Лабораторна робота з хімії властивості дисперсних систем. Дисперсні системи. «Властивості спиртів і карбонових кислот»

2. Мета:Навчитися отримувати колоїдні розчини і знати властивості золів. Навчитися визначати електрокінетіческій потенціал частинок золю методом електрофорезу.

3.Задача навчання:

Поверхневі явища вивчає фізико-хімічні властивості гетерогенних високомолекулярних сполук в твердому стані і в розчинах. багато лікарські засоби випускають у формі емульсії, суспензії, колоїдних розчинів. Уміння приготувати ці препарати, знати терміни придатності та умови зберігання їх неможливо без знання теоретичних основ колоїдної хімії. Знання електрофорезу, гельфільтраціі і електродіаліз, ультрафільтрації буде потрібно безпосередньо в практичній роботі фармацевта.

4.Основние питання теми:

1. Предмет колоїдної хімії, її значення в фармації.

2. Дисперсні системи. Дисперсна фаза і дисперсійне середовище.

3. Класифікація колоїдних систем.

4. Методи одержання колоїдних систем.

5. Методи очищення колоїдних систем.

6. Оптичні властивості колоїдних систем.

7. Що називається електрокінетичних потенціалом.

8. Від яких факторів залежить величина потенціалу.

9. Які існують методи визначення потенціалу.

10. Що таке електрофорез.

11. Як пов'язані електрофоретична швидкість і потенціал.

5. Методи навчання та викладання:семінар, лабораторна робота, робота в малих групах, навчальне тестування по темі заняття.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА

Лабораторна робота: «Отримання колоїдних розчинів».

Застосовувані реактиви і розчини:

Вихідні реактиви для отримання колоїдних систем:

FeCl 3, AgNO 3, KI - 0,1 н.

K 4 - 0,1 н;

K 4 - насичений розчин;

Насичений розчин сірки в спирті:

Na 2 S 2 O 3 - 1%

H 2 C 2 O 4 - 1%

Застосовувані прилади та обладнання:

1. Конічні колби

2. Штатив з пробірками

3. Циліндри мірні на 50 і 100 мл.

Послідовність виконання роботи:

Досвід № 1: Отримання гідрозолі сірки і каніфолі методом заміни розчинника.

Каніфоль і сірка розчиняються в етиловому спирті з утворенням істинних розчинів. Оскільки в воді сірка і каніфоль практично нерозчинні, то при додаванні їх спиртових розчинів до води відбувається конденсація їх молекул в більш великі агрегати.

Опис досвіду.

Насичений розчин сірки в абсолютному спирті доливають по краплях в дистильовану воду. При збовтуванні виходить молочно-білий опалесцентний золь.

Одержання золю гідрату окису заліза методом гідролізу.

У пробірку з киплячою водою додають по краплях 2% -ний розчин хлориду заліза до утворення прозорого червоно-бурого золю гідрату окису заліза.

Суть реакції.

Під дією високої температури реакція гідролізу хлорного заліза зсувається в бік утворення гідроксиду заліза:

FeCl 3 + 3H 2 O Fe (OH) 3 + 3HCl

Молекули нерозчинного у воді гідрату окису заліза утворюють агрегати колоїдних розмірів. Стійкість ці агрегатів надає хлорне залізо, наявне в розчині, причому іони заліза адсорбуються на поверхні частинок, а іони хлору є противоионами.

Будова одержані мицелл схематично виражається наступною формулою:

Досвід № 2. Одержання золю двоокису марганцю.

Одержання золю двоокису марганцю засноване на відновленні перманганату калію тиосульфатом натрію:

8KMnO 4 + 3Na 2 S 2 O 3 + H 2 O 8MnO 2 + 3Na 2 SO 4 + 3K 2 SO 4 + 2KOH

У присутності надлишку перманганату утворюється золь марганцю з негативно зарядженими частинками:

Опис досвіду:

У конічну колбу за допомогою піпетки вносять 5 мл. 1,5% розчину перманганату калію і розбавляють водою до 50 мл. Потім в колбу по краплях вводять 1,5 - 2 мл розчину тіосульфату натрію. Виходить вишнево-червоний золь двоокису марганцю.

Досвід № 3. Одержання золю йодистого срібла по реакції подвійного обміну.

За реакцією подвійного обміну можна отримати золь шляхом змішування розбавлених розчинів AgNO 3 і KI. При цьому необхідно дотримуватися умови, щоб одне з вихідних речовин було в надлишку, так як при змішуванні в еквівалентних кількостях реагентів утворюється осад AgI.

