Wydział Geoinżynierii Wrocław, 26 marca 2010
Górnictwa i Geologii
Politechniki Wrocławskiej
CHEMIA
Sprawozdanie z ćwiczenia
pt. „Stan koloidalny materii”
Karolina Gemza
grupa: piątek, godz.8:30
rok I
WPROWADZENIE
Koloidy, inaczej nazwane układami dyspersyjnymi, są układami cząstek o wymiarach 1-500 nm rozproszonych w innej substancji- gołym okiem są substancjami jednorodnymi pomimo tego, że ich cząsteczki w rzeczywistości nie są ze sobą połączone. Na podstawie dwuskładnikowości koloidów można wyróżnić dwie fazy- rozpraszającą, inaczej ośrodek dyspersyjny oraz rozproszoną. W zależności od tego jaki stan (stały, ciekły bądź gazowy) przyjmują obie fazy układowi koloidalnemu nadajemy różną nazwę a najczęściej spotykanymi są zole- koloidy o ciekłym ośrodku dyspersyjnym. Koloidy ogółem możemy otrzymać metodami dyspersyjnymi lub kondensacyjnymi. Te pierwsze polegają na rozdrabnianiu cząstek natomiast drugie na łączeniu w większe zespoły (Atkins, 2007).
Koloidy liofilowe mają duże powinowactwo względem rozpuszczalnika natomiast liofobowe zachowują się odwrotnie. Kiedy obie fazy koloidów mają zdolność łączenia się następuje zjawisko solwatacji- wtedy stabilizuje się faza rozproszona koloidów liofilowych. Ładunek elektryczny odpowiada za stabilizację w układach koloidów liofilowych (Wróbel, 2010).
Układy koloidalne wykazują różne właściwości. O właściwościach mechanicznych świadczą ruchy Browna występujące wyraźnie w koloidach liofobowych. Efekt Tyndalla to dowód na istnienia właściwości optycznych. Niektóre roztwory koloidalne mają zdolność absorpcji światła, zmieniając barwę w zależności od możliwości pochłaniania światła. Układy dyspersyjne wykazują także właściwości elektryczne co jest ściśle związane z ładunkiem elektrycznym cząstek- różnym w zależności od środowiska otaczającego. Koloidy liofobowe mogą działać ochronnie na liofilowe w stosunku do elektrolitów (Wróbel,2010).
CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA:
Otrzymywanie zawiesiny koloidalnej przez dyspergowanie.
Metodyka
Do dwóch probówek zawierających ok.5 cm 3 wody destylowanej dodano 0,1g hematytu. Do jednej z nich dodano parę kropel wody natomiast do drugiej NaOH, wstrząśnięto. Obie próbki obejrzano pod mikroskopem.
1.2. Obserwacje:
W przypadku pierwszej probówki zaobserwowano, że cząsteczki układają się równomiernie, widoczne są ruchu cząsteczkowe. Natomiast w drugiej probówce cząsteczki połączyły się w większe agregaty. Zaobserwowano w próbce z drugiej probówki że agregaty mają kształt zbliżony do kulistego.
1.3. Interpretacja
1.4. Wnioski
2. Otrzymywanie emulsji oleju w wodzie. Koloidy ochronne.
Metodyka
Do dwóch probówek o objętości 10 cm3 dodano wodę destylowaną oraz kilka kropel jadalnego oleju. Do jednej z nich dodatkowo dodano jeszcze kilka kropel detergentu w postaci płynu do mycia naczyń.
Obserwacje
Zaobserwowano że w próbówce bez dodatku płynu do naczyń roztwór mimo wstrząśnięcia szybko uległ rozwarstwieniu, tak, że znów można było zauważyć dwie warstwy: oleju (na powierzchni) i wody. W drugiej probówce proces rozdzielania warstw przebiegał znacznie dłużej.
2.3. Interpretacja
2.4. Wnioski
3. Otrzymywanie roztworów koloidalnych przez kondensację.
3.1. Otrzymywanie roztworu koloidalnego wodorotlenku żelazowego w wyniku hydrolizy jego soli.
3.1.1Metodyka:
Do zlewki zawierającej 20 cm3 wody destylowanej ciągle ogrzewanej dodano kroplami przy ciągłym mieszaniu FeCl3. Roztwór znów ogrzewano i gotowano przez około 2 minuty
3.1.2. Obserwacje:
Kolor substancji jaki uzyskano przypomina rdzawo-brunatny o trochę mętnej strukturze.
