Topik: Sistem tersebar. Pekerjaan laboratorium “Sifat dan persiapan sol. Laboratorium sistem terdispersi untuk sistem terdispersi kimia

FENOMENA PERMUKAAN DAN RUMAH PENERBITAN SISTEM DISPERSIF TSTU Kementerian Pendidikan dan Ilmu Pengetahuan Federasi Rusia Lembaga Pendidikan Negara Pendidikan Profesi Tinggi "Universitas Teknik Negeri Tambov" FENOMENA PERMUKAAN DAN SISTEM DISPERSIF Pekerjaan laboratorium untuk siswa tahun ke-3 dari spesialisasi 240901 "Bioteknologi Pangan" Tambov Publishing House TSTU 2006 UDC 541.18 LBC 24.6 М15 Kandidat ilmu kimia N.F. Gladyshev Penulis dan rekan penulis: E.I. Muratova, A.A. Ermakov M15 Fenomena permukaan dan sistem dispersi: Pekerjaan laboratorium / Ed.-st.: E.I. Muratova, A.A. Ermakov. Tambov: Rumah Penerbitan Tambov. negara teknologi. un-ta, 2006. 48 hal. Pekerjaan laboratorium diberikan untuk mempelajari ciri-ciri fenomena permukaan dan sifat-sifat berbagai sistem dispersi - objek bioteknologi pangan. Berbagai metode, instrumen, dan instalasi untuk mempelajari fenomena permukaan (tegangan permukaan, adsorpsi) dan sistem dispersi (sol, suspensi, emulsi, busa, dll.) Disajikan. Pekerjaan laboratorium disusun sesuai dengan Standar Pendidikan Negara Pendidikan Profesi Tinggi untuk spesialisasi 240901 "Bioteknologi Pangan" dan program disiplin "Fenomena permukaan dan sistem dispersi" dan ditujukan untuk siswa tahun ke-3. UDC 541.18 LBC 24.6  Tambov State Technical University (TSTU), 2006 Textbook FENOMENA PERMUKAAN DAN SISTEM DISPERSIF Pekerjaan laboratorium Penulis-penyusun: Muratova Evgenia Ivanovna, Ermakov Alexander Anatolyevich Editor Z.G. Cher nova Pembuatan prototipe komputer E.V. Kapal ditandatangani 01/30/2006 Typeface Times New Roman. Format 60 × 84/16. kertas offset. Pencetakan offset. Volume: 2,79 konv. oven l.; 2.9 ed. l. Sirkulasi 100 eksemplar. P. 25M Pusat Penerbitan dan Percetakan TSTU 392000, Tambov, Sovetskaya, 106, kamar 14 PENDAHULUAN Dalam beberapa tahun terakhir, telah terjadi perluasan yang signifikan dari rangkaian produk makanan, makanan fungsional gabungan, produk analog, hidrobiont, dll. Perancangan resep untuk produk semacam itu dan pengembangan teknologi untuk produksinya harus dilakukan dengan mempertimbangkan sifat koloid-kimia massa makanan. Disiplin "Fenomena permukaan dan sistem dispersi" (kimia koloid) termasuk dalam komponen federal dari standar pendidikan negara bagian untuk pendidikan profesional yang lebih tinggi dalam "Bioteknologi Pangan" khusus. Kebutuhan untuk mempelajarinya karena hampir semua massa makanan adalah sistem terdispersi, yang sifat fisikokimianya harus diperhitungkan dalam produksi dan penyimpanan produk makanan. Dalam kata-kata Bechgold, "teknik kuliner tidak lebih dari penerapan praktis kimia koloid." Sesuai dengan persyaratan kualifikasi standar pendidikan negara, lulusan dari spesialisasi "Bioteknologi Pangan" harus mengetahui landasan teoretis dan teknologi pembentukan dan penghancuran sistem dispersi makanan, sifat kimia koloid dari bahan baku makanan dan produk jadi; mahir dalam metode mempelajari sistem dispersi pangan dan memiliki keterampilan praktis dalam bekerja dengan peralatan laboratorium yang relevan; dapat menggunakan pengetahuan yang diperoleh dan keterampilan praktis untuk merancang produk makanan gabungan, pilihan mode teknologi operasi peralatan yang optimal, dan produksi produk berkualitas tinggi. Pekerjaan laboratorium yang disajikan dalam manual mencakup bagian paling penting dari kimia koloid untuk produksi makanan. Penerapannya akan memungkinkan ahli bioteknologi masa depan untuk mengenal metode memperoleh dan sifat suspensi, sol, emulsi, busa; menguasai metode, instrumen, dan instalasi modern; untuk mempelajari pengaruh resep dan parameter teknologi pada besarnya tegangan permukaan, adsorpsi spesifik, kapasitas pertukaran total penukar ion, sifat reologi berbagai sistem terdispersi makanan. Kami berharap bahwa pengetahuan dan keterampilan yang diperoleh akan berkontribusi pada pemahaman yang lebih dalam tentang kursus teknologi khusus oleh siswa. Pekerjaan laboratorium 1 PENENTUAN TENSI PERMUKAAN Tujuan pekerjaan: pengukuran tegangan permukaan; penentuan ketergantungan tegangan permukaan cairan pada suhu, sifat dan konsentrasi zat terlarut. Ketentuan teoritis umum Tegangan permukaan σ adalah karakteristik penting dari fenomena antarmuka dan permukaan. Ini mencirikan kelebihan energi permukaan per satuan antarmuka dan dinyatakan dalam J/m2 atau N/m. Semakin besar perbedaan intensitas interaksi antarmolekul fase yang berdekatan, semakin besar tegangan permukaan. Pada suhu 20 °C, tegangan permukaan merkuri adalah 485,0 mJ/m2, air - 72,8 mJ/m2, etanol - 22,0 mJ/m, minyak bunga matahari - 33,0 mJ/m, krim - 42, 0 mJ/m, kesalahan – 45…55 mJ/m2. 