Физическая химия дисперсных систем
 Скачать 40.74 Kb.
|
|
Практическое занятие№14 Тема: «Физическая химия дисперсных систем» Цель- получить представления о разнообразии дисперсных систем, их применении в медицине; природе коллоидного состояния; методах получения и очистки, свойствах коллоидных растворов; научиться применять данный материал в своей будущей профессии врача. Сделайте записи в рабочей тетради по плану: дата; номер занятия; тема занятия; цель занятия; основные вопросы темы. 1.Учебные вопросы занятия: 1.Определение дисперсных систем и их классификация: 1.1 по размеру частиц дисперсной фазы; 1.2 по агрегатному состоянию; 1.3 по межфазному взаимодействию. 1.4 по структурно-механическим свойствам. 2.Способы получения коллоидных растворов: 2.1 дисперсионные: физические и химические; 2.2 метод пептизации, применение в медицинских целях; 2.3 конденсационные: физические и химические. 3. Строение мицеллы – структурные единицы неорганического коллоидного раствора: 3.1 формирование ядра и возникновение электродинамического потенциала; 3.2 образование адсорбционного слоя и гранулы; возникновение электрокинетического потенциала; 3.3 основные факторы устойчивости мицеллы. 4.Методы очистки коллоидных растворов: диализ, электродиализ, ультрафильтрация, компенсационный диализ, аппарат «искусственная почка». 5. Оптические свойства коллоидных растворов. Закон Рэлея. 2.Ваши действия по подготовке к данному занятию и отработке программы занятия: При подготовке к данному занятию повторите: агрегатное состояние вещества и виды поверхностей раздела фаз; отличие гетерогенных систем от гомогенных; адсорбция электролитов из растворов; правило Панетта-Фаянса механизм формирования ДЭС на границе раздела фаз. При отработке 1 вопроса обратите внимание на: критерии классификации дисперсных систем При отработке 2 вопроса обратите внимание на: методы получения коллоидных растворов: дисперсные и конденсационные, их разновидности. При отработке 3 вопроса обратите внимание на: правило избирательной адсорбции, согласно которому образуется гранула, мицеллы; формирование адсорбционного слоя, возникновение электротермодинамического и электрокинетического потенциалов. При отработке 4 вопроса обратите внимание на: методы очистки коллоидных растворов принцип работы аппарата «искусственная почка». При отработке 5 вопроса обратите внимание на отличие оптических свойств грубодисперсных систем , коллоидных растворов и истинных растворов; причину появления конуса Тиндаля, закон Рэлея. 3. Вопросы и задания для самоконтроля 3.1 Тестовые задания Выбрать один или несколько правильных ответов 1. Мицеллу образует: а) гранула и диффузный слой; б) агрегат и диффузионный слой; в) гранула с диффузным и адсорбционным слоем; г) агрегат с адсорбционным слоем. 2. Окрашенное пятно, образующееся при нанесении капли золя берлинской лазури на фильтровальную бумагу, заряженную отрицательно, не растекается. Какой заряд имеют коллоидные частицы золя? а) отрицательный;б) положительный;в) нейтральный;г) заряд равен 0. 3. Пептизацией называется процесс перехода под действием пептизаторов: а) любого осадка в золь; б) свежеосажденного осадка в золь; в) золя в гель; г) геля в золь. 4. Диализ используют для очистки коллоидной растворов от: а)низкомолекулярных примесей; б)ионов электролита; в)высокомолекулярных примесей; г)грубодисперсных примесей. 5. Найдите неверное утверждение. Золь-это: а)связнодисперсная система; б)лиофобная система; в)ультромикрогетерогенная система; г)гетерогенные системы. 6.Выберите размерность частиц коллоидных растворов (м): а) 10-4 – 10-6 б) 10-6 – 10-9 в) 10-9 – 10-10 7. Какие агрегатные состояния дисперсионной фазы и дисперсной среды в дымах: а) газ и жидкость соответственно; б) твердое и газ соответственно; в) жидкость и жидкость соответственно; г) жидкость и газ соответственно 8.Какой из перечисленных методов получения коллоидных растворов не относится к конденсационным: а) окисления б) гидролиза в) замены растворителя г) пептизации 9. Граница раздела в мицелле, являющаяся межфазной границей: а) граница между мицеллой и растворителем б) граница между гранулой и диффузным слоем в) граница между ядром и противоионами г) граница между плотным слоем и диффузным слоем 10. Какой фактор способствует процессу пептизации: а) добавление электролита, способствующего агрегации осадка б) добавление растворителя в) рекристаллизации вещества ядра мицеллы д) добавлениие раствора электролита, способствующего дезагрегации осадка. Ключ к тестовому заданию