AgNO 3 + KI AgI + KNO 3

Опис досвіду:

В колбу наливають 2 мл. 0,1 н розчину KI і розбавляють його водою до 25 мл. В іншу колбу наливають 1 мл. 0,1 н розчину AgNO 3 і також розбавляють водою до 25 мл. Отримані розчини ділять навпіл і проводять два досвіду:

a) поступово доливають при збовтуванні розчин AgNO 3 в розчин KI, отримуючи золь наступного будови:

b) поступово доливають при збовтуванні розчин AgNO 3 в розчин KI, отримуючи золь такої будови:

Досвід № 4. Одержання золю берлінської блакиті по реакції подвійного обміну.

Дотримуючись умов отримання розчинів по реакції подвійного обміну, описаних в попередніх дослідах, отримують золь берлінської блакиті спочатку в надлишку FeCl 3, потім в надлишку K 4.

Опис досвіду:

Дослід проводять наступним чином: до 20 мл. 0,1% K 4 додають при перемішуванні 5-6 крапель 2% розчину FeCl 3. Отримують золь темно-синього кольору, міцела якого має будову:

Досвід № 5. Одержання золю берлінської блакиті методом пептізаціі.

Отримання колоїдного розчину берлінської блакиті методом пептізаціі зводиться до переведення в колоїдний стан осаду K Fe, отриманого при зливанні концентрованих розчинів K 4 і FeCl 3.

Опис досвіду:

У пробірку з 5 мл. 2% -ного розчину K 4. Отриманий осад відфільтровують, промивають дистильованою водою і обробляють осад на фільтрі 3 мл. 0,1 н розчином щавлевої кислоти. В пробірку фільтрується золь берлінської блакиті синього кольору.

Будова міцели написати самостійно.

6. Література:

Евстратова К.І. та ін. Фізична і колоїдна хімія. М., ВШ, 1990, с. 365 - 396.

Воюцкий С.С. Курс колоїдної хімії. 1980, с. 300 - 309.

Д.А.Фрідріхсберг, Курс колоїдної хімії, Санкт-Петербург, Хімія, 1995, с.7-47,196-62

Патсаев А.К., Шітибаев С.А., Нармані М.М. Керівництво до лабораторно-практичних занять з Фізколлоїдная хімії 1-частина. Шимкент, 2002р., С.24-31

Тести по темі заняття.

7. Контроль:

1. Колоїди як мила, є диполем, добре адсорбуються з частинками бруду, повідомляють їм заряд, сприяють їх:

А) коагуляції; В) пептізаціі; С) коацервації;

2. Здатність золю зберігати даний ступінь дисперсності називають:

А) седиментаційною стійкістю;

В) агресивної стійкістю;

С) діссолюціонной стійкістю.

3. За наявності і відсутності взаємодії між частками фази системи класифікують на:

A) ліофільні і ліофобні;

B) молекулярнодісперсние і коллоідодісперсние;

C) вільнодисперсні і Связнодісперсние.

4. Пептизація свіжоприготованого осаду гідроксиду заліза дією на нього розчином відноситься FeCl 3 до:

A) хімічної; B) адсорбційної; C) фізичної;

5. Здатність частинок фази трохи осідати під дією сили тяжіння називають:

А) хімічної стійкістю;

В) діссолюціонной стійкістю;

C) седиментаційною стійкістю.

6. Міцела гідрозолі заліза отриманого з осаду Fe (OH) 3 пептизацією розчином FeCl 3 має форму:

A) (mFe (OH) 3 nFeO + (n-х) Cl -) + х хCl -;

B) (mFe (OH) 3 nFe +3 3 (n-х) Cl -) +3 х 3хCl -;

C) (mFe (OH) 3 3nCl - (n-х) Fe +3) - х х Fe +3.

Мета роботи: ознайомлення з деякими методами отримання дисперсних систем.

Завдання: отримати методом хімічної конденсації по реакції обміну золі йодиду срібла, по реакції відновлення золь діоксиду марганцю, по реакції гідролізу золь оксиду заліза (III), методом фізичної конденсації золь каніфолі, методом пегггізаціі золь гексаціано- (І) феррата заліза (III); методом механічного диспергування емульсію. Визначити знак заряду частинок золів, скласти формули їх мицелл. Відзначити явище опалесценції і освіту конуса Тиндаля.