2 2 2 Tegangan permukaan larutan σ hampir selalu berbeda dari tegangan permukaan pelarut σ0, karena zat terlarut, bergantung pada sifatnya, dapat berkonsentrasi pada permukaan larutan atau masuk ke dalam volume larutan. Zat yang mengurangi tegangan permukaan disebut zat aktif permukaan (surfaktan). Surfaktan sehubungan dengan air adalah alkohol, asam organik, amina, dll. Tegangan permukaan masing-masing zat pada batas dengan gas meningkat dengan meningkatnya suhu, dan koefisien suhu α memiliki nilai negatif yang hampir konstan. Untuk sebagian besar cairan polar, σT = σ 0 − α∆T , di mana σT dan σ0 adalah tegangan permukaan pada suhu T dan suhu standar; ∆T adalah perbedaan suhu; α = –dσ/dt. Sistem yang paling mudah diakses untuk pengukuran eksperimental tegangan permukaan adalah sistem cair-gas dan cair-cair. Paling sering, metode statis atau semi-statis digunakan, yang memungkinkan untuk mengukur nilai kesetimbangan tegangan permukaan cairan. Metode statis meliputi metode kenaikan kapiler cairan dan penurunan gantung (berbaring). Metode tekanan maksimum dalam tetesan (gelembung), pemisahan cincin atau pelat, dan metode stalagmometri bersifat semi-statis. Paling sering, metode berikut digunakan untuk menentukan tegangan permukaan: tekanan maksimum, stalagmometric, pemisahan cincin, dan penyeimbangan pelat (metode Wilhelmy). Metode tekanan maksimum didasarkan pada pemaksaan gelembung gas atau udara di bawah pengaruh tekanan eksternal p melalui kapiler terkalibrasi dengan radius r0 (Gbr. 1.1, a). Saat tekanan meningkat, gelembung membesar, dan jari-jari kelengkungan permukaannya R melebihi jari-jari kapiler (posisi 1: R > r0). Peningkatan volume gelembung lebih lanjut akan terjadi hingga tekanan internal mencapai nilai maksimumnya; jari-jari kelengkungan dalam hal ini akan minimal, mis. R = r0 (posisi 2). a) b) c) d) Gambar. 1.1 Metode untuk menentukan tegangan permukaan: a - tekanan tertinggi; b - stalagometri; di - pemisahan cincin; d – kesetimbangan pelat Pada saat ini, gelembung akan kehilangan kestabilannya: saat volumenya meningkat, gelembung akan terlepas dari kapiler. Jika tekanan p diukur pada saat pelepasan gelembung, maka tegangan permukaan dapat dinyatakan sebagai berikut: 2σ pr p= →σ= 0 . (1.1) r0 2 Agar tidak mengukur jari-jari kapiler, kita dapat menentukan p untuk cairan yang tegangan permukaannya diketahui. Air sering digunakan sebagai cairan referensi. Kemudian alih-alih rumus (1.1) kita dapat menulis p σ = σ H 2O . (1.2) p H 2O Dalam metode stalagmometri, berat tetesan ditentukan, yang terlepas dari kapiler (lihat Gambar 1.1, b) di bawah aksi gravitasi atau sebagai hasil ekstrusi dengan jarum suntik mikro. Kira-kira, diyakini bahwa ketika terlepas, berat tetesan Pk diimbangi oleh gaya yang sama dengan tegangan permukaan dikalikan dengan keliling kapiler dengan jari-jari r0 yaitu. r0 σ Pk 1 P = 2π →σ= ; (1.3) k1 2πr0 σ = km , (1.4) di mana k adalah konstanta stalagmometer; m adalah massa satu tetes. Saat mengukur tegangan permukaan dengan metode tekanan tertinggi dan metode stalagmometri, gelembung dan tetesan terbentuk relatif cepat dalam waktu yang tidak cukup untuk pembentukan lapisan adsorpsi molekul surfaktan terlarut, terutama jika berat molekulnya relatif besar. Dalam kondisi ini, tegangan permukaan kesetimbangan tidak memiliki waktu untuk ditetapkan. Untuk larutan seperti itu, disarankan untuk menambah waktu pembentukan gelembung atau tetesan hingga tekanan atau jumlah tetesan menjadi konstan. Dalam metode merobek cincin (lihat Gambar 1.1, c), gaya F diukur, yang dinetralkan oleh tegangan permukaan cairan yang membasahi keliling permukaan cincin, r0 σ F = 4π . (1,5) k Koefisien k adalah faktor koreksi, dengan memperhitungkan bahwa kolom cairan yang naik saat cincin robek tidak berbentuk silinder berongga biasa. Dalam metode penyeimbangan pelat (atau metode Wilhelmy), gaya F ditentukan, yang diperlukan untuk mengekstraksi pelat tipis selebar h yang direndam di dalamnya dari cairan (lihat Gambar 1.1, d), F = 2σh. (1.6) Metode di atas untuk menentukan tegangan permukaan tersedia, tetapi memiliki satu kelemahan umum - akurasi pengukuran yang rendah. Metode kenaikan kapiler lebih akurat jika kapiler dibasahi dengan baik oleh air, dan tinggi diameternya tidak berubah, yang tidak selalu diamati dalam kondisi laboratorium. Selain itu, semakin kecil jari-jari kapiler, semakin akurat hasil pengukuran tegangan permukaan. Metode kenaikan kapiler didasarkan pada ketergantungan ketinggian kenaikan cairan h dalam kapiler sempit pada tegangan permukaannya. Sesuai dengan persamaan Laplace, kelebihan tekanan dihubungkan dengan ketinggian h cairan dalam kapiler dengan hubungan 2σ ∆p = ; (1.7) rm ∆ p = ∆ ρ gh , (1.8) dimana rm adalah jari-jari kelengkungan meniskus cair di dalam kapiler; ∆ρ adalah perbedaan antara densitas fase cair dan gas; g adalah percepatan jatuh bebas. Memperkenalkan apa yang disebut konstanta kapiler a, 2σ a2 = rm h , (1.9) ∆ρg dan memperhitungkan sudut pembasahan θ dinding kapiler dengan jari-jari r oleh cairan, dari persamaan (1.8) dan (1.9) kita memperoleh ∆ ρgrh a 2 ∆ρg σ= = . (1.10) 2 cos θ 2 cos θ Relasi terakhir dikenal dengan persamaan Jurin. Jadi, untuk menentukan tegangan permukaan zat cair, metode ini secara eksperimental mencari ketinggian naik h, jari-jari kapiler r, dan sudut pembasahan θ. Metode kenaikan kapiler adalah salah satu yang paling akurat (kesalahan relatif kurang dari 0,01%). Prosedur untuk melakukan pekerjaan laboratorium 1 Sebelum melanjutkan ke bagian praktis dari pekerjaan laboratorium, Anda harus membaca materi bagian teoretis dengan cermat dan mempelajari skema pengaturan laboratorium (Gbr. 1.2). 2 Isi stalagmometer dengan cairan uji (termasuk ceratnya) dan tutup keran stalagmometer. 3 Menggunakan stopwatch, atur laju aliran cairan menjadi 15 - 20 tetes per menit. 4 Hitung tetesan cairan yang mengalir dari stalagmometer ke dalam gelas ukur 10 ml. 5 Catat hasil pengukuran jumlah tetes cairan uji pada Tabel. 1.1. Untuk perhitungannya, gunakan rumus (1.4) dan data pada Tabel. 