиц в дисперсной системе
Высота. Число частиц в поле зрения Суммарное число частиц
мкм
*; 2, 1, 4, 1, 0, 2, 3, 0 . . .
h2 4, 3, 1, 6, 4, 3, 1, 5 .
менее 150 раз. Затем с помощью микрометрического винта изменяют наблюдаемую высоту на 40—60 мкм. При новой высоте h'2 проводят