Прилади й матеріали: штатив із пробірками, стакани на 100 мл - 3 шт., Піпетки на 1 мл - 2 шт .; на 5 мл - 2 шт., на 10 мл - 2 шт., воронка, фільтрувальна папір, циліндр на 100 мл, магнітна мішалка з метальних паличкою, кювету, лампа для освітлення золів, предметне скло, шпатель. Реактиви: AgN0 3 - 0,01 М; Nal (K.I) - 0,01 М; КМп0 4 - 0,01 М; Н 2 0 2 - 2%; K 4 - 20%; FeCh - 2 М Е; рослинна олія; Ci7 НззСООИа - 0,1 М; MgCl 2 - 0,5 М; спиртовий розчин каніфолі; дистильована вода.

Порядок виконання роботи

• 1. Отримання золів йодиду срібла по реакції обміну. Отримати двічі золь Agl, використовуючи розчини нітрату срібла і йодиду натрію. У першому випадку до розчину йодистого натрію (приблизно половина пробірки) додати при збовтуванні кілька крапель розчину нітрату срібла; у другому випадку, навпаки, до розчину нітрату срібла (приблизно половина пробірки) додати при збовтуванні кілька крапель розчину йодиду натрію. В обох випадках утворюється опалесцентний золь йодиду срібла, проте будова подвійного шару частинок різна, що призводить до невеликого, візуальному помітного відмінності золів. Записати формули міцел, вважаючи стабілізатором в кожному випадку один з вихідних речовин - Nal або AgN0 3.
• 2. Одержання золю діоксиду марганцю реакцією відновлення.

До розчину перманганату калію (приблизно половина пробірки) долити кілька крапель розчину пероксиду водню. Реакція протікає за рівнянням

КМп0 4 + Н 2 0 2 \u003d МП0 2 + КОН + Н 2 0 + 0 2.

Розглянути утворюється в присутності надлишку перманганату калію темно-коричневий золь діоксиду марганцю МП0 2. Перевірити, чи дає золь конус Тиндаля (рис. 3.1). Для цього залити в кювету невелика кількість золю і висвітлити лампою. Визначити знак заряду частинок за характером кромки краплі золю на фільтрувальної папері, якщо відомо, що змочена водою фільтрувальна папір несе негативний заряд. Записати формулу міцели.

3. Одержання золю каніфолі методом заміни розчинника. Каніфоль - тендітна, склоподібна, прозора маса від світло-жовтого до темно-коричневого кольору. це тверда складова частина смолистих речовин хвойних порід дерев, що залишається після відгону з них летких речовин (скипидару). Каніфоль містить 60-92% смоляних кислот, основною з яких є абієтинова (рис. 1.7), 8-20% нейтральних речовин (ссскві-, ді-і трітерпсноіди), 0,5-12% насичених і ненасичених жирних кислот. Каніфоль практично нерозчинні в воді. При заміні розчинника (спирту) на воду, утворюється «білий золь», який в світлі забарвлений в помаранчевий колір, а при бічному освітленні дає блакитне забарвлення. Стабілізатором цього золю є продукти окислення каніфолі і містяться в ній домішок. Будова мицелл в такому золі відомо недостатньо.

Мал. 1.7.

До води (приблизно половина пробірки) додати 1-2 краплі спиртового розчину каніфолі і струснути. Спостерігати за освітою молочно-білого золю каніфолі в воді в світлі і при бічному освітленні. Встановити, чи дає золь каніфолі конус Тиндаля. Для цього налити його в кювету з плоскопараллсльнимі стінками і спостерігати, чи виявляється опалесценция при пропущенні крізь кювету світлового променя.