1.2. 6 Isi ulang stalagmometer dengan cairan uji. Setel suhu berikutnya di termostat dan ulangi pengukuran sesuai paragraf. 3-4. Dengan cara yang sama, hitung tetesan cairan pada semua suhu yang ditunjukkan. Masukkan hasilnya ke dalam tabel. 1.1. 20 °С 20 0 С 40 °С 1 40 0 ​​​​С 1 60 °С 60 0 С 2 2 3 3 4 4 1.2 Diagram pengaturan laboratorium: 1 – termostat; 2 - stalagmometer; 3 - silinder pengukur; 4 – tripod 1.1 Hasil studi tentang ketergantungan σ pada suhu Volume Konstan Massa No. Jumlah tetes Permukaan stalagmometer k, Suhu t, °С cairan satu percobaan n, pcs. tegangan σ, J/m2 J/(m2 kg) V, ml tetes m, kg 1 20 2 40 3 60 1.2 Densitas beberapa zat cair pada temperatur berbeda Densitas, kg/m3, pada 7 40 °C 60 °C pada konstanta suhu, tetapi dengan perubahan konsentrasi air yang diselidiki 998 992 983 cairan. Isi tabel. 1.3. Asam asetat 1048 1027 1004 8 Plot grafik tegangan permukaan sebagai fungsi suhu (σ = f (t °С)) dan konsentrasi (σ = f (с)) dan rumuskan kesimpulannya. 1.3 Hasil studi ketergantungan σ pada konsentrasi Konstan sta- Konsentrasi Volume Permukaan No. Kuantitas ka- Massa satu lagmo-meter k, uji tegangan cairan σ, eksperimen pel n, pcs. tetes m, kg J/(m2 kg) cairan s, % V, ml J/m2 1 2 3 4 Pertanyaan untuk pengendalian diri 1 Apa penyebab kelebihan energi permukaan? 2 Apa itu tegangan permukaan? Diukur dalam satuan apa? 3 Apa yang menentukan nilai tegangan permukaan? 4 Apa itu surfaktan? Berikan contoh surfaktan. 5 Metode pengukuran tegangan permukaan apa yang Anda ketahui? 6 Apa metode stalagmometri untuk menentukan σ? 7 Metode kenaikan kapiler yang digunakan untuk menentukan σ berdasarkan apa? 8 Kuantitas apa dalam pekerjaan laboratorium yang dilakukan yang bersifat eksperimental (referensi, dihitung)? Pekerjaan laboratorium 2 STUDI ADSORPSI DARI LARUTAN BINER PADA PERMUKAAN PADAT Tujuan pekerjaan: penentuan adsorpsi Gibbs (kelebihan) pada adsorben padat dari larutan biner; perhitungan adsorpsi Gibbs komponen larutan dengan mengubah komposisi larutan selama adsorpsi; konstruksi isoterm nilai adsorpsi berlebih dan analisisnya. Ketentuan teoritis umum Sistem dispersi dicirikan oleh antarmuka fase yang sangat maju, oleh karena itu, ∆G = σS > 0. Dalam sistem dispersi apa pun, ∆G cenderung menurun karena penurunan σ atau S. Adsorpsi mengacu pada fenomena permukaan yang mengarah ke penurunan spontan dalam σ, t .e ∆G = σS< 0. Адсорбцией называется самопроизвольное перераспределение (сгущение, концентрирование) растворенного вещества из объема фазы на поверхность раздела фаз, отнесенное к единице поверхности. Процесс, обратный ад- сорбции, называется десорбцией. Вещество, на поверхности которого происходит адсорбция, называется адсор- бентом (как правило, это вещество с большей плотностью). Вещество, которое может адсорбироваться, называет- ся адсорбтив, а которое уже адсорбировалось – адсорбат (как правило, это газообразные или жидкие вещества). В зависимости от агрегатного состояния адсорбента и адсорбтива различают адсорбцию на границе твердое тело – газ (т-г), жидкости и газа (ж-г) и твердого тела и жидкости (т-ж). При установлении равновесия адсорбция ↔ десорбция количество адсорбированного вещества в поверхностном слое зависит от концентрации, давления и температуры. Адсорбцию выражают в абсолютных и избыточных величинах. Абсолютная адсорбция (А) – это количество адсорбата на единице поверхности адсорбента. Она равна концентрации адсорбата в поверхностном слое сS ум- ноженной на толщину этого слоя h: А = cSh. (2.1) Избыток адсорбата в поверхностном слое по сравнению с его первоначальным количеством в этом слое ха- рактеризует избыточную, или так называемую гиббсовскую адсорбцию (Г). Она показывает, насколько увели- чилась концентрация адсорбата в результате адсорбции: Г = A – ch = Г – N, (2.2) где с – равновесная концентрация адсорбтива в объеме; N – количество адсорбата в адсорбционном слое, когда его концентрация на поверхности соответствует концентрации в объемной фазе. Когда концентрация адсорбата на поверхности адсорбента значительно превышает его концентрацию в объе- ме, т.е. сS > > c, maka nilai N dapat diabaikan dan dapat diasumsikan Г = А. dimensi G dan A adalah mol/m2. Untuk adsorben bubuk padat dan terutama berpori yang memiliki permukaan antarmuka yang signifikan, adsorpsi dinyatakan dalam kaitannya dengan satuan massa adsorben, yaitu dalam hal ini, besaran Г dan А memiliki dimensi mol/kg. Jadi, nilai adsorpsi untuk komponen ke-i Г i = n/S (mol/m 2) atau Г i = n/t (mol/kg), (2.3) dimana n adalah jumlah mol berlebih dari adsorbat dari komponen ke-i di permukaan dibandingkan dengan isinya dalam volume; S adalah luas permukaan antarmuka, m2; m adalah massa adsorben bubuk berpori, kg. Dalam kasus adsorpsi satu komponen, persamaan (2.3) disederhanakan: Г = n/S atau Г = n/m, (2.4) Ketergantungan jumlah zat yang teradsorpsi pada konsentrasinya dalam larutan pada suhu konstan disebut adsorpsi isoterm (Gbr. 2.1). YG C S Gambar. 2.1 Isoterm adsorpsi (T = const) Adsorpsi pada permukaan padat sangat penting secara praktis. Ini digunakan dalam kimia makanan, metalurgi dan industri lainnya. Dengan meningkatnya porositas adsorben, tingkat ekstraksi zat dari campuran meningkat. Dalam industri makanan, proses adsorpsi digunakan untuk mengklarifikasi sirup, jus, kaldu, dll. Lebih dari 200 adsorben berbeda digunakan dalam praktiknya. Prosedur pelaksanaan pekerjaan laboratorium Bagian 1 Adsorpsi asam asetat dengan karbon aktif 1 Sesuai dengan tabel. 