Wydział Geoinżynierii Wrocław, 26 marca 2010

Górnictwa i Geologii

Politechniki Wrocławskiej

CHEMIA

Sprawozdanie z ćwiczenia

pt. „Stan koloidalny materii”

Natalia Deptuła

grupa: piątek, godz.8:30

rok I

I WPROWADZENIE

Stan koloidalny jest stanem skupienia materii. Jego cechą charakterystyczną jest niski stopień rozdrobnienia. Układy koloidalne są to układy najczęściej dwuskładnikowe, w którym wyróżnia się 2 fazy: rozpraszającą czyli dyspersyjną i rozproszoną, w której cząstki mają wymiary od 1 do 100 nm, a nawet do 500 nm. Koloidy mogą być 1-składnikowe (izo-dyspersyjne) lub kilkuskładnikowe (poli-dyspersyjne). Ośrodkiem dyspersyjnym może być zarówno gaz, ciecz jak i ciało stałe Koloidy ciał stałych w cieczy nazywają się zolami, te, w których ośrodek dyspersyjny jest wodą - hydrozolami (Wrobel, 2001).

II CZĘŚĆ EKSPERYMENTALNA

1. Otrzymywanie zawiesiny koloidalnej przez dyspergowanie i jej stabilność

1.1 Metodyka

Do 2 probówek zawierających ok. 1 cm³ wody destylowanej dodano ok. 0,1g hematytu i wstrząśnięto. Do jednej dodano kilka kropel wody a do drugiej kilka kropel roztworu NaOH o stężeniu 0,1 kmol/m³ i ponownie wstrząśnięto.

1.2. Obserwacje

W probówce do której dodano wody zaobserwowano mętną zawartość jest mętna, nie zmienia się ona w czasie trwania doświadczenia. Pod mikroskopem wyraźnie obserwujemy drobiny fazy stałej, które są w ruchu. W probówce, do której dodano roztwór NaOH hematyt opada na dno, pod mikroskopem widoczne kuliste struktury, które łączą się w agregaty.

1.3 Interpretacje

1.4. Wnioski

Wprowadzenie wody oraz NaOH spowodowało zmianę ładunku cząstek, co spowodowało koagulację czyli zmniejszyło stabilność.

2. Otrzymywanie emulsji oleju w wodzie

• 2.1. Metodyka

Do dwóch probówek zawierających po 1 cm³ wody destylowanej dodano po kilka kropel oleju jadalnego. Do jednej z probówek dodano również kilka kropel roztworu płynu do mycia naczyń.

2.2. Obserwacje

Zawartość probówki, w której była jedynie woda i olej szybko się rozwarstwiła, natomiast zawartość drugiej probówki była biała i mętna, powoli się rozwarstwiała, na wierzchu powstała piana.

2.3 Interpretacje

Detergent wytworzył na powierzchni cząstek oleju warstwę ochronną, zapobiegając rozwarstwieniu.

2.4. Wnioski

Detergent, który jest środkiem powierzchniowo czynnym, stabilizuje emulsje substancji liofobowych, tworząc na ich powierzchni warstwę ochronną.

3. Otrzymywanie roztworów koloidalnych przez kondensację

3.1

3.1.1. Metodyka

Do zlewki zawierającej 5cm³ wrzącej wody destylowanej dodano ciągle mieszając kilka kropel roztworu FeCl₃ o stężeniu 0,1 kmol/m³, ponownie ogrzano do wrzenia i gotowano przez 2 minuty.

3.1.2. Obserwacje

Zawartość probówki zaraz po dodaniu FeCl₃ była mętna. Po zagotowaniu roztwór koloidalny Fe(OH )₃ stał się klarowny i ciemnoczerwony.

3.1.3. Interpretacje

Chlorek żelaza przereagował z wodą dając wodorotlenek żelaza

FeCl₃ + 3H₂O  Fe(OH)₃ + 3HCl

3.1.4. Wnioski

Cząsteczki Fe(OH)₃ połączyły się w cząstki koloidu, i uległy hydratacji.

