I. Экспериментальная часть.

Опыт № 1. Золь гидроксида железа (III).

а) Получение золя гидроксида железа (III).

В коническую колбу объемом 250 мл наливают 150 мл дистиллированной воды и нагревают её до кипения на плитке. Не снимая колбы, плитку выключают, и небольшой струёй вливают в воду пипеткой 5 мл концентрированного хлорида железа (III). Концентрированный раствор хлорида железа (III) готовит лаборант: 50 мл дистиллированной воды и 50 г FeCl₃ • 6H₂O. Получается золь гидроксида железа (III) интенсивного красно-коричневого цвета. Полученный золь охлаждают под краном до комнатной температуры, затем (при необходимости) фильтруют через увлажнённый складчатый фильтр. Золь должен казаться совершенно прозрачным в проходящем свете.

Реакция:

Строение мицеллы золя с указанием названия всех частиц и слоев:

б) Определение порога коагуляции.

Чтобы определить пороги коагуляции золей электролитами, готовят растворы электролитов с убывающей концентрацией. Для этого берут три ряда пробирок по шесть штук, заливают в определённую пробирку каждого ряда заданный объем воды, раствора электролита и золя (в соответствии с таблицей 1). Заполнение пробирок водой и золем производится из бюреток на 25 мл и 50 мл соответственно, а растворами электролитов — с помощью градуированных пипеток на 5 мл.

После добавления золя содержимое пробирок перемешивают встряхиванием, записывают время начала опыта и оставляют на 30 минут.

Контрольный раствор готовят сливанием 5 мл дистиллированной воды и 5 мл золя.

Таблица № 1

Коагуляция золя гидроксида железа (III) под влиянием электролитов

Ряд пробирок	Коагулятор	Порог коагуляции, С_п.к., ммоль/л	Номер пробирок
	Электролит	Ион
	3,0 M KCl
	0,005М K₂SO₄
	0,0005М K₃[Fe(CN)₆]
Объем, мл	дистиллированной воды				4,5
раствора электролита				0,5
золя гидроксида железа (III)

Коагуляцию отмечают, сопоставляя контрольную и исследуемую пробирку в проходящем свете.

В таблице 1 отмечают наличие коагуляции знаком «плюс», отсутствие коагуляции — знаком «минус».

Затем вычисляют порог коагуляции золя для каждого электролита-коагулятора, вызывающего коагуляцию 10 мл золя.

Порог коагуляции выражается в миллимолях (ммоль) электролита на литр золя

С_п.к. = С • V • 100 ммоль/л

где С_п.к. — порог коагуляции золя заданным электролитом, ммоль/л;

С — молярная концентрация раствора электролита, моль/л;

V — минимальное число мл электролита, достаточное для коагуляции 10 мл золя;

100 — коэффициент пересчёта на 1 литр золя.

После вычисления порогов коагуляции для всех электролитов, полученные данные сопоставляют с правилом Шульце-Гарди: из двух ионов электролита коагулирующим действием обладает тот, знак которого противоположен знаку заряда коллоидных частиц, причём это действие тем сильней, чем выше валентность коагулирующего иона.

Опыт № 2. Золь берлинской лазури.

а) Получение золя берлинской лазури.

В коническую колбу 250 мл наливают 25 мл дистиллированной воды и добавляют 0,2 мл концентрированного раствора хлорида железа (III). Затем добавляют 2 мл насыщенного раствора жёлтой кровяной соли K₄[Fe(CN)₆] и перемешивают. К образовавшемуся гелю берлинской лазури добавляют 150 мл дистиллированной воды, встряхивают и (при необходимости) фильтруют через увлажненный складчатый фильтр. Золь должен казаться совершенно прозрачным в проходящем свете, иметь интенсивную синюю окраску.

Реакция:

Строение мицеллы золя с указанием названия всех частиц и слоев:

: б) Определение порога коагуляции.

Чтобы определить пороги коагуляции золей электролитами, готовят растворы электролитов с убывающей концентрацией. Для этого берут три ряда пробирок по шесть штук, заливают в определённую пробирку каждого ряда заданный объем воды, раствора электролита и золя (в соответствии с таблицей 2). Заполнение пробирок водой и золем производится из бюреток на 25 мл и 50 мл соответственно, а растворами электролитов — с помощью градуированных пипеток на 5 мл.

Контрольный раствор готовят сливанием 5 мл дистиллированной воды и 5 мл золя.

Таблица № 2

Коагуляция золя берлинской лазури под влиянием электролитов

Ряд пробирок	Коагулятор	Порог коагуляции, С_п.к., ммоль/л	Номер пробирок
	Электролит	Ион
	1,0М KCl
	0,05М CaCl₂
	0,00М AlCl₃
Объем, мл	дистиллированной воды				4,5
раствора электролита				0,5
золя берлинской лазури

Коагуляцию отмечают, сопоставляя контрольную и исследуемую пробирку в проходящем свете.

В таблице 2 отмечают наличие коагуляции знаком «плюс», отсутствие коагуляции — знаком «минус».

Порог коагуляции выражается в миллимолях (ммоль) электролита на литр золя

С_п.к. = С • V • 100 ммоль/л

где С_п.к. — порог коагуляции золя заданным электролитом, ммоль/л;

С — молярная концентрация раствора электролита, моль/л;

V — минимальное число мл электролита, достаточное для коагуляции 10 мл золя;

100 — коэффициент пересчёта на 1 литр золя.

Опыт № 3. Определение знака заряда методом капиллярного анализа.

В методе капиллярного анализа используется зависимость адсорбируемости золя от знака заряда поверхности адсорбента. В качестве такой заряженной поверхности может быть использована поверхность капилляров фильтровальной бумаги. При погружении в воду фильтровальной бумаги целлюлозные стенки капилляров заряжаются отрицательно, а прилегающая к ним вода — положительно. За счёт сил поверхностного натяжения вода поднимается по капиллярам бумаги. Если в воде находятся заряженные коллоидные частицы, то передвижение их вверх возможно только тогда, когда они заряжены отрицательно и не притягиваются к стенкам капилляров.

Окрашенные золи гидроксида железа (III) и берлинской лазури наливают приблизительно по 5 - 10 мл в маленькие стаканчики и опускают в них по узкой одинаковой полоске фильтровальной бумаги (1 • 10 см²). Верхний конец полосок прикалывают кнопкой к деревянной планке, закреплённой в лапке штатива (полоска бумаги не должна касаться стенки стакана!). Через 3 - 5 минут сопоставляют высоту поднятия воды и коллоидных частиц гидроксида железа и берлинской лазури. Делают выводы о заряде частиц этих золей.