• 4. Одержання золю берлінської блакиті методом пептізаціі. До розчину жовтої кров'яної солі (приблизно половина пробірки) долити 3-5 крапель розчину хлорного заліза. Чи не перемішувати і дочекатися освіти на дні гелеобразного осаду. Обережно злити рідину над гелем і шпателем перенести його в склянку з 30-40 мл дистильованої води. Гель мимовільно і швидко пептізіруется з утворенням темносинего золю берлінської блакиті - гексаціано- (Н) феррат заліза (III) Fe 4\u003e Визначити знак заряду частинок за характером кромки краплі золю на фільтрувальної папері. Записати формулу міцели.
• 5. Отримання емульсії механічним диспергированием. Для отримання емульсії в стакан на 100 мл налити 40 мл розчину олеата натрію, що є емульгатором, і додати 10 мл рослинного масла. Поставити склянку на магнітну мішалку, опустити в рідину метальних паличку і проводити інтенсивне перемішування протягом 10 хвилин. Вийти з режиму перемішування і розділити отриману емульсію на дві частини, відмірявши за допомогою циліндра 30 мл емульсії. Перекласти цю частину емульсії в чистий стакан і залишити для порівняння. В решту емульсії влити при перемішуванні 10 мл розчину хлористого магнію. Через 1-2 хвилини перемішування емульсію зняти з мішалки і поставити поруч з другим склянках. Візуально відзначити різницю в стані емульсій та визначити їх тип двома способами. Перший спосіб: краплю емульсії піпеткою помістити на чисте предметне скло і поруч помістити краплю води. Нахиляти скло так, щоб краплі стикнулися. Якщо вони зіллються, то дисперсійним середовищем є вода, якщо не будуть прилягати - масло. Другий спосіб: краплю емульсії внести в пробірку з 10 мл води і струснути. Якщо крапля рівномірно розподіляється в воді, то - це емульсія прямого типу М / В. Краплі емульсії В / М диспергувати в воді не будуть і залишаться на поверхні.

При оформленні звіту проаналізувати отримані результати і зробити висновки по кожному пункту окремо.

Методичні вказівки по проведенню

дисципліна: хімія

Тема:

тривалість:2 години

Для спеціальностей:технічного профілю

Тема:Приготування суспензії карбонату кальцію в воді. отримання емульсії

моторного масла. Ознайомлення з властивостями дисперсних систем.

Цілі роботи: 1.Закрепляем і поглиблюємо знання про приготування суспензії карбонату кальцію в

воді, отриманні емульсії моторного масла. Знайомимося з властивостями дисперсних

2. Виробляємо вміння логічно послідовного викладу матеріалу.

3. Формуємо навик оформлення лабораторної роботи по стандарту.

Теоретичні основи :

Серед усього розмаїття сумішей особливе місце займають гетерогенні, т. Е. Такі, частки компонентів яких помітні неозброєним оком або за допомогою оптичних приладів (Лупи, лупи, мікроскопа).

Гетерогенні суміші можуть складатися як з рівномірно, так і з нерівномірно розподілених компонентів. У першому випадку гетерогенні суміші називають дисперсними системами.

дисперсними системами називають гетерогенні суміші, в яких одна речовина у вигляді дуже дрібних частинок рівномірно розподілено в іншому.

Те речовина, яке розподілено в іншому, називають дисперсною фазою . Речовина, в якому розподілена дисперсна фаза, носить назву дисперсійного середовища .

Залежно від агрегатного стану дисперсної фази і дисперсійного середовища розрізняють вісім типів дисперсних систем.

Класифікація дисперсних систем

За розміром частинок дисперсної фази розрізняють:

Грубодисперсні системи (нанеси) - розмір часток більш 100 пм;

Тонкодисперсні (колоїдні) системи (або колоїди) - розмір часток від 1 до 100 пм.

Взаємодією розчину гідроксиду кальцію з вуглекислим газом можна отримати грубодисперсними систему:

Са (ОН) 2 + СО 2 \u003d СаСО 3 ↓ + Н 2 0

Малорозчинний карбонат кальцію у вигляді найдрібніших крупинок знаходиться у воді в підвішеному стані. Отримана каламутна рідина - це дисперсна система, звана суспензією .

Однак мине небагато часу, і частинки карбонату кальцію під дією сили тяжіння осядуть на дно склянки, рідина стане прозорою. Це доказ того, що наша система вийшла грубодисперсной.

Грубодисперсні системи з твердою дисперсною фазою і рідким дисперсійним середовищем називають суспензиями .

Суспензиями є багато фарби, побілка, будівельні розчини (цементний розчин, бетон), пасти (в тому числі зубна), креми, мазі.

Грубодисперсними систему можна отримати з двох що не змішуються один з одним рідин, наприклад збовтуючи рослинне масло з водою. Така суміш називається емульсією. Згодом вона розшаровується, тому що теж є грубодисперсними систему. Прикладами емульсій можуть служити молоко (крапельки жиру в водній основі), майонез, молочний сік каучуконосних дерев (латекс), пестицидні препарати для обробки посівів.

аерозолі - це Грубодисперсні системи, в яких дисперсійним середовищем є повітря, а дисперсною фазою можуть бути крапельки рідини (хмари, веселка, випущений з балончика лак для волосся або дезодорант) або частки твердої речовини (пилова хмара, зміг).

