Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Рассчитывают объемную скорость электроосмотического переноса дисперсионной среды:
г, = у/тср (111.43)
где V — объем дисперсионной среды.
Используя найденные значения и, по уравнению (III. 18) рассчитывают электрокинетический потенциал для исследуемых систем (при данных концентрациях электролита поправкой на поверхностную проводимость можно пренебречь). Экспериментальные и расчетные данные записывают в таблицу (см. табл. III. 8).
По полученным данным строят график зависимости ^-потенциала (с учетом его знака) от концентрации электролита и объясняют ее.
Работа 16. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ ЗОЛЯ ГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА МЕТОДОМ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА
Цель работы: определение изоэлектрической точки золя гидроксида железа методом электрофореза; исследование влияния высокомолекулярных соединений на изоэлектрическую точку.
Частицы дисперсной фазы, находящиеся в жидкой дисперсионной среде, в зависимости от состава раствора могут иметь на своей поверхности положительный или отрицательный электрический заряд.
7*
99
С изменением концентрации потенциалобразующих ионов меняется величина заряда поверхности и значение электрокинетического потенциала. При определенном составе раствора может быть достигнуто изо-электрическое состояние, при котором отсутствует заряд на поверхности и электрокинетический потенциал равен нулю.
В дисперсных системах, где потенциалобразующими ионами являются ионы Н+ и ОН~, изоэлектрическому состоянию соответствует определенное значение рН среды, которое называется изоэлектрической точкой. Изоэлектрическая точка рНиэт зависит от кислотно-основных свойств вещества дисперсной фазы. Для большинства гидрозолей гидр-оксидов (кремния, титана, железа, алюминия и др.) рНиэт определяется соотношением констант равновесия реакций отщепления и присоединения протона Н+:
МОН МСГ + Н+ и МОН + Н+ МОН+
[мо^][н+] [мои?]
К.1 =- и Кг =---р—хт-
[МОН] [МОН] [н+]
МОН — группа поверхностного слоя гидроксида, например =8ЮН.
Поверхность дисперсной фазы электронейтральна, если [МО~] =
= [МОН2~]-Из приведенных уравнений для изоэлектрической точки следует соотношение рН„эт = 1/2(рК'1 — р/Сг). Следовательно, чем менее кислыми свойствами обладает вещество и соответственно поверхностный слой в каком-либо растворителе, тем больше значение его изоэлектрической точки. Для гидрозоля диоксида кремния рНиэт « 2, а для золя гидроксида алюминия 9,4.
Частицы гидрозоля диоксида кремния, имеющие положительный заряд при рН < 2, перемещаются в процессе электрофореза к катоду, а при рН > 2 — к аноду. Таким образом, изоэлектрическая точка может быть найдена по экспериментальной зависимости электрофоретической скорости частиц золя от рН среды. Изоэлектрической точке соответствует то значение рН, при котором электрофоретическая скорость и электрокинетический потенциал равны нулю.
Изоэлектрическая точка золя может быть изменена в результате адсорбции на поверхности частиц полнамфолитов (ПАВ или высокомолекулярных соединений). Поскольку при значениях рН среды, близких к изоэлектрической точке, золи, как правило, становятся неустойчивыми, адсорбционное модифицирование поверхности частиц часто применяют для защиты их от коагуляции. При такой стабилизации поверхность частиц приобретает свойства адсорбата. При этом заряд частиц и изоэлектрическая точка зависят не только от природы стабилизатора, но и концентрации электролитов.
При использовании в качестве модификаторов поверхности белков частицы золя в кислой среде вследствие диссоциации основных групп белка (диссоциация кислотных групп подавлена) приобретают положительный заряд. В щелочной среде, когда диссоциируют преимущественно карбоксильные группы белка, частицы золя заряжены отрицательно. При значениях рН, отвечающих изоэлектрической точке белка, электрофоретическая подвижность золя равна нулю.
100
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Стенд с четырьмя электрофоретическими трубками. рН-метр типа рН-340 Колонка с анионитом.
Конические колбы емкостью 100 и 500 мл.
Мерный цилиндр емкостью 50 мл.
Пипетки емкостью 1 и 5 мл.
2%-ный (масс.) раствор РеС13.
0,02 и 0,2 М растворы ЫаОН.
0,02 М раствор НС1.
0,05 %-ный (масс.) раствор желатины.
Синтезируют и очищают 400 мл золя гидроксида железа (см. описание работы 14).
В колбы /—4, соответствующие номерам электрофоретических трубок емкостью 100 мл, наливают из мерного цилиндра по 50 мл очищенного золя и при перемешивании добавляют раствор щелочи:
Колба / 50 мл золя
Колба 2 50 мл золя + 0,4 мл 0,02 М раствора №ОН
Колба 3 50 мл золя + 3,5 мл 0,02 М раствора ШОН
Колба 4 50 мл золя + 1 мл 0,2 М раствора ГЧаОН
С помощью прибора рН-340 измеряют рН приготовленных растворов. В других четырех колбах емкостью 100 мл готовят контактные жидкости, добавляя указанное выше количество щелочи к 50 мл воды. Приготовленными растворами заполняют электрофоретические трубки (см. порядок выполнения работы 14) и проводят электрофорез в течение 30 мин. Результаты измерений и расчетов записывают в таблицу (см. табл. III. 7 в работе 14). По полученным данным строят график зависимости ^-потенциала от рН и определяют рНИЭт.