2.1. siapkan 10 labu dengan larutan asam asetat berbagai konsentrasi dari larutan awal dengan konsentrasi 0,3 M CH3COOH dan air suling. 2 Timbang 10 porsi arang aktif yang ditimbang seberat 1 g 3 Tambahkan bagian adsorben yang telah ditimbang (satu per labu) ke dalam labu dengan larutan dan biarkan selama 45 menit, sesekali dikocok, untuk membentuk kesetimbangan adsorpsi dalam sistem. 4 Pisahkan larutan dari adsorben dengan penyaringan. 5 Pipet 10 ml filtrat ke dalam gelas kimia dan titrasi dengan larutan NaOH 0,1 N dengan adanya larutan fenolftalein 0,1% sampai muncul warna merah muda pucat yang stabil. 2.1 Pembuatan larutan dan hasil mempelajari adsorpsi asam asetat oleh karbon aktif 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 35 40 45 la, ml Volume alkali yang digunakan untuk titrasi 10 ml filtrat, ml Konsentrasi asam asetat setelah adsorpsi, g/m3 6 Hitung konsentrasi asam asetat yang tersisa dalam larutan setelah adsorpsi dan bandingkan dengan konsentrasi awal. Bangun grafik ketergantungan dan rumuskan kesimpulan. 7 Hitung adsorpsi Gibbs dan plot isoterm adsorpsi pada koordinat Г2 = f(х2). Bagian 2 Adsorpsi pewarna oleh karbon aktif 1 Sesuai dengan Tabel. 2.2 siapkan 10 labu dengan larutan bromphenol blue berbagai konsentrasi dari larutan awal dengan konsentrasi 0,005 g/l dan air suling. 2.2 Pembuatan larutan dan hasil kajian adsorpsi bromofenol biru oleh karbon aktif 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 , ml Densitas optis, D 2 Timbang 10 bagian arang aktif yang ditimbang seberat 1 g 3 Tambahkan bagian yang ditimbang dari adsorben ke dalam labu dengan larutan (satu bagian ke dalam setiap labu) dan biarkan selama 45 menit, sesekali dikocok, untuk membentuk kesetimbangan adsorpsi dalam sistem . 4 Pisahkan larutan dari adsorben dengan penyaringan. 5 Ukur absorbansi menggunakan FEK-56, dengan kuvet setebal 10 mm dan filter oranye No.8.6 Plot absorbansi versus konsentrasi zat warna. 7 Dari kurva kalibrasi, tentukan kandungan pewarna setelah adsorpsi. 8 Hitung adsorpsi Gibbs dan plot isoterm adsorpsi pada koordinat Г2 = f(х2). Pertanyaan untuk pengendalian diri 1 Definisikan proses adsorpsi. Apa jenis adsorpsi yang Anda ketahui? 2 Apa yang disebut adsorbat, adsorbat, adsorben? 3 Apa perbedaan antara adsorpsi pada permukaan padat dan adsorpsi pada permukaan cair? 4 Berikan contoh adsorben yang digunakan dalam industri makanan. 5 Persamaan apa yang digunakan untuk menggambarkan proses adsorpsi? 6 Mengapa dianjurkan untuk mengambil tablet arang aktif untuk keracunan makanan? 7 Bagaimana menghitung adsorpsi Gibbs dari larutan dan menyusun isoterm adsorpsi? 8 Faktor apa saja yang mempengaruhi besarnya adsorpsi Gibbs? Pekerjaan laboratorium 3 ADSORPSI PERTUKARAN ION Tujuan pekerjaan: penentuan total kapasitas penukar kation dan konstanta penukar ion. Ketentuan teoritis umum Adsorpsi penukar ion adalah proses pertukaran ion antara larutan dan fase padat - adsorben. Zat yang mampu melakukan pertukaran ion disebut penukar ion. Bergantung pada jenis ion apa yang terlibat dalam pertukaran, penukar ion dibagi menjadi penukar kation dan penukar anion. Adsorpsi penukar ion telah menerima aplikasi luas dengan pengembangan penukar ion sintetik berdasarkan resin organik, sulfokarbon, dan selulosa ion. Penggunaan teknis penukar ion yang paling penting adalah produksi air demineralisasi dalam kondisi industri, mis. air yang tidak mengandung garam terlarut, termasuk garam kesadahan. Untuk desalinasi air yang lengkap, secara berturut-turut dilewatkan melalui filter kation dan anion. Dalam industri gula, penukar ion digunakan untuk memurnikan jus difusi dari elektrolit - molase, yang memungkinkan untuk meningkatkan hasil gula dan mengurangi jumlah molase yang kurang berharga. Dalam industri susu, penukar kation digunakan untuk menghilangkan sebagian ion kalsium dan magnesium dari susu, menggantikannya dengan ion kalium dan natrium, dan untuk menghilangkan zat radioaktif. Perawatan anionik dapat menggantikan asam pada jus buah yang memiliki rasa tidak enak, seperti asam malat. Ionit juga menemukan aplikasi luas untuk pemurnian air limbah industri dari ion logam berat. Adsorpsi penukar ion sangat penting untuk pertanian, karena kesuburan tanah tergantung pada sifat kation yang diserap oleh tanah. Karakteristik kuantitatif penukar ion adalah kapasitas penukar total (POE): V dengan PEC = total, (3.1) m dimana Vtot adalah volume total larutan yang mengandung asam yang dipindahkan dari resin; s - konsentrasi asam; m adalah massa ionit resin dalam kolom. PFU dapat ditentukan dengan metode statis atau dinamis, biasanya berdasarkan reaksi yang terjadi dalam larutan air: − − RS О 3 H+ + NaOH → RS О 3 Na+ + H2O; − − RN Н 3 OH+ + HCl → RN Н 3 Cl+ + H2O. Dalam metode statis, suatu resin, seperti penukar kation dalam bentuk H+, dititrasi dengan larutan alkali. Dalam metode dinamis, larutan elektrolit dilewatkan melalui kolom dengan resin penukar ion dan ketergantungan konsentrasi ion yang diserap dalam larutan keluar (eluat) pada volume larutan keluar (kurva keluaran) dicatat. Dalam penelitian ini, POE kationit sulfonat dalam bentuk H+ ditentukan dengan metode dinamis dengan jumlah asam dalam eluat yang dihasilkan dari penghilangan ion H+ dari resin oleh ion Na+: − − RS О 3 H+ + Na+ + Cl– → RS О 3 Na+ + H+ + Cl –.

