Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Изучение явления защиты золя



Цель работы: Определить защитное действие желатина на золь Fe(OH)3

Ход работы: В работе используется золь Fe(OH)3, приготовленный в работе 1 (опыт 2).

Приготовить водные растворы: (NH4)2SO4 – 0,02 М желатина – 0,5%.

1. Оттитровать 10 мл. золя Fe(OH)3 0,02 М раствором (NH4)2SO4 до помутнения раствора.

2. К новой порции 10 мл. золя Fe(OH)3 добавить 1 мл. 0,5% раствора желатина, пороговое количество раствора (NH4)2SO4. Отметить наступила ли коагуляция?

3. К третьей порции 10 мл. золя Fe(OH)3,защищённого 1 мл. раствора желатина, добавить сухой порошок (NH4)2SO4 на кончике шпателя, нарушающий устойчивость раствора желатина.

Описать явление.

Объясните почему белые хлопья желатина, выпавшие вначале, постепенно окрашиваются в белый цвет?

 

 

2. Электрокинетические явления.

Теоретические основы.

Электрокинетические явления открыты профессором московского университета Ф.Ф.Рейссом в 1808г. И дополнены исследованиями Квинке (18 г) и Дорна (18 г).

Причиной всех электрокинетических явлений является наличие двойного электрического слоя на границе раздела фаз. Заряд на коллоидных частицах обусловлен избирательной адсорбцией одного из ионов электролита, находящегося в дисперсной фазе. Согласно правилу Пескова – Фаянса адсорбируются ионы, входящие в состав ядра мицеллы. Они называются потенциалопределяющими. Так как в целом коллоидная система электронейтральна, в среде, окружающей ядро мицеллы, должны находится ионы противоположного знака. Так образуется двойной ионный слой, (рис. 2.1) состоящий из двух частей: адсорбционной и диффузной.

Рис 2.1. Схема строения двойного электрического слоя.

 

Адсорбционный слой противоионов находится на расстоянии молекулярного радиуса от заряженной поверхности. Ионы этого слоя прочно удерживаются поверхностью ядра. Толщина слоя d постоянна и не зависит от концентрации электролита и температуры. Остальные противоионы образуют диффузную часть толщины х, зависящей от концентрации электролита в дисперсионной среде. При увеличении концентрации электролита диффузионный слой сжимается, так, что остаётся только адсорбционный слой – (Рис. 2.2.).

Такое состояние системы называется изоэлектрическим.

При помещении в электрическое поле адсорбционный слой, прочно связанный с ядром, перемещается вместе с ним к одному из электродов, а диффузный слой - к другому.

Потенциал, возникающий на границе между адсорбционным и диффузным слоями и составляющий часть общего (j), называется электрокинетическим или дзета (z) – потенциалом. (рис. 2.1. , 2.2.)

 

Рис. 2.2. Уменьшение z - потенциала при введении в систему электролита (С1<C2<C3).

 

z - потенциал зависит от следующих факторов:

  1. От концентрации электролита, т.е. при её увеличении диффузный слой сжимается.

z- потенциал уменьшается, а изоэлектрическом состоянии становится равным нулю;

  1. От заряда противоионов, т.е. чем больше заряд противоионов, тем тоньше диффузный слой;
  2. От температуры, т.е. при нагревании увеличивается тепловое движение, диффузный слой расширяется, и z - лотенциал возрастает;
  3. От полярности дисперсионной среды, а именно, при её увеличении z - потенциал возрастает;
  4. На состояние двойного слоя влияют и ионы одинакового заряда, которые образуют лиотропные ряды, в этих рядах ионы расположены по силе действия на z - потенциал, например, для однозарядных ионов Cs > Rb > K > Na > Li . Степень гидратации в этом ряду уменьшается от Li к Cs , что облегчает внедрение иона в двойной электрический слой.

z - потенциал – один из важнейших параметров двойного электрического слоя. Для гидрозолей z < 100мВ. Связь между электрокинетическими явлениями отражает схема:

Рис. 2.3. Причинно – следственные связи электрокинетических явлений.

При электрофорезе происходит перемещение дисперсной фазы в электрическом поле по отношению к неподвижной дисперсионной среде.

