Nr ćwiczenia 9	Temat: Układy koloidalne	Wykonano 15.12. 1999
Wydział WNiG / I rok	Imię i Nazwisko	Grupa IV / VI
Data oddania 4.01.2000	Uwagi prowadzącego	Ocena:

Układy koloidalne

Układy koloidalne są to układy dwufazowe często dwuskładnikowe o wyglądzie układów jednofazowych. Składnik w fazie ciągłej nazywamy ośrodkiem rozpraszającym lub dyspersyjnym, a drugi w postaci rozproszonej - składnikiem rozproszonym lub fazą rozproszoną. Faza ta składa się z cząsteczek o wymiarach od 1nm do 100nm, często nawet do 500nm. Jeżeli cząstki te mają jednakową wielkość to układ nazywamy monodyspersyjnym, jeżeli są różne to polidyspersyjnym.

Najbardziej znane są układy z ośrodkiem dyspersyjnym ciekłym. Są to roztwory koloidale lub lizole albo krótko zole. Dzieli się je na:

• hydrozole

• organozole

• areozole

Roztwory koloidalne dzielimy często na liofobowe i liofilowe ( gdy w ośrodku

rozpraszającym jest woda na hydrofoby i hydrofile).

W układach koloidalnych, których wymiary cząstek są mniejsze od połowy długości fali padającego światła obserwuje się zjawisko rozpraszania światła, zachodzące wskutek uginania się fal świetlnych. Obserwując z boku naczynie z roztworem koloidalnym widzimy smugę spowodowaną przechodzeniem promieni świetlnych. Zjawisko to nazywane jest efektem Tyndalla. Efekt ten jest wykorzystywany w nefelometrii - w której porównujemy natężenie światła rozproszonego przez zawiesinę o znanym stężeniu z natężeniem światła przechodzącego przez zawiesinę o znanym stężeniu. Pozwala to na określenie nieznanego stężenia.

W budowie koloidów hydrofobowych wyróżniamy cząstkę koloidalną lub inaczej granulę, jądro cząsteczki, a całość czyli granulę i antyjony nazywa się micelą.

Układ koloidalny można doprowadzić do destrukcji przez:

• dysolucję - czyli zwiększenie stopnia dyspersji

• koagulację - czyli zmniejszenie stopnia dyspersji

Cząstki koloidalne łączą się w większe agregaty i wypadają z roztworu w postaci zawiesiny lub osadu. Koagulację zolu można wywołać:

• przez dodatek elektrolitów lub nieelektrolitów

• przez działanie mechaniczne

• przez zmiany temperatury

• przez działanie prądem

• przez długotrwałą dializę

Koagulacja zawsze towarzyszy starzeniu się koloidów. Czynnikami warunkującymi trwałość koloidów są: ładunek elektryczny, solwatacja albo hydratacja cząstek.

Trwałość koloidów charakteryzuje tzw. wartość koagulacyjna czyli najmniejsze stężenie elektrolitu, wystarczające by w określonym czasie nastąpiła koagulacja zolu. Wartość koagulacyjna jest tym mniejsza, im wyższa jest wartościowość jonu elektrolitu o znaku przeciwnym. Prawidłowość ta jest nazywana regułą Hardy-Schultzego.

Układy koloidalne wykazują także własności elektryczne. Własności te najlepiej obrazuje doświadczenie F. Reussa.

Doświadczenie to pokazuje wędrowanie cząsteczek koloidalnych pod wpływem pola elektrycznego. Nosi to nazwę elektroforezy (katoforeza lub anaforeza). Przepływ cieczy w układzie kapilarnym jaki powstał w tym doświadczeniu nazywa się elektroosmozą.

Zjawiska elektrokinetyczne (elektroosmoza i elektroforeza) są wykorzystywane w praktyce do odwadniania materiałów wilgotnych oraz oczyszczania koloidów i zawiesin.

Ćwiczenie 1

a) oznaczenie wartości koagulacji zolu uwodnionego Fe (OH)₃ jonami chlorowymi Cl^-

Do pięciu probówek wlano po 1, 3, 5, 7, 9 cm³ roztworu chlorku potasu o stężeniu 1,25 mol/dm³. Następnie dopełniono probówki wodą destylowaną do objętości 10 cm³.

Do pięciu następnych probówek wlano po 10 cm³ zolu uwodnionego tlenkiem żelaza III

Do probówek zawierających różne stężenia roztworu KCl wprowadzono przygotowany roztwór zolu. Po wymieszaniu pozostawiono probówki na statywie na ok. 15 min. Po upływie tego czasu należało stwierdzić w których probówkach nastąpiła koagulacja.

Wartość koagulcyjną można obliczyć ze wzoru:

[mol/dm³]

X - stężenie wywołujące koagulację

V₁ - ilość cm³ 1,25 molowego roztworu KCl, w którym jeszcze nie stwierdzono koagulacji

V₂ - ilość cm³ 1,25 molowego roztworu KCl, w którym nastąpiła koagulacja

C_{m -} stężenie molowe roztworu KCl w mol/dm³

b) oznaczenie wartości koagulacyjnej zoli uwodnionego Fe(OH)₃ jonami siarczanowymi (VI) SO₄^2-

Do pięciu probówek wlano z biurety po 1, 3, 5, 7, 9 - 0,0025 molowego roztworu K₂SO₄ - dalej postępowano jak w p.pn. a).

Wartość koagulacyjną dla jonów siarczanowych (VI) można obliczyć posługując się powyższym wzorem ale po uwzględnieniu stężenia molowego siarczanu (VI) potasu.

Obliczenia i wnioski:

a)

=
mol/dm³

b)

=
mol/dm³

Powyższe wyniki obliczeń obrazują wynik przeprowadzonego doświadczenia. W tym przypadku wartość koagulacyjna zależała zarówno od stężenia jak i rodzaju jonów uwadniających Fe(OH)₃.

Chemia ogólna i nieorganiczna - laboratorium Przemysław Rajs

1

---