Profesional Otonomi Negara

lembaga pendidikan wilayah Penza

"Perguruan tinggi multidisiplin Penza"

departemen konstruksi.

Pengembangan metodologis pada topik:

"Sistem Tersebar".

Diselesaikan oleh guru: Pivkina N.V.

TOPIK: "SISTEM DISPERSIF".

TARGET: untuk memberikan konsep sistem terdispersi, klasifikasinya. Untuk mengungkapkan pentingnya sistem koloid dalam kehidupan alam dan masyarakat.

Pendidikan: mempelajari sistem dispersi, klasifikasinya, mempertimbangkan suspensi, emulsi, larutan koloid dengan contoh spesifik, mempertimbangkan pentingnya sistem dispersi bagi alam dan manusia.

Pendidikan: terus mengembangkan kemampuan mengamati, menganalisis, menarik kesimpulan; melanjutkan pembentukan keterampilan dan kemampuan kerja mandiri dengan peralatan laboratorium,

Pendidikan: membentuk sikap bertanggung jawab terhadap pelaksanaan tugas yang diterima.

Jenis pelajaran: pelajaran - mempelajari materi baru.

Metode pengajaran: verbal, visual, praktis.

Sarana pendidikan: komputer, proyektor, percobaan kimia,

presentasi.

Peralatan dan reagen: gelas kimia, kapur, tanah liat, air, minyak

bunga matahari, susu, Na 2 SiO 3, pasta kanji, pengharum ruangan, sampo,

pasta gigi.

Rencana belajar:

1. Bagian organisasi

2.Update pengetahuan.

3. Mempelajari materi baru

Konsep sistem dispersi

Klasifikasi sistem dispersi

Sistem kasar (emulsi, suspensi, aerosol)

Larutan koloid (sol, gel, pasta)

Nilai sistem koloid dalam kehidupan alam dan masyarakat

4. Pekerjaan laboratorium.

5. Generalisasi dan kesimpulan.

6. Hasil pelajaran. Pekerjaan rumah

Selama kelas.

