, chemia fizyczna, otrzymywanie i własności koloidów.doc

1.                 WSTĘP TEORETYCZNY.

Koloidy to mieszaniny niejednorodne pod względem fizycznym i chemicznym. Charakteryzują się określonym stopniem rozdrobnienia faz ( jedna z faz jest rozproszona w drugiej ). Faza rozproszona i faza rozpraszająca mogą występować w dowolnym stanie skupienia,ale pojęcie układu koloidalnego dotyczy fazy rozproszonej o wymiarach 1-300 nm.Koloidy otrzymujemy metodami dyspersyjnymi tj. polegającymi na zmniejszeniu rozmiarów cząstek o charakterze grubodyspersyjnym do rozmiarów koloidalnych; lub metodami kondensacyjnymi np.przez wydzielenie trudno rozpuszczalnych substancji z roztworu silnie rozcieńczonego na drodze reakcji chemicznej.

Roztwory koloidalne są przeźroczyste i klarowne, charakteryzują się własnością rozpraszania światła ( efekt Tyndalla ). Charakterystyczne procesy, którym ulegają koloidy to:

koagulacja - tendencja do łączenia się w większe agregaty (wytrącania się z roztworów); zwykle nie zachodzi samorzutnie, tylko w momencie, w którym zostanie osiągnięte całkowite zobojętnienie elektryczne czastek (punkt izoelektryczny);

peptyzacja - zjawisko przechodzenia skoagulowanego osadu z powrotem w stan roztworu koloidalnego;

elektrofereza - zjawisko wędrówki cząstek koloidalnych pod wpływem pola elektrycznego.

Wśród koloidów wyróżniamy:

              liofobowe - nie ulegające solwatacji (nietrwałe)

              liofilowe - w przypadku których solwatacja działa stabilizująco.

2.               OPIS ĆWICZENIA

Celem ćwiczenia jest otrzymanie zolu uwodnionego tlenku żelazowego poprzez hydrolizę FeCl3 , a następnie jego koagulację pod wpływem elektrolitu. Reakcja przeprowadzana jest w temp. 100° poprzez wkroplenie roztworu 0,25n FeCl3 do wrzącej wody.

Podczas hydrolizy powstają stopniowo sole zasadowe o coraz niższej rzędowości, aż do powstania Fe(OH)3, praktycznie nierozpuszczalnego w H2O

              FeCl3 + H2O => Fe(OH)Cl2 + HCl

              Fe(OH)Cl2 + H2O => Fe(OH)2Cl + HCl

              Fe(OH)2Cl + H2O => Fe(OH)3 + HCl

Strącający się Fe(OH)3, wydziela sie z roztworu w postaci submikroskopowych kryształów Fe2O3 * nH2O.

Jednocześnie z tym procesem zachodzi adsorbcja jonów Fe3+ na powierzchni kryształów       (z wbudowaniem ich w sieć krystaliczną), oraz reakcje, w wyniku których do roztworu uwolnione zostają jony Cl- (adsorbcja Fe3+ na powierzchni kryształów soli zasadowych, reakcje powierzchniowe Fe(OH)3 z solami żelaza). Wszystkie te procesy powodują, że cząstki hydratu Fe(OH)3 uzyskują na tyle duży ładunek dodatni, aby pod wpływem wprowadzonego elektrolitu tworzą zol.

3.              WYKONANIE ĆWICZENIA.

3.1. Przygotowanie 0,25n roztworu FeCl3

3.2. Przygotawanie roztworów elektrolitów:

              0,001 n  K4(Fe(CN)6)

              0,001 n  K3(Fe(CN)6)

              0,02 n  Na2SO4

3.3. Otrzymanie uwodnionego zolu Fe2O3 poprzez powolne wkroplenie 62,5 ml 0,25 n FeCl3               do 250 ml (doprowadzonej do wrzenia w płaszczu grzejnym) wody.

3.4. Miareczkowanie próbki zolu (10 ml) roztworem elektrolitu do momentu zaobserwowania               zmętnienia (zajścia koagulacji).

4.                 OBLICZENIA.

4.1.Przeliczenie stężeń roztworów

              Użyte wzory:

                            gdzie:

                                          C- stęzenie molowe [mol/l]

                                          n- liczba moli

                                          V- objętość [l]

                                          m- masa [g]

                                          M- masa molowa [g/mol]

                                          Eq- gramorównoważnik [val ]

                                          z-- ładunek anionu

4.1.  Obliczenie stężenia elektrolitu powodującego koagulację (val/l).