Якщо частинки дисперсної фази досить малі, колоїдна система називається тонкодисперсної і нагадує справжній розчин, звідси і походить назва - колоїдний розчин. Така система утворюється, наприклад, при розчиненні невеликої кількості яєчного білка у воді.

За зовнішнім виглядом колоїдний розчин важко відрізнити від справжнього для цього можна скористатися специфічним оптичною властивістю колоїдних розчинів. Воно полягає в появі в колоїдному розчині світиться доріжки при пропущенні через нього променя світла. Це явище називають ефектом Тиндаля. Такий ефект можна спостерігати, пропускаючи промінь лазерної указки через розчин білка.

Ефект Тиндаля. Пропускання ла світла через розчини:

1 - істинний розчин; 2 - колоїдний розчин

Пояснюється ефект Тиндаля тим, що розмір часток дисперсної фази (від 1 до 100 нм) в колоїдної системі становить приблизно 1/10 довжини хвилі видимого випромінювання. Частинки такого розміру викликають розсіювання світла, що приводить до характерного візуального ефекту.

Існує кілька основних способів отримання колоїдних систем. Один з них - дроблення речовини на дрібні частинки, яке можна здійснювати механічно за допомогою спеціальних машин - колоїдних млинів. Так отримують, наприклад, туш, рідкі акварельні, водоемульсійні і вододисперсійні фарби.

Класифікація дисперсних систем може бути представлена \u200b\u200bнаступним чином:

Найважливішими типами колоїдних систем є золі і гелі (холодці).

золі- це колоїдні системи, в яких дисперсійним середовищем є рідина, а дисперсною фазою - тверда речовина.

З плином часу при нагріванні або під дією електролітів частинки золю можуть укрупнюватися і осідати. Такий процес називають коагуляцією.

гелі- особливе драглистоподібного колоїдний стан. При цьому окремі частинки золю зв'язуються один з одним, утворюючи суцільну просторову сітку. Всередину осередків сітки потрапляють частинки розчинника. Дисперсная система втрачає свою плинність, перетворюючись в желеобразное стан. При нагріванні гель може перетворитися в золь.

Отримати гель можна хімічним шляхом, якщо, наприклад, до розчину сульфату міді (II) додати кілька крапель розчину гідроксиду натрію, утворюється гель осаду гідроксиду міді (II):

СuSО 4 + 2NаОН \u003d Cu (ОН) 2 ↓ + Nа 2 SО 4

Опади гідроксидів металів, кремнієвої кислоти прийнято називати студневидного.

Гелі широко поширені в нашій повсякденному житті. Будь-якому відомі харчові гелі (зефір, мармелад, холодець), косметичні (гель для душу), медичні.

Для гелів з рідким дисперсійним середовищем характерне явище синерезиса (Або розшарування) - мимовільного виділення рідини. При цьому частинки дисперсної фази ущільнюються, сліпа ються і утворюють твердий колоїд а до дисперсійному середовищі повертається плинність.

Найчастіше з явищем синерезиса доводиться боротися, оскільки саме воно обмежує терміни придатності харчових косметичних, медичних гелів.

Наприклад, при тривалому зберіганні мармеладу і торта «Пташине молоко» виділяється рідина, вони стають непридатними до вживання.

З твердого колоїду желатину (продукту білкового походження) при набуханні в теплій воді утворюється студнеобразная гель - желе. але в кулінарних рецептах завжди попереджають: не можна доводити желе до кипіння, інакше гель перетвориться в золь і не прийме студневидного форми.

Навколишній нас світ являє собою барвисте різноманіття різних дисперсних систем. Подивимося навколо.

Наприклад, косметика та засоби гігієни: зубна паста, мило, шампунь, лак для нігтів, губна помада, туш, крем, хмарка дезодоранту, випущене з балончика, - все

це дисперсні системи. Тепер заглянемо на кухню. Молоко, м'ясний бульйон, тістечко, зефір, майонез, кетчуп - теж дисперсні системи. Вийдемо на вулицю, і знову дисперсні системи: хмари, дим, зміг, туман. Заглянемо в аптеку - і знову дисперсні системи: мазі, гелі, пасти, спреї, суспензії. Наш власний організм являє поєднання безлічі колоїдних систем: вміст клітин, кров, лімфа, травний сік, тканинні рідини. Недарма біологи сходяться на думці, що виникнення життя на нашій планеті - це еволюція колоїдних систем.

Вхідний контроль:

Відповідаємо на запитання:

1. Охарактеризуйте поняття «дисперсна система».