3.1.3. Interpretacja
3.1.4. Wnioski
3.2. Otrzymywanie koloidalnego roztworu siarki.
3.2.1. Metodyka
Do probówki zawierającej 1 cm3 roztworu tiosiarczanu sodu Na2S2O3 dodano 1 cm3 roztworu kwasu siarkowego uzyskując roztwory o stężeniu 1 kmol/m3. Próbówkę podgrzano w łaźni wodnej.
3.2.2. Obserwacje
Roztwór przybrał kolor jasno-żółty podczas gotowania. Zaobserwowano wytrącenie się osadu siarkowego w roztworze
3.2.3. Interpretacja
3.2.4. Wnioski
4. Koagulacja roztworów koloidowych.
4.1. Koagulacja zolu wodorotlenku żelaza wskutek działania elektrolitów.
4.1.1. Metodyka
Do czterech próbówek z zawartością 2 cm3 wodorotlenku żelaza dodano kolejno: 2 cm3 NaCl, do drugiej tyle samo Na2SO4 , do trzeciej nasyconego roztworu NaCl. Czwarta została zachowana do późniejszego porównania.
4.1.2. Obserwacje
Zaobserwowano różne zmętnienie w każdej z próbówek w stosunku do próbówki porównawczej. Największe zmętnienie wystąpiło w próbówce zawierającej nasycony roztwór NaCl i było ono znaczne w stosunku do próbówki wyjściowej. W próbówce pierwszej z NaCl również wystąpiło zmętnienie ale nie tak duże jak w trzeciej, jednakże widoczne. W próbówce z Na2SO4 zmętnienie prawie wcale nie wystąpiło.
4.1.3. Interpretacja
4.1.4. Wnioski
4.2. Koagulacja zolu siarczku miedzi pod wpływem ogrzewania.
4.2.1. Metodyka
Do próbówki z 1cm3 CuSO4 o stężeniu 0,05kmol/m3 dodano 3cm3 AKT i kilka kropel roztworu HCl o stężeniu 2kmol/m3. W łaźni wodnej z wrzącą wodą ogrzewano próbówkę przez 3 minuty.
4.2.2. Obserwacje
Roztwór z jasnej barwy pod wpływem temperatury zmienił kolor na bardzo ciemny zielonoczarny.
4.1.3. Interpretacja
4.1.4. Wnioski
5. Powstawanie żelu kwasu krzemowego.
5.1. Metodyka
Do próbówki zawierającej 2cm3 kwasu solnego dodano 2 cm3 dziesięcioprocentowy roztwór krzemianu sodu.
5.2. Obserwacje
Zaobserwowano zjawisko przechodzenia zolu w żel. Substancja w próbówce zmieniła strukturę na galaretowatą
5.3. Interpretacja
5.4. Wnioski
6. Właściwości mechaniczne koloidów i koloidów skoagulowanych.
6.1. Metodyka
Sączeniu przez bibułę filtracyjne poddano roztwór koloidalny z wodorotlenku żelaza próbówka nr 4 z doświadczenia 4.1. oraz skoagulowaną zawiesinę wodorotlenku żelaza- próbówka nr 3 z tego samego doświadczenia.
6.2. Obserwacje
Przesącz powstały ze skoagulowanej zawiesiny wodorotlenku żelaza był bardziej mętny niż przesącz roztworu koloidalnego wodorotlenku żelaza. Przesącz z probówki nr 4 był ciemniejszy.
6.3. Interpretacja
6.4. Wnioski
LITERATURA CYTOWANA
Atkins P.W., 2007. Chemia fizyczna, W: Makrocząsteczki i Koloidy, rozdział 23,s.680-685
Wróbel, B., 2010. Stan koloidalny materii. Instrukcja do ćwiczeń z chemii, strona internetowa http://www.minproc.pwr.wroc.pl/zpkio/student/instr/instrchem.html