Wydział Geoinżynierii

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

CHEMIA

Sprawozdanie z ćwiczenia

pt. „Stan koloidalny materii”

grupa:

rok:

1. Wprowadzenie

Stan koloidalny jest stanem skupienia materii, w którym wyróżnia się 2 fazy: rozpraszającą (ośrodek dyspersyjny) i rozproszoną. Charakteryzuje się niskim stopniem rozdrobnienia (drobiny rozproszone od 1 do 500nm. Koloidy mogą być 1-składnikowe (izo-dyspersyjne) lub kilkuskładnikowe (poli-dyspersyjne). Ośrodkiem dyspersyjnym może być zarówno gaz, ciecz jak i ciało stale - niemożliwe jest jedynie tworzenie koloidów w których gaz rozproszony jest z gazie, gdyż mieszają się ze sobą cząsteczkowo.

Koloidy otrzymuje się na 2 podstawowe sposoby: przez dyspersje i kondensacje. Metody dyspersyjne polegają na rozdrobnieniu cząstek do odpowiednio małych wymiarów, natomiast metody kondensacyjne polegają na łączeniu się cząsteczek w większe zespoły, aby mogły osiągnąć rozdrobnienie koloidalne. Jeśli ośrodek rozpraszający łatwo łączy się z fazą rozproszoną koloid jest liofilowy, jeśli nie- liofobowy. Koloidy liofobowe stabilizuje często ładunek elektryczny.

Cząstki koloidalne adsorbują jony, przez co na ich powierzchni powstaje ładunek elektryczny. W ten sposób powstaje warstwa elektryczna złożona z 2 powłok: wewnętrznej i zewnętrznej. Znak ładunku na powierzchni cząstki nie jest cecha charakterystyczna, zależy od środowiska.

2. Otrzymywanie zawiesiny koloidalnej przez dyspergowanie i jej stabilność

2.1. Przebieg doświadczenia

Do dwóch probówek zawierających 5 cm³ wody destylowanej dodano około 0,1g hemtatytu i silnie wstrząśnięto. Następnie do pierwszej probówki dodano parę kropel wody, a do drugiej parę kropel NaOH o stężeniu 0.1 kmol/m³ i silnie wstrząśnięto. Z zawartości obydwu probówek zrobiono preparaty i umiejscowiono pod mikroskopem.

2.2. Obserwacje

Zawartość pierwszej probówki przybrała kolor czerwony oraz można dostrzec , iż stabilność jest rzadka. Koloid z drugiej probówki ma barwę bordo oraz stabilność jest gęsta. Pod mikroskopem można zauważyć, iż pierwsza substancja ma słabą zwartość, a druga silną (Rys.1).

Rys.1 woda destylowana+hematyt+woda woda destylowana+hematyt+NaOH

2.3. Wnioski

Otrzymano zawiesinę koloidalną przez dyspergowanie.

3.Otrzymywanie emulsji oleju w wodzie, koloidy ochronne

3.1.Przebieg doświadczenia
Do dwóch probówek o objętości 10 cm³ każda, zawierających 1/2 objętości wody, dodano po 8-10 kropli oleju jadalnego. Do pierwszej probówki dodano jeszcze 10 kropli jedno-procentowego roztworu płynu do mycia naczyń (środka powierzchniowo czynnego). Następnie obydwie probówki wstrząśnięto.

3.2. Obserwacje

Zawartość probówki z olejem i wodą szybko się rozwarstwiła, natomiast w probówka z dodatkiem detergentu przybrała białą i mętną barwę, następnie powoli się rozwarstwiała, a na wierzchu powstała biała piana.

3.3.Wnioski

Płyn do mycia naczyń wytworzył na powierzchni oleju warstwę ochronną, która zapobiegła rozwarstwieniu. Detergenty stabilizują emulsje substancji liofobowych.
4.Otrzymywanie roztworu koloidalnego wodorotlenku żelazowego w wyniku hydrolizy jego soli

4.1. Przebieg doświadczenia
Do zlewki o pojemności 50 cm³ zawierającej 20 cm³ wody destylowanej, ogrzanej do wrzenia, dodano kroplami ciągle mieszając roztwór 0.1 kmol/m³ FeCl₃ (około 30 kropli). Otrzymany roztwór ponownie ogrzano do wrzenia i gotowano około 2 minut.

4.2.Obserwacje

Zawartość probówki po dodaniu FeCl₃ stała się mętna. Po zagotowaniu roztwór Fe(OH )₃ stał się klarowny i ciemnopomarańczowy.

