Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Порог быстрой коагуляции находят- по пороговому объему электролита Ук (мл), при котором оптическая плотность золя достигает максимального значения, а при дальнейшем добавлении электролита не изменяется (рис. 47). Значение ск рассчитывают по формуле
ск = —у— - (VI. 7)
где г,., — концентрация введенного электролита, моль/л; V — объем золя, мл.
Для предотвращения агрегации частиц и защиты гидрозолей и гидросуспензий от коагулирующего действия электролитов применяют высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ, растворимые в воде, например белки, мыла, крахмал, декстрин. Их стабилизирующее действие основано на образовании на поверхности частиц дисперсной фазы адсорбционных гелеобразных пленок и связано как с уменьшением межфазного натяжения, так и со структурно-механическими свойствами поверхностных слоев.
Защитная способность полимеров или ПАВ относительно выбранного золя характеризуется защитным числом 5 — количеством вещества, требуемого для стабилизации единицы объема золя. Защитное число 5, как и порог коагуляции ск, определяют методом турбидиметрии. Защитное число 5 (г/л золя) вычисляют по уравнению
где г„— концентрация раствора стабилизатора, г/л; Узлш -- объем раствора стабилизатора, необходимый для предотвращения коагуляции золя, мл.
164
Значение 1/3ащ соответствует объему стабилизатора в золе, содержащем пороговый объем Ук электролита, при котором на кривой зависимости ?> = /(1/ст) появляется нижний горизонтальный участок (рис. 48).
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Фотоэлектрйколориметр типа^ФЭК-56М. Электрическая плитка. Коническая колба емкостью 250 мл. Пробирки емкостью 20 мл.
Бюретки емкостью 25 мл и градуированные пипетки.
2 %-ный (масс.) раствор хлорида железа (III).
0,00125 М раствор сульфата натрия.
0,5М раствор ацетата натрия.
0,01 %-ный (масс.) раствор желатины.
Для получения гидрозоля Ре(ОН)3 в колбу с 250 мл кипящей дистиллированной воды наливают 10 мл раствора хлорида железа. Образовавшийся золь, красно-коричневого цвета, охлаждают до комнатной температуры.
Далее исследуют коагуляцию золя гидроксида железа при введении в него растворов сульфата натрия или ацетата натрия путем измерения оптической плотности полученных систем.
В 10 пробирок наливают по 10 мл золя, воду и электролит (раствор Ма2504 или СН3СООЫа) в следующих объемах: *~"
Номер пробирки 23 456789 10
Объем воды, мл . . . 10,0 9,0 8.5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0 5,5 5,0 Объем электролита
Уэл, мл ...... 0 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 • 5.0
165
Таблица VI. 1. Результаты исследования коагуляции золя гидроксида железа оптическим методом
Объем электролита Уэл, мл Оптическая плотность золя D
электролит ЫаСНзСОО электролит Na2SC>4
Электролит вводят в каждую пробу золя за 2—4 мин непосредственно перед измерением ее оптической плотности.
Измеряют оптическую плотность золя в каждой колбе с помощью фотоэлектроколориметра с применением светофильтра № 8 или № 9. Методика измерения оптической плотности приведена в работе 17.
Полученные данные записывают в таблицу (см. табл. VI. 1).
Строят график зависимости ?) = /(УЭл) для Ыа2504 и СН3СОСШа, по нему находят пороговые объемы электролита Ук, вызывающие быструю коагуляцию золя, и по формуле (VI. 7) рассчитывают значения ск. Сравнивают найденные значения ск для Ыа2504 и СН3СООЫа и объясняют их в соответствии с правилом Шульце — Гарди [законом Дерягина — Ландау, см. уравнение (VI. 6)].
Затем определяют защитное число полимера — желатины относительно золя Ре(ОН)3. Для этого готовят 10 проб, наливая в пробирки золь и растворы в следующем объеме и последовательности:
Номер пробирки .... / 2 3 4 5 6 7 Объем золя, мл ... . Ю 10 10.10 10 10 10 Объем ВОДЫ, МЛ . . .
10
9 10
10 10
(/>До 2jS мл^читывгГя обт*ем?Г зойя, р^сдвора, желатины / ''''' и электролита ^ f - •
Объем раствора желатины Кг, мл..... 5,0 4,0
Объем электролита, мл
э^ед^ролита
3,5 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 в объеме, соответствующем VK
0,5
Как и при исследовании коагуляции, общий объем проб должен быть одинаковым и составлять 20 мл. Электролит-коагулятор добавляют через 10—15 мин после введения желатины (для адсорбции желатины на частицах золя). Оптическую плотность золя измеряют через 3—5 мин после введения электролита. Значения Д записывают в таблицу (см. табл. VI. 2).
Строят график зависимости ?> = /(Уст). Находят объем раствора желатины Узащ, необходимый для предотвращения коагуляции золя, и по формуле (VI. 8) рассчитывают защитное число 5.
Таблица VI. 2. Экспериментальные данные для определения защитного числа желатины
пробирки Объем раствора желатины VcT, мл Оптическая плотность золя D
166
Работа 27. ИССЛЕДОВАНИЕ КИНЕТИКИ КОАГУЛЯЦИИ ЛАТЕКСОВ
Цель работы: изучение кинетики коагуляции латексов электролитами с одно- и двухвалентными катионами; определение порога быстрой и медленной коагуляции; расчет фактора стабильности и энергетического барьера отталкивания; расчет константы скорости быстрой коагуляции и сравнение ее значения с теоретической величиной.