Чим дисперсна система відрізняється від інших сумішей?

2. Які типи дисперсних систем в залежності від агрегатного стану середовища і фази ви знаєте? Наведіть приклади. Охарактеризуйте їх значення в природі та житті людини.

Хід виконання роботи:

Досвід №1 Приготування суспензії карбонату кальцію в воді

Устаткування і реактиви: Лабораторний штатив з лапкою, штатив із пробірками, гідроксид кальцію Са (ОН) 2 (вапняна вода).

У пробірку налийте 4-5 мл свіжоприготованого розчину гідроксиду кальцію (вапняної води) і обережно через трубочку продувайте через нього повітря, що видихається.

Вапняна вода каламутніє в результаті протікання реакції:

Са (ОН) 2 + СО 2 \u003d ...

Досвід № 2 Отримання емульсії моторного масла

Устаткування і реактиви: Лабораторний штатив з лапкою, штатив із пробірками, моторне масло.

У конічну колбу з водою додайте трохи моторного масла і збовтайте.

Відповідаємо на питання:Що спостерігаємо?

Досвід №3 Ознайомлення з дисперсними системами

Приготуйте невелику колекцію зразків дисперсних систем з наявних будинку суспензій, емульсій, паст і гелів. Кожен зразок забезпечите фабричної етикеткою. Поміняйтеся з сусідом колекціями і потім розподіліть зразки колекції відповідно до класифікації дисперсних систем.

Ознайомтеся з термінами придатності харчових, медичних і косметичних гелів.

Відповідаємо на питання:Яким властивістю гелів визначається термін придатності?

Вихідний контроль:

Відповідаємо на запитання:

1. Які процеси, що відбуваються в дисперсних системах, обмежують термін придатності продуктів, лікарських і косметичних препаратів?

Виконуємо завдання:

Наведіть приклади емульсій, суспензій, золів, аерозолів, гелів і внесіть їх в таблицю.

Зробіть загальний висновок відповідно до цілей, поставлених перед вами в цій роботі.

Список літератури:

1. О.С. Габрієлян , І.Г. Остроумова «Хімія» [текст]: - підручник для професій і спеціальностей Технічного профілю. Москва, Видавничий дім «Академія», 2012 р

2. Габрієлян О.С. Хімія в тестах, задачах, вправах: навч. посібник для студ. середовищ. проф. учбових закладів / О.С. Габрієлян, Г.Г. Лисова - М., 2006.

3. Габрієлян О.С. Практикум із загальної, неорганічної та органічної хімії: навч. посібник для студ. середовищ. проф. навч. закладів / Габрієлян О.С., Остроумов І.Г., Дорофєєва Н.М. - М., 2007..

4. Єрохін Ю.М. Хімія: підручник для середньо професійних навчальних закладів, 4-е изд. М .: Видавничий центр Академія, 2004-384 с.

5. Рудзитис Г.Є., Фельдман Ф.Г. хімія: органічна хімія: Підручник для 10 кл. ОУ, 8-е изд. М. Просвещение, 2001., 160 с.

6. www.twirpx.com - Навчальні матеріали.

7. www.amgpgu.ru - Лекційний курс.

8. www.uchportal.ru - Учительський портал.

9. http://o5-5.ru - 5 і 5 Навчальний матеріал.

Лабораторна робота №2

Тема: Приготування суспензії карбонату кальцію в воді. Отримання емульсії моторного масла. Ознайомлення з властивостями дисперсних систем.

цілі: вивчити способи приготування емульсій та суспензій; навчитися відрізняти колоїдний розчин від істинного; відпрацювати навички експериментальної роботи, дотримуючись правил техніки безпеки при роботі в кабінеті хімії.

Методичні вказівки:

Дисперсні системи - це системи, в яких дрібні частинки речовини, або дисперсна фаза, розподілені в однорідному середовищі (рідина, газ, кристал), або дисперсионной фазі

Хімія дисперсних систем вивчає поведінку речовини в сильно роздробленому, високодисперсному стані, що характеризується дуже високим відношенням загальної площі поверхні всіх частинок до їх загального обсягу або масі (ступінь дисперсності).