где: u - скорость движения коллоидных частиц, м/сек;

e - диэлектрическая проницаемость среды;

e0 – диэлектрическая проницаемость вакуума, равна 8,85 *10 ф/м;

Н – градиент внешнего поля, В/м

h - вязкость среды, Па с

f – коэфициент, учитивающий формулу частиц (f=3/2 для шарообразных, f=1 для цилиндрических)

 

 

При электроосмосе наблюдается перемещение в электрическом поле дисперсионной среды относительно твёрдой неподвижной противоположно заряженной поверхности.

y - удельная электропроводность среды, Ом * м;

I – сила тока, А;

u - объёмная скорость электроосмоса дисперсионной среды V, переносимому за время t, т.е. V/t.

Потенциал течения – разность потенциалов, возникающая при продавливании жидкости через мембрану (явление обратное электроосмосу) – эффект Квинке.

Потенциал осаждения или седиментации – движение дисперсной фазы относительно дисперсионной среды, вызывающее возникновение разности потенциалов (явление обратное электрофорезу) – Эффект Дорна.

где:

f - объемная доля дисперсной фазы, равная для сферических частиц радиуса r: 4/3 pr * n,

n – число частиц в единице объёма;

r и r0 - плотности дисперсной фазы и десперсионной среды, кг/м;

g - ускорение свободного падения

 

2.2. Задачи для самостоятельного решения.

2.2.1 Вычислите электрокинетический (z) потенциал частиц золя, если скорость их перемещения U, градиент поля H, вязкость среды h, диэлектрическая проницаемость среды e.

(e0 = 8,85 * 10 ф/м). Форма частиц сферическая.

Вариант Дисперсная система U * 10, м/с Н * 10, В/м e h*10, Па*с
А Золото – вода 2,2
Б Висмут – вода
В Олово – этанол 1,8 25,5 1,23
Г Сульфид мышьяка –вода 17,3
Д Берлинская лазурь - вода
Е Свинец- метанол 6,6 0,612
Ж Кварц – вода (суспензия)
З Гидрозоль платины

 

2.2.2. Вычислите величину z потенциала на границе, указанной в таблице, если процесс электроосмоса характеризуется следующими данными: сила тока I, время переноса V м раствора t, удельная электропроводность среды y, вязкость h= 10 Па*с, диэлектрическая проницаемость e= 81, электрическая константа e0 = 8,85 * 10 ф/м.

Вар. Граница I *10, A V *10, м t, с y*10, Ом*м
А Кварцевое стекло – водный раствор KCl 0,8 12,4 1,6
Б Полистирол - водный раствор KCl 1,56 10,4
В Кварц - водный раствор KCl 6,2
Г Полистирол - водный раствор KCl 3,5 13,5
Д Стеклянная мембрана - водный раствор KCl 1,35

2.2.3. Вычислите потенциал течения на границе раздела, указанной в таблице, при протекании раствора под давлением р, если электрокинетический потенциал z, удельная электропроводность среды y, вязкость h, диэлектрическая проницаемость e, электрическая константа e0 = 8,85 *10 ф/м.

Вариант Граница Р*10,Па*с z, В y, см*м h*10,Па*с e
А Керамический фильтр – водный раствор KCl 0.07 0.14 0.894 78.5
Б Керамический фильтр – водный раствор KCl 20.0 0.06 1.3*10 80.1
В Мембрана BaCO3 – этанол 9.81 0.05 1.1*10 1.2
Г Кварцевая мембрана – водный раствор NaCl 0.04 1*10 80.1
д Коллодиевая мембрана – водный раствор KCl 26.6 0.006 1.3*10

 

2.2.4 Рассчитайте потенциал седиментации частиц дисперсной фазы с объёмной долей j, в водном растворе, если разность плотностей дисперсной фазы и дисперсионной среды (r - r0), электрокинетический потенциал z, диэлектрическая проницаемость воды e = 81, электрическая константа e0 = 8,85*10 ф/м, вязкость воды 10 Па*с, удельная электропроводность y= 10 Ом*м.

Вариант Дисперсная система j z *10, В (r-r0)*10, кг/м
А BaCO3 –раствор NaCl 0.2 2.1
Б Al2O3 – раствор KCl 0.1

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.