3.2 Задачи для самостоятельного решения Эталоны решения задач Задача I. Золь хромата серебра получен путем смешивания равных объемов 0,005М раствора K2CrO4 и 0,012M раствора BaCl2. Напишите схему строения мицеллы золя и укажите знак заряда ее гранул. Решение Составьте уравнение реакции, лежащей в основе получения золя: K2CrO4 + BaCl2 BaCrO4 + 2KCl Так как С(BaCl2) > C(K2CrO4), то при равных объемах растворов количество BaCl2 больше количества K2CrO4 (0,012V > 0,005V). Следовательно, в избытке находится BaCl2. Агрегат мицеллы золя образуют микрокристаллы плохо растворимого BaCrO4. По правилу Панета – Фаянса на поверхности агрегата будут адсорбироваться потенциалопределяющие ионы, родственные веществу агрегата и находящиеся в растворе в избытке. В нашем случае – это nBa2+. Противоионами будут также находящиеся в избытке 2nCl–, которые распределяться следующим образом: (2n–x)Cl– будут находиться в адсорбционном слое, а остальные хCl– – в диффузном. Схема строения мицеллы золя будет иметь следующий вид: {[mBaCrO4] nBa2+ (2n–x)Cl–}2х+ 2xCl–, Гранула мицеллы, заключенная в фигурные скобки, имеет положительный заряд, т.е. знак заряда потенциалопределяющих ионов Ва2+. Задача 2. Гранулы золя иодида серебра, полученного путем смешивания растворов AgNO3 и KCl, имеют отрицательный заряд. Какой из данных электролитов взят в избытке? Напишите формулу мицеллы. Решение Золь получен по следующему уравнению реакции: AgNO3 + KCl AgCl + KNO3, из которого следует, что агрегатом является малорастворимый иодид серебра AgCl. Так как гранула имеет отрицательный заряд, то потенциалопределяющими ионами, по правилу Панета – Фаянса, будут отрицательные ионы, входящие в состав агрегата, т.е. Cl––ионы. Следовательно, в избытке взят раствор KCl, содержащий эти ионы. Формула мицеллы будет иметь следующий вид: {[mAgCl] nCl– (n–x)K+}х– xK+. Задача№1 При электрофорезе частицы золя хлорида железа, полученного смешением равных объемов раствора нитрата серебра и хлорида калия, перемещаются к отрицательному полюсу. Одинаковы ли были исходные концентрации электролитов? Составьте формулу мицеллы золя. Задача№ 2 Какой объем 0.005 М раствора нитрата серебра нужно добавить к 20 мл 0.015 М раствора йодида калия, чтобы получить золь, частицы которого заряжены положительно. Приведите строение мицеллы полученного золя. Задача 3 Золь гидроксида железа (III) получен при добавлении к 85 мл дистиллированной воды 15 мл 2%-го раствора FeCI3. К какому электроду будут перемещаться в электрическом поле частицы образовавшегося золя? При ответе необходимо учитывать, что в дисперсной среде присутствут ионы FeO+ и СI- Лабораторное занятие № 14: Тема : «Получение, очистка и свойства коллоидных растворов» 1 .Цель - получить представления о методах получения и очистки коллоидных растворов; научиться применять данный материал в своей будущей профессии врача. 2. Учебные вопросы занятия: 1.Инструктаж по выполнению лабораторной работы 2. Выполнение лабораторной работы 2.1. «Получение золя гидроксида железа (III) гидролизом раствора FeCl3» 2.2. «Получение золя иодида серебра» 2.3. Получение золя берлинской лазури методом пептизации 2.4.«Оптические свойства коллоидных растворов» 3. Защита лабораторной работы 3. Оборудование и реактивы: Химическая посуда Растворы: 2% FeCl3, 0,002M KI, 0,01M 0,001моль/л K3[Fe(CN)6], AgNO3, 2% K4[Fe(CN)6], 0,1M H2C2O4, 1моль/л KCl, 0,1моль/л K2CrO4, Фильтры (d=10 см) Установка для диализа Электроплитка 4. Практическая часть Лабораторная работа №1. Получение золя гидроксида железа (III) гидролизом раствора FeCl3. В химический стаканчик наливают 1 мл 2%-ного раствора хлорида железа(III) и 10 мл дистиллированной воды, тщательно перемешивают и нагревают до кипения. Получается красно-бурый, совершенно прозрачный золь гидроксида железа (III), который используют в дальнейших лабораторных работах .