3.2

3.2.1. Metodyka

Do probówki zawierającej 1 cm³ tiosiarczanu sodu Na₂S₂O₃ o stężeniu 1kmol/m³ dodano 1cm roztworu kwasu siarkowego (o takim samym stężeniu jak tiosiarczan sodu), następnie ogrzano probówkę w kąpieli we wrzącej wodzie.

3.2.2. Obserwacje

Zawartość probówki zmieniła kolor na bardziej żółty niż na początku.

3.2.3. Interpretacje

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

3.2.4. Wnioski

Zaobserwowano kondensację siarki, w wyniku reakcji kwasu siarkowego z tiosiarczanem sodu.

4. Koagulacja roztworów koloidowych

4.1.

4.1.1. Metodyka

Do trzech probówek z wodorotlenkiem żelaza dodano po 2 cm³: do pierwszej probówki NaCl, do drugiej Na₂SO₄ (stężenie obu to 0,5 kmol/m³) a do trzeciej nasyconego roztworu NaCl, czwartą zostawiono dla porównania.

4.1.2. Obserwacje

- Probówka z NaCl o stężeniu 0,5 kmol/m³: zawartość zmąciła się, stała się jaśniejsza

- Próbówka z roztworem Na₂SO₄: Najjaśniejsza i najmniej mętna ze wszystkich próbek

- Probówka ze stężonym roztworem NaCl: najciemniejsza i najbardziej mętna

4.1.3. Interpretacje

Roztwór elektrolitu rozcieńczył roztwór wodorotlenku żelaza, elektrolit spowodował jego koagulacje, wskutek czego wytrąciły się cząstki powodujące zmętnienie.

4.1.4. Wnioski

Im elektrolit mocniejszy tym szybciej i mocniej zachodzi koagulacja.

4.2.

4.2.1. Metodyka

Do probówki zawierającej 1 cm³ roztworu CuSO₄ (0,5 kmol/m³) dodano 3 cm3 amidu kwasu tiooctowego i 3 krople HCl (2 kmol/m³) i ogrzewano we wrzącej wodzie przez 3 minuty.

4.2.2. Obserwacje

Początkowo zawartość probówki była jasna i mętna, po podgrzaniu stała się gęstsza, nabrała koloru ciemnozielonego, z opalizującym odcieniem.

4.2.3. Interpretacje

Pod wpływem temperatury i elektrolitu zol siarczku miedzi koagulował.

4.2.4. Wnioski

Zol siarczku miedzi jest mniej skłonny do koagulacji niż wodorotlenek żelaza. Aby skoagulował potrzebne są 2 czynniki: temperatura i elektrolit.

5. Powstawanie żelu kwasu krzemowego

5.1. Metodyka

Do probówki zawierającej 2 cm³ kwasu solnego (2kmol/m³) dodano wstrząsając 2 cm³ 10% roztworu krzemianu sodu.

5.2. Obserwacje

Na samym początku powstały roztwór był mętny, następnie cała zawartość probówki zmieniła się w przezroczysty żel.

5.3. Interpretacje

Wodór z kwasu solnego wyparł sod z krzemianu sodu dając żel kwasu krzemowego

Na₂SiO₃ + 2 HCl  H₂SiO₃ + 2 NaCl.

5.4. Wnioski

Kwas krzemowy od razu po powstaniu przeszedł w żel, co daje podstawę to stwierdzenia, że jego typowym stanem jest właśnie żel.

6. Właściwości mechaniczne koloidów i koloidów skoagulowanych

6.1. Metodyka

Zol wodorotlenku żelaza i jego skoagulowaną zawiesinę przesączono przez bibułę filtracyjną umieszczoną w lejku.

6.2. Obserwacje

Na sączku przez który przesączono skoagulowaną zawiesinę zostało więcej wodorotlenku żelaza, przesącz był jaśniejszy niż w przypadku zolu.

6.3. Interpretacje

Sączek słabo zatrzymuje małe cząstki zolu, ale po koagulacji cząstki są większe i więcej zostaje ich na sączku.

6.4. Wnioski

Roztwory koloidalne nieskoagulowane nie dają się rozdzielić za pomocą przesączania.

• Literatura

Wróbel B., 2010, Stan koloidalny materii, Instrukcja do ćwiczeń z chemii, strona internetowa www.ig.pwr.wroc.pl/minproc/zpkio

---