Raport 4.doc

(188 KB) Pobierz

Patryk Konarski data ćw: 02.12.2011 r.

Gr. 1

Ćw. 3.1 Wyznaczanie wartości koagulacyjnej koloidu fazowego metodą turbidymetryczną.

1. Wstęp teoretyczny:

Układ koloidalny (koloid, układ koloidowy, roztwór koloidalny) – niejednorodna mieszanina, zwykle dwufazowa, tworząca układ dwóch substancji, w którym jedna z substancji jest rozproszona w drugiej. Rozdrobnienie (czyli dyspersja) substancji rozproszonej jest tak duże, że fizycznie mieszanina sprawia wrażenie substancji jednorodnej, jednak nie jest to wymieszanie na poziomie pojedynczych cząsteczek.

Typowy układ koloidalny (tzw. koloid fazowy) składa się z dwóch faz:

· fazy ciągłej, czyli substancji rozpraszającej, zwanej też ośrodkiem dyspersyjnym albo dyspergującym,

· fazy rozproszonej, czyli substancji zawieszonej (zdyspergowanej) w ośrodku dyspersyjnym i w nim nierozpuszczalnej. (liofobowej, hydrofobowej).

Inny rodzaj koloidów to koloidy cząsteczkowe, gdzie fazą rozproszoną są makrocząsteczki, np. polimery (np. żelatyna, skrobia, białka) – nie występuje wówczas wyraźna granica fazowa, bo cząsteczki rozpuszczalnika mogą wnikać do wewnątrz makrocząsteczki – większość koloidów cząsteczkowych powstaje w sposób samorzutny w wyniku rozpuszczania w rozpuszczalniku (koloidy liofilowe, hydrofilowe). Niektóre ich właściwości są inne niż właściwości koloidów fazowych.

Koagulacja to proces polegający na łączeniu się cząstek fazy rozproszonej koloidu w większe agregaty tworzące fazę ciągłą o nieregularnej strukturze. Istnieje koagulacja odwracalna i nieodwracalna, a także spontaniczna i wymuszona. W wyniku koagulacji może następować zjawisko żelowania, tworzenia się past i materiałów stałych, sedymentacji lub pokrywania powierzchni mieszaniny warstwą fazy rozproszonej. Typowe struktury koagulacyjne to dyspersje polimerów, niektóre rodzaje farb, tworzywa sztuczne, oraz produkty koagulacji białek, takie jak np. jogurt. Koagulacja białka występuje na skutek zniszczenia jego trzeciorzędowej struktury, prowadzącego do łączenia się rozpuszczalnych w wodzie białek w nierozpuszczalne strzępki i całkowitej utraty ich aktywności biologicznej. Koagulacja białek może następować pod wpływem temperatury lub czynników chemicznych (np. wysokiego stężenia soli, tzw. wysalanie).

Układy koloidalne bywają nietrwałe, bo faza zdyspergowana ma bardzo silnie rozwiniętą powierzchnię, przez co cząstki zdyspergowane dążą do zmniejszenia swej powierzchni właściwej, więc cząstki koloidalne albo krystalizują, albo koagulują. Łączenie się cząstek fazy rozproszonej zachodzić może pod wpływem dodatku elektrolitów, wszelkich wypełniaczy (bardzo rozdrobnionej fazy stałej), oraz działaniu temperatury lub na skutek reakcji chemicznych zachodzących w mieszaninie, pod wpływem działania czynników zewnętrznych. Szybkość koagulacji uwarunkowana jest ruchami Browna, których intensywność jest warunkowana przez stężenie cząstek fazy rozproszonej i ich szybkością dyfuzji w cieczy, która z kolei jest silnie zależna od temperatury. Na kinetykę koagulacji wpływ również mają oddziaływania międzycząsteczkowe, które mogą być regulowane składem elektrolitów w układzie. Istnieją dwa rodzaje trwałości układów koloidalnych – kinetyczna i agregacyjna. Trwałość kinetyczna związana jest z odpornością na koagulację pod wpływem działania siły. Przeciwdziałają jej ruchy Browna. Trwałość agregacyjna związana jest z odpornością układu na tworzenie większych agregatów. Koloidy swą trwałość zawdzięczają odpychaniu cząstek, którego miarą jest tzw. potencjał dzeta. Gdy potencjał ten maleje, to szybkość koagulacji rośnie. Przy pewnym małym potencjale dzeta, zwanym potencjałem krytycznym, zaczyna się szybka koagulacja. W przypadku elektrolitów potencjał ten nie zależy od jego budowy chemicznej ale od ich ładunku.

2. Literatura:

Ceynowa J., Litowska M., Nowakowski R., Ostrowska-Czubenko J. „Podręcznik do ćwiczeń laboratoryjnych z chemii fizycznej”, Wyd. UMK, Toruń 2006, str. 163-180.

3. Cel ćwiczenia:

Celem doświadczenia jest wyznaczenie zależności zdolności koagulacyjnej jonu od jego wartościowości. Pomoże nam w tym przeprowadzenie koagulacji zolu AgI przy zastosowaniu roztworów: KNO3, Zn(NO3)2, Al(NO3)3.

4. Opis wykonania ćwiczenia:

Do dokładnie wymytych probówek nalałem ¾ wysokości wody destylowanej i umieściłem je w fotokolorymetrze. Przełącznik ustawiłem w pozycji Z, oraz przy pomocy pokręteł wyzerowałem aparat. Następnie przygotowałem zol AgI – wyjąłem probówkę z prawej komory aparatu, opróżniłem ją i wysuszyłem. Wlałem do probówki 15 cm3 wody destylowanej i 0,5 cm3 0,03 mol/dm3 roztworu AgNO3, roztwór zamieszałem, a następnie dodałem 1 cm3 0,03 mol/dm3 roztworu KI. Probówkę wstawiłem do aparatu i zmierzyłem absorpcję pozorną roztworu. Poddałem roztwór AgI koagulacji przy zastosowaniu roztworu KNO3 (do zolu dodawałem roztwór KNO3 porcjami po 1 cm3). Pomiary zakończyłem gdy zol skoagulował. Koagulacje powtórzyłem z nowymi zolami AgI stosując roztwory Zn(NO3)2 i Al(NO3)2 (dodawałem porcjami po 0,1 cm3).