В выводе написать формулу мицеллы образовавшегося золя. Лабораторная работа №2. Получение золя иодида серебра. К 10 мл 0,002 М раствора иодида калия прибавляют 1 мл 0,01 М раствора нитрата серебра и взбалтывают. Получается желтоватый мутный золь с отрицательным зарядом гранул (избыток иодида калия), который используют в дальнейших лабораторных работах. В выводе написать формулы мицелл золя иодида серебра, полученных в избытке иодида калия и в избытке нитрата серебра. Лабораторная работа №3. Получение золя берлинской лазури методом пептизации. К 5 мл 2%-ного раствора хлорида железа(III) прибавляют 1 мл K4[ Fe(CN)6], отфильтровывают и промывают осадок дистиллированной водой. Осадок на фильтре обрабатывают щавелевой кислотой (пептизатор), в результате фильтруется синий золь берлинской лазури. В выводе написать строение мицеллы полученного золя. Лабораторная работа 4. «Оптические свойства коллоидных растворов» Объедините пробы золя иодида серебра и золя гидроксида железа (III),полученные разными студентами, не смешивая различных золей. Наблюдайте особенности оптических свойств золей. Для этого линзой сконцентрируйте пучок света и направьте его на растворы золей, помещенные в сосуды с плоскими стенками. Наблюдайте конус Тиндаля. В выводе объяснить, почему возникает конус Тиндаля. Вопросы к защите лабораторной работы: Как можно классифицировать методы получения коллоидных растворов? В чем состоит сущность методов диспергирования? Какое оборудование используют для этого? Охарактеризовать способы получения коллоидных растворов путем конденсации. Какие условия должны соблюдаться для осуществления химической конденсации? В чем состоят особенности процессов диализа, электродиализа, ультрафильтрации? В чем проявляется рэлеевское рассеяние света? Перечислите факторы, от которых зависит интенсивность рассеянного света. От каких факторов зависит поглощение света окрашенными растворами? Что называется оптической плотностью? Чем объясняется мутность дисперсных систем? Какой оптический метод основан на измерении мутности коллоидных растворов? Каково строение двойного электрического слоя? В чем состоит отличие электрокинетического потенциала от термодинамического? Каково строение мицеллы лиофобного золя? Напишите формулы мицелл следующих золей: а) золя карбоната бария ВаСО3, стабилизированного хлоридом бария; б) золя сульфида свинца PbS, стабилизированного сульфидом натрия; в) золя бромида серебра AgBr, стабилизированного нитратом серебра; г) золя гидроксида железа Fe(OH)3, стабилизированного Fe(NO3)3; д) золя хлорида свинца РЬС12, стабилизированного хлоридом калия; е) золя сульфата бария BaSO4, стабилизированного сульфатом калия. 5. Вопросы и задания для самоконтроля 1. Назовите условия получения лиофобных золей. 2. Напишите строение мицеллы AgI при избытке AgNO3. Охарактеризуйте составляющие компоненты и факторы устойчивости частицы. 3. Как классифицируются дисперсные системы? Укажите критерии классификации, приведите примеры. 4. Напишите мицеллу AgI, полученного в избытке KI. 5. Напишите схему строения мицеллы золя гидроксида железа (III), полученного методом гидролиза. 6. Охарактеризуйте строение мицеллы BaSO4, полученной при взаимодействии Ba(NO3)2 с избытком K2SO4. 7. Назовите факторы устойчивости мицеллы AgBr, полученной в избытке KBr. Напишите эту мицеллу. 8. Изобразите схематически строение мицеллы золя хлорида серебра, который получен в избытке хлорида натрия. 9. Назовите конденсационные методы получения коллоидных растворов. 10. Назовите дисперсионные методы получения коллоидных растворов. 11. Какими характеристическими свойствами обладают дисперсные системы? 12. Какова сущность пептизации? 13. Какие существуют методы получения дисперсных систем? 14. Что такое диализ? В чем сущность компенсационного диализа? 15. Назовите виды диализа. 8.Список рекомендуемой литературы Основная литература Попков В.А. Общая химия [Электронный ресурс]: учеб. / В.А. Попков, С.А. Пузаков. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. - 976 с. – Режим доступа:http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970415702.html Попков В.А. Общая химия [Текст]: учеб. / В.А. Попков, С.А. Пузаков. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2009. - 976 с. Дополнительная литература Жолнин, А.В. Общая химия [Текст] :учеб. / А. В.Жолнин ; под ред. В. А. Попкова, А.В. Жолнина. - М. : ГЭОТАР-Медиа,2012. - 400 с. Жолнин, А.В. Общаяхимия [Электронный ресурс] :учеб. / А. В. Жолнин ; под ред. В. А. Попкова, А. В. Жолнина. - М. : ГЭОТАР-Медиа, 2014. – 400 с. – Режим доступа: http://www.studentlibrary.ru/book/ISBN9785970429563.html |