Keadaan zat murni dijelaskan dengan sangat sederhana - padat, cair, gas.

Tetapi zat yang benar-benar murni tidak ada di alam. Bahkan sejumlah kecil pengotor dapat secara signifikan mempengaruhi sifat-sifat zat: titik didih, konduktivitas listrik dan termal, reaktivitas, dll. Akibatnya, di alam dan kehidupan praktis manusia, tidak ada substansi individu, tetapi sistemnya. Yang paling penting dari mereka adalah sistem dispersi.

Mari tuliskan topik pelajaran: "Sistem terdispersi".

Apa itu sistem terdispersi?

Slide nomor 2 (sistem tersebar)

D.S. - sistem heterogen di mana satu zat terdistribusi secara merata dalam bentuk partikel di dalam zat lain.

Zat yang terdapat dalam jumlah terbesar disebut media terdispersi, dan yang kurang - fase terdispersi.

Fase terdispersi Media terdispersi

(zat halus dibagi) (zat homogen di mana

Tampilan terdistribusi fase)

Media terdispersi dan fase dapat berada dalam keadaan agregasi yang berbeda - padat, cair, gas.

Klasifikasi. Nomor slide 3.4 (klasifikasi)

Menurut ukuran partikel fase terdispersi, sistem dibagi menjadi:

A) kasar (suspensi) - ukuran partikel fase lebih besar dari 100 nm.

Mereka berawan dan mudah dipisahkan. Partikel fase tertunda

filter konvensional.

B) terdispersi halus (larutan koloid) - ukuran partikel dari 1-100 nm.

Mereka transparan, tembus cahaya atau buram, sulit dipisahkan. Partikel fase dipertahankan hanya oleh ultrafilter.

C) solusi sejati - ukuran partikel kurang dari 1 nm. Tidak diblokir oleh filter apa pun.

Kasar Solusi Sejati

(penangguhan)

(emulsi, suspensi

aerosol) Bagus

(larutan koloid)

(sol, gel, pasta)

Slide No. 5,6,7,8 (klasifikasi berdasarkan keadaan agregasi)

1. DS, tergantung pada kombinasi keadaan agregat DF dan DS, dapat dibagi menjadi 9 jenis:

Slide nomor 9 (Sistem kasar)

emulsi.

Medium dan fase adalah cairan yang tidak larut satu sama lain.

Contoh: susu, cat berbahan dasar air, bensin dalam air, oli.

Penangguhan.

Mediumnya adalah cairan, fasenya adalah padatan yang tidak larut.

Contoh: Mortir, lumpur sungai, tanah liat dalam air.

Aerosol.

Sedang - udara atau gas, fase - cair atau padat.

Contoh: asap, kabut, asap, debu dan badai pasir, penyegar udara.

Slide nomor 10 (larutan koloid).

Zoli.

Mediumnya cair, fasenya padat.

Contoh: darah, getah bening, sitoplasma, lem kantor, pernis, cat minyak, enamel, sampo, losion, parfum, pasta kanji.

Selama penyimpanan jangka panjang atau selama perlakuan panas, partikel fase terdispersi dapat menjadi kasar dan mengendap. Ini disebut pembekuan. Dalam hal ini, suspensi atau sistem yang lebih padat terbentuk - jeli atau gel.

Gel. Contoh: jeli, selai jeruk, badan ubur-ubur, marshmallow, susu burung, keju, aspic, gel mandi atau cukur, gel medis.

Pada penyimpanan jangka panjang terjadi proses pemisahan fasa cair yang disebut sineresis.

Slide nomor 11 (efek Tyndall)

Efek Tyndall - hamburan cahaya ketika berkas cahaya melewati media yang tidak homogen secara optik. Biasanya diamati sebagai kerucut bercahaya (kerucut Tyndall) yang terlihat dengan latar belakang gelap. Khas untuk solusi sistem koloid(Misalnya, sol logam, diencerkan lateks, asap tembakau), di mana partikel dan lingkungannya berbeda Indeks bias. Ini adalah dasar dari sejumlah metode optik untuk menentukan ukuran, bentuk, dan konsentrasi partikel koloid dan makromolekul. Dinamai setelah penemu J. Tyndall.

Slide nomor 12 (peran sistem tersebar)

Arti:

Peran global koloid terletak pada kenyataan bahwa mereka adalah komponen utama dari formasi biologis seperti organisme hidup. Semua zat tubuh manusia adalah sistem koloid.

Koloid memasuki tubuh dalam bentuk nutrisi dan dalam proses pencernaan diubah menjadi karakteristik koloid spesifik dari organisme tertentu. Koloid kaya protein membentuk kulit, otot, kuku, rambut, pembuluh darah, dan sebagainya. Dapat dikatakan bahwa seluruh tubuh manusia adalah sistem koloid yang kompleks.

Pekerjaan laboratorium.

Tujuan: untuk belajar mengidentifikasi sistem dispersi.

Perlengkapan : rak tabung reaksi, tabung reaksi, tempat tabung reaksi, korek api, lampu spiritus.

Reagen: kapur, minyak sayur, pati, air.

Kemajuan.

Tambahkan air ke tabung reaksi dengan kapur, minyak dan kanji.

Kocok tabung.

Panaskan kanji dengan air. (Apa yang terbentuk?)

Mendeskripsikan contoh sistem dispersi, menentukan medium dispersi dan fase terdispersi, jenis klasifikasi dan nama sistem dispersi.

Susunlah hasilnya dalam bentuk tabel:

Rekayasa keselamatan.