Від назви колоїдних систем пішла назва окремої галузі хімії - колоїдної. «Поверхневі явища» - традиційна назва хімії дисперсних систем і поверхневих явищ. Найважливіша особливість дисперсного стану речовини полягає в тому, що енергія системи головним чином зосереджена на поверхні розділу фаз. При диспергування, або подрібненні, речовини відбувається значне збільшення площі поверхні частинок (при постійному сумарному їх обсязі). При цьому енергія, що витрачається на подрібнення і на подолання сил тяжіння між утворюються частинками, переходить в енергію поверхневого шару - поверхневу енергію. Чим вище ступінь подрібнення, тим більше поверхнева енергія. Тому область хімії дисперсних систем (і колоїдних розчинів) вважають хімією поверхневих явищ.

Колоїдні частинки настільки малі (містять 103-109 атомів), що не затримуються звичайними фільтрами, які не видно в звичайний мікроскоп, що не осідають під дією сили тяжіння. Їх стійкість з часом знижується, тобто вони схильні до «старіння». Дисперсні системи термодинамічно нестійкі і прагнуть до стану з найменшою енергією, коли поверхнева енергія частинок стає мінімальною. Це досягається за рахунок зменшення загальної площі поверхні при укрупненні частинок (що може також відбуватися при адсорбції на поверхні частинок інших речовин).

Класифікація дисперсних систем

дисперсна фаза	дисперсійна	Назва системи
		(Дисперсная система не утворюється)
	рідина		Піна газованої води, бульбашки газу в рідині, мильна піна
	Тверде тіло	Тверда піна	Пінопласт, микропористая гума, пемза, хліб, сир
рідина		аерозоль	Туман, хмари, струмінь з аерозольного балона
	рідина	емульсія	Молоко, вершкове масло, майонез, крем, мазь
	Тверде тіло	Тверда емульсія	Перли, опал
Тверде тіло		Аерозоль, порошок	Пил, дим, борошно, цемент
	рідина	Суспензія, золь (колоїдний розчин)	Глина, паста, мул, рідкі мастила з добавкою графіту або MoS
	Тверде тіло	твердий золь	Сплави, кольорові скла, мінерали

Методи дослідження дисперсних систем (Визначення розміру, форми і заряду частинок) засновані на вивченні їх особливих властивостей, обумовлених гетерогенність і дисперсністю, зокрема оптичних. Колоїдні розчини володіють оптичними властивостями, що відрізняють їх від справжніх розчинів, - вони поглинають і розсіюють проходить через них світло. При бічному розгляданні дисперсної системи, через яку проходить вузький світловий промінь, всередині розчину на темному тлі видно світиться блакитний так званий конус ТіндаляКонус Тиндаля тим яскравіше, чим вище концентрація і більше розмір часток. Інтенсивність светорассеяния посилюється при короткохвильовому випромінюванні і при значній відмінності показників заломлення дисперсної і дисперсійної фаз. Зі зменшенням діаметра частинок максимум поглинання зміщується в короткохвильову частину спектру, і високодисперсні системи розсіюють коротші світлові хвилі і тому мають блакитнувате фарбування. На спектрах розсіювання світла засновані методи визначення розміру і форми частинок.

При певних умовах в колоїдному розчині може початися процес коагуляції. коагуляція- явище злипання колоїдних частинок і випадання їх в осад. При цьому колоїдний розчин перетворюється в суспензію або гель. Гелі або холодці являють собою драглисті опади, які утворюються при коагуляції золів. Згодом структура гелів порушується (відшаровується) - з них виділяється вода (явище синерезиса

Прилади і реактиви; ступка з товкачиком, ложка-шпатель, стакан, скляна паличка, ліхтарик, пробірка; вода, карбонат кальцію (шматочок крейди), масло, ПАР, борошно, молоко, зубна паста, розчин крохмалю, розчин цукру. Хід роботи: 1 Інструктаж по ТБ Заходи безпеки: Обережно використовувати скляний посуд . Правила першої допомоги: При пораненні склом видаліть осколки з рани, змастіть краї рани розчином йоду і перев'яжіть бинтом. При необхідності звернутися до лікаря .

Досвід № 1. Приготування суспензії карбонату кальцію в воді

Суспензії мають ряд загальних властивостей з порошками, вони подібні за дисперсності. Якщо порошок помістити в рідину і перемішати, то вийде суспензія, а при висушуванні суспензія знову перетворюється в порошок.

У скляну колбу влити 4-5мл води і всипати 1-2 ложечки карбонату кальцію. Пробірку закрити гумовою пробкою і струснути пробірку кілька разів. Опишіть зовнішній вигляд і видимість частинок. Оцініть здатність осідати і здатність до коагуляції Запишіть спостереження.

На що схожа отримана суміш?