4.3.Wnioski
Chlorek żelaza przereagował z wodą dając wodorotlenek żelaza

FeCl₃ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3HCl
Cząsteczki Fe(OH)₃ złączyły się w cząstki koloidu, i uległy hydratacji.

5.Otrzymywanie koloidalnego roztworu siarki.

5.1. Przebieg doświadczenia
Do probówki zawierającej 1 cm³ roztworu tiosiarczanu sodu Na₂S₂O₃ dodano 1 cm³ roztworu kwasu siarkowego (oba roztwory o stężeniu 1 kmol/m³), a następnie ogrzano probówkę wraz z zawartością w zlewce z gotującą się wodą.

5.2. Obserwacje
Zawartość probówki przybrała żółtą barwę.

5.3. Wnioski
Kwas siarkowy przereagował z tiosiarczanem sodowym. Otrzymano drobiny siarki, które uległy kondensacji dając koloidalną siarkę.

6. Koagulacja zolu wodorotlenku żelaza wskutek działania elektrolitów

6.1. Przebieg doświadczenia
Do czterech probówek zawierających po 2 cm³ zolu wodorotlenku żelaza otrzymanego w doświadczeniu 4 dodano kolejno: do pierwszej 2 cm³ roztworu NaCl, do drugiej 2 cm³ roztworu Na₂ SO₄ (oba roztwory o stężeniu 0,5 kmol/m³ ), do trzeciej 2 cm³ nasyconego roztworu NaCl, a czwartą zachowano do celów porównawczych.

6.2.Obserwacje
- Probówka z NaCl o stężeniu 0,5 kmol/m³: zawartość mało mętna, barwa jaśniejsza

- Próbówka z roztworem Na₂SO₄: zawartość najmniej mętna, barwa najjaśniejsza

- Probówka ze stężonym roztworem NaCl: zawartość bardzo mętna, barwa najciemniejsza

6.3.Wnioski
Roztwór elektrolitu rozcieńczył roztwór wodorotlenku żelaza, elektrolit spowodował koagulacje, a następnie wytrąciły się cząstki powodujące zmętnienie. Im elektrolit jest silniejszy tym szybciej i mocniej zachodzi koagulacja.

7. Koagulacja zolu siarczku miedzi pod wpływem ogrzewania

7.1.Przebieg doświadczenia
Do probówki zawierającej 1cm³ roztworu siarczanu miedzi CuSO₄ o stężeniu 0,05 kmol/m³ dodano 3 cm³ roztworu AKT (amidu kwasu tiooctowego) i 3 krople roztworu HCl o stężeniu 2 kmol/m³ . Następnie probówkę tę umieszczono we wrzącej łaźni wodnej i ogrzewano przez 3 min.

7.2.Obserwacje
Na początku zawartość probówki była jasnożółta, im dłużej znajdowała się we wrzącej łaźni tym stawała się bardziej gęsta oraz przybierała kolor zbliżony do zgniłej zieleni.

7.3.Wnioski
Pod wpływem temperatury i elektrolitu zol siarczku miedzi koagulował.

8. Powstawanie żelu kwasu krzemowego

8.1.Przebieg doświadczenia
Do probówki zawierającej 2 cm³ kwasu solnego o stężeniu 2 kmol/m³ dodano wstrząsając jednocześnie probówką 2cm³ 10-procentowego roztworu krzemianu sodu.

8.2.Obserwacje
Roztwór stawał się coraz mętniejszy, aż w końcu zamienił się w żel.

8.3.Wnioski
Wodór z kwasu solnego wyparł sód z krzemianu sodu, dając żel kwasu krzemowego
Na₂SiO₃ + 2 HCl  H₂SiO₃ + 2 NaCl
Kwas krzemowy natychmiast przeobraził się w żel, z czego można wnioskować, że jego naturalnym stanem jest żel.

9. Właściwości mechaniczne koloidów i koloidów skoagulowanych

9.1. Przebieg doświadczenia
Roztwór koloidalny wodorotlenku żelaza (probówka 4 z doświadczenia 6) i skoagulowaną zawiesinę wodorotlenku żelaza z doświadczenia 6 (probówka 3), poddano sączeniu przez bibułę filtracyjną umieszczoną w lejku.

9.2. Obserwacje
Na bibule przez którą sączono skoagulowaną zawiesinę zostało więcej wodorotlenku żelaza, przesączona substancja była jaśniejsza niż w przypadku zolu.

9.3. Wnioski
Po koagulacji cząstki są większe i lepiej zatrzymują się na sączku.

10. Literatura

-Barbara Wróbel „Stan koloidalny materii”

1

---