Saat melakukan pekerjaan laboratorium, siswa harus mengikuti aturan keselamatan umum, pastikan zat tidak mengenai kulit wajah dan tangan. Jika terkena, segera cuci dengan air yang banyak.

Tidak ada zat yang bisa dicicipi. Anda dapat mengendus zat hanya dengan mengarahkan uapnya dengan lembut ke arah Anda dengan sedikit gerakan tangan, dan tidak bersandar ke wadah dan menarik napas dalam-dalam.

Dilarang melakukan eksperimen apa pun secara mandiri yang tidak diatur dalam pekerjaan ini.

4. Saat melakukan pemanasan, perlu diperhatikan secara ketat metode bekerja dengan lampu alkohol dan aturan pemanasan yang aman. Pertama, panaskan seluruh tabung reaksi dan baru kemudian - bagian di mana zat itu berada. Pembukaan tabung uji harus diarahkan jauh dari pekerja dan dari orang lain.

Anda bisa memadamkan lampu spiritus hanya dengan menutupinya dengan tutup dari atas.

Nyalakan lampu spiritus dari lampu spiritus lainnya;

Tiup lampu alkohol yang menyala.

Tinggalkan lampu alkohol yang menyala tanpa pengawasan.

Generalisasi dan kesimpulan.

Jadi, dalam pelajaran ini, kita mempelajari lebih dalam tentang klasifikasi sistem yang tersebar, kepentingannya bagi alam dan kehidupan manusia.

Namun, perlu dicatat bahwa tidak ada batas yang tajam antara jenis sistem dispersi. Klasifikasi harus dianggap relatif.

Contoh: Besi (III) klorida adalah larutan, tetapi ketika dipanaskan akan membentuk larutan koloid.

Pekerjaan rumah: par. 15, hlm. 66-69.

Tujuan pekerjaan: sosialisasi dengan beberapa metode untuk mendapatkan sistem bubar.

Tugas: diperoleh dengan kondensasi kimia dengan reaksi pertukaran sol perak iodida, dengan reaksi reduksi sol mangan dioksida, dengan reaksi hidrolisis sol besi oksida (III), dengan kondensasi fisik sol rosin, dengan mematok sol hexacyano-(I ) besi (III) ferrat; emulsi dengan metode dispersi mekanis. Tentukan tanda muatan partikel sol, buat rumus untuk miselnya. Perhatikan fenomena opalescence dan pembentukan kerucut Tyndall.

Alat dan bahan: rak dengan tabung reaksi, gelas 100 ml - 3 buah, pipet 1 ml - 2 buah; untuk 5 ml - 2 pcs., untuk 10 ml - 2 pcs., corong, kertas saring, silinder 100 ml, pengaduk magnet dengan tongkat logam, kuvet, lampu penerangan sol, slide kaca, spatula. Reagen: AgN0 3 - 0,01 M; Nal (K.I) - 0,01 M; KMP0 4 - 0,01 M; H 2 0 2 - 2%; K 4 - 20%; FeCh - 2 ME; minyak sayur; Ci7 HssCOOLya - 0,1 M; MgCl 2 - 0,5 M; larutan alkohol damar; air sulingan.

Perintah kerja

• 1. Mendapatkan sol perak iodida dengan reaksi pertukaran. Siapkan sol Agl ganda menggunakan larutan perak nitrat dan natrium iodida. Dalam kasus pertama, tambahkan beberapa tetes larutan perak nitrat sambil dikocok ke dalam larutan natrium iodida (sekitar setengah tabung reaksi); dalam kasus kedua, sebaliknya, tambahkan beberapa tetes larutan natrium iodida sambil dikocok ke dalam larutan perak nitrat (sekitar setengah tabung reaksi). Dalam kedua kasus, sol iodida perak opalescent terbentuk, namun, struktur lapisan ganda partikel berbeda, yang menyebabkan perbedaan kecil yang terlihat secara visual antara sol. Tuliskan rumus misel, dengan mempertimbangkan salah satu zat awal - Nal atau AgN0 3 sebagai penstabil dalam setiap kasus.
• 2. Pembuatan sol mangan dioksida dengan reaksi reduksi.

Tambahkan beberapa tetes larutan hidrogen peroksida ke dalam larutan kalium permanganat (sekitar setengah tabung reaksi). Reaksi berlangsung sesuai dengan persamaan

KMP0 4 + H 2 0 2 \u003d Mn0 2 + KOH + H 2 0 + 0 2.

Pertimbangkan mangan dioksida coklat tua sol MnO 2 yang terbentuk dengan adanya kelebihan kalium permanganat. Periksa apakah sol menghasilkan kerucut Tyndall (Gbr. 3.1). Untuk melakukan ini, tuangkan sedikit sol ke dalam kuvet dan nyalakan dengan lampu. Tentukan tanda muatan partikel berdasarkan sifat tepi tetesan sol pada kertas saring, jika diketahui kertas saring yang dibasahi air bermuatan negatif. Tuliskan rumus miselnya.

3. Memperoleh sol rosin dengan metode penggantian pelarut. Rosin adalah massa transparan yang rapuh, seperti kaca, dari kuning muda hingga coklat tua. Ini adalah komponen padat dari zat resin pohon jenis konifera, yang tersisa setelah penyulingan zat yang mudah menguap (terpentin) darinya. Rosin mengandung 60-92% asam resin, yang utamanya adalah abietic (Gbr. 1.7), 8-20% zat netral (ssqui-, di- dan triterpsoids), 0,5-12% asam lemak jenuh dan tak jenuh. Rosin praktis tidak larut dalam air. Ketika pelarut (alkohol) diganti dengan air, "sol putih" terbentuk, yang berwarna jingga pada cahaya yang ditransmisikan, dan biru pada iluminasi samping. Penstabil sol ini adalah produk oksidasi rosin dan pengotornya. Struktur misel dalam abu seperti itu tidak diketahui dengan baik.