Досвід № 2. Отримання емульсії моторного масла

У скляну колбу влити 4-5мл води і 1-2 мл олії, закрити гумовою пробкою і струснути пробірку кілька разів. Вивчити властивості емульсії. Опишіть зовнішній вигляд і видимість частинок Оцініть здатність осідати і здатність до коагуляції Додайте краплю ПАР (емульгатора) і перемішайте ще раз. Порівняйте результати. Запишіть спостереження.

Досвід № 3. Приготування колоїдного розчину і вивчення його властивостей

У скляний стакан з гарячою водою внести 1-2 ложечки борошна (або желатину), ретельно перемішати. Оцініть здатність осідати і здатність до коагуляції. Пропустити через розчин промінь світла ліхтарика на тлі темної паперу. Чи спостерігається ефект Тиндаля?

Питання для висновків

Як відрізнити колоїдний розчин від істинного?

Значення дисперсних систем в повсякденному житті.

Досвід 3. Отримання емульсії моторного масла

Досвід 2. Приготування суспензії карбонату кальцію

Опис лабораторного обладнання

матеріали Устаткування

крейда мікропробіркі 2шт.

моторне масло : порцеляновий ступка

зубна паста, Пробіркодержателі

крем (для тіла, обличчя, рук),

желейні цукерки, зефір,

цукерки «пташине молоко» і інше

Методика виконання завдання

У пробірку налийте 4-5 крапель свіжоприготованого розчину

гідроксиду кальцію (вапном води) і обережно через трубочку

продувайте через нього повітря, що видихається.

Вапняна вода каламутніє в результаті протікання реакції:

Са (ОН) 2 + СО 2 \u003d СаСО 3 + Н 2 О

Помістити в пробірку 4 краплі моторного масла і 10 крапель води. Вміст пробірки енергійно збовтати до утворення мутно-жовтого колоїдного розчину. Отриманий розчин відстояти протягом 2 хвилин. Спостерігати за змінами, що відбулися.

Приготуйте невелику колекцію зразків дисперсних систем з наявних будинку суспензій, емульсій, паст і гелів. Кожен зразок забезпечите фабричної етикеткою.

Поміняйтеся з сусідом колекціями і потім розподіліть зразки колекції відповідно до класифікації дисперсних систем.

Ознайомтеся з термінами придатності харчових, медичних і косметичних гелів. Яким властивістю гелів визначається термін їх придатності?

Контрольні питання для самоперевірки

Варіант 1

1. У разі морської піни дисперсна фаза: а) тверда б) рідка в) газоподібна

2. Чи зміг - це: а) золь б) гель в) піна г) аерозоль 3. До емульсій відносяться: а) мильний розчин б) морський мул в) молоко г) лімфа 4.Деленіе розчинів на справжні і колоїдні обумовлено: а) кольором б) температурою в) розміром частинок г) прозорістю 5. дисперсная фаза - це: а) речовина, якого в дисперсної системі більше б) речовина, якого в дисперсної системі менше в) суміш всіх речовин, які містить дисперсна система г) речовина, з розміром частинок менше 1 нм

Варіант 2 1. У разі пористого шоколаду дисперсная середовище: а) тверда б) рідка в) газоподібна 2. Дим - це: а) золь б) гель в) аерозоль г) піна 3. Явище коагуляції характерно: а) для золів б) гелів в) емульсій г) аерозолів 4. у разі чавуну дисперсна фаза: а) тверда б) рідка в) газоподібна 5. Кисіль - це: а) істинний розчин б) колоїдний розчин в) аерозоль г) суспензія

варіант 3

1.Дайте визначення, що таке золі, гелі? 2. На які підгрупи можна розділити гелі? 3. Чим визначається термін придатності косметичних, медичних і харчових гелів? 4.Охарактерізуйте поняття «золі». На які групи поділяють золі? Наведіть приклади і розкажіть про їхнє значення 5.Охарактерізуйте явища коагуляції і синерезиса

24 6. Яке практичне значення має синерезис в промисловому виробництві? 7. Охарактеризуйте поняття «гелі». На які групи поділяють гелі? Наведіть приклади кожної з груп гелів і розкажіть про їхнє значення

Вимоги до змісту та оформлення звіту з лабораторної роботи

Запишіть в журнал лабораторно-практичних занять:

1. Найменування досвіду

2. Короткий опис досвіду

3. Спостереження

4. Висновок до роботи

Список літератури і інтернет - джерел

Підручник О.С. Габрієлян для СПО, 2008, с. 58 - 64