Beras. 1.7.

Tambahkan 1-2 tetes larutan alkohol damar ke dalam air (sekitar setengah tabung reaksi) dan kocok. Amati pembentukan sol rosin putih susu dalam air dalam cahaya yang dipancarkan dan di bawah iluminasi samping. Tentukan apakah sol rosin menghasilkan kerucut Tyndall. Untuk melakukan ini, tuangkan ke dalam kuvet dengan dinding sejajar bidang dan amati apakah opalescence muncul saat berkas cahaya melewati kuvet.

• 4. Persiapan sol biru Prusia dengan peptisasi. Tambahkan 3-5 tetes larutan besi klorida ke dalam larutan garam darah kuning (sekitar setengah tabung reaksi). Jangan campur dan tunggu terbentuknya endapan seperti gel di bagian bawah. Tiriskan cairan dengan hati-hati di atas gel dan dengan spatula pindahkan ke gelas kimia dengan 30-40 ml air suling. Gel secara spontan dan cepat terpeptisasi dengan pembentukan sol biru Prusia biru tua - hexacyano-(H) besi (III) ferrat Fe 4 > Tentukan tanda muatan partikel berdasarkan sifat tepi tetesan sol pada kertas saring. Tuliskan rumus miselnya.
• 5. Memperoleh emulsi dengan dispersi mekanis. Untuk mendapatkan emulsi, tuangkan 40 ml larutan natrium oleat, yang merupakan pengemulsi, ke dalam gelas kimia 100 ml dan tambahkan 10 ml minyak sayur. Tempatkan gelas kimia pada pengaduk magnet, celupkan batang logam ke dalam cairan dan aduk dengan kuat selama 10 menit. Matikan mode pengadukan dan bagi emulsi yang dihasilkan menjadi dua bagian dengan mengukur 30 ml emulsi dengan silinder. Pindahkan bagian emulsi ini ke gelas kimia bersih dan sisihkan untuk pembanding. Tuang 10 ml larutan magnesium klorida ke dalam sisa emulsi sambil diaduk. Setelah 1-2 menit diaduk, keluarkan emulsi dari mixer dan letakkan di sebelah gelas kedua. Catat secara visual perbedaan keadaan emulsi dan tentukan jenisnya dengan dua cara. Cara pertama: letakkan setetes emulsi dengan pipet pada slide kaca bersih dan letakkan setetes air di sebelahnya. Miringkan kaca sehingga tetesannya bersentuhan. Jika menyatu, maka media pendispersinya adalah air, jika tidak menyatu, minyak. Cara kedua: tambahkan setetes emulsi ke dalam tabung reaksi dengan 10 ml air dan kocok. Jika setetes terdistribusi secara merata dalam air, maka itu adalah emulsi tipe langsung M/W. Tetesan emulsi W/O tidak akan terdispersi dalam air dan akan tetap berada di permukaan.

Saat menyiapkan laporan, analisis hasil yang diperoleh dan buat kesimpulan untuk setiap item secara terpisah.

Peralatan dan reagen: larutan alkohol sulfur, larutan alkohol rosin, sol besi hidroksida, KNO 3, K 2 SO 4, K 3, minyak, surfaktan, BaCl 2 Na 2 SO 4.

Bagian teoritis: Emulsi adalah sistem terdispersi di mana media dispersi dan fase terdispersi berada dalam keadaan cair. Dalam praktiknya, emulsi berair paling sering ditemui, yaitu. emulsi yang salah satu dari dua cairannya adalah air. Emulsi tersebut dibagi menjadi dua jenis: minyak dalam air (disingkat O/W) dan air dalam minyak (O/W). Cairan organik dengan polaritas rendah - benzena, bensin, minyak tanah, anilin, minyak, dll. - terlepas dari sifat kimiawinya, disebut minyak.
Dalam emulsi tipe pertama (langsung), minyak adalah fase dispersi, dan air adalah media dispersi. Dalam emulsi tipe kedua (terbalik), air dihancurkan ...
berupa droplet sebagai fase terdispersi, dan minyak sebagai media pendispersi.
Bergantung pada kandungan fase terdispersi, emulsi diklasifikasikan menjadi encer [kandungan fase terdispersi (φ kurang dari 1% (vol.)], pekat [φ hingga 74% (vol.)] dan sangat pekat [φ di atas 74% (vol.)].

Hilangnya stabilitas agregat emulsi disebabkan oleh proses distilasi atau penggabungan isotermal dan biasanya disertai dengan hilangnya stabilitas sedimentasi (stratifikasi sistem). Sebagai ukuran stabilitas suatu emulsi, seseorang dapat mengambil waktu keberadaan volume tertentu hingga stratifikasi lengkap.

Stabilitas emulsi ditingkatkan dengan memasukkan zat penstabil (pengemulsi) ke dalam sistem, yang dapat digunakan sebagai elektrolit, surfaktan, dan senyawa makromolekul. Stabilitas agregat emulsi ditentukan oleh faktor yang sama yang menentukan ketahanan terhadap koagulasi sol.

Emulsi encer cukup stabil dengan adanya elektrolit, karena stabilitas dikaitkan dengan adanya lapisan ganda listrik. Stabilitas emulsi pekat dan sangat pekat ditentukan oleh aksi penghalang struktural-mekanis selama pembentukan lapisan adsorpsi pengemulsi. IUD dan surfaktan koloid (sabun, surfaktan nonionik) memiliki efek stabilisasi terkuat, lapisan adsorpsinya memiliki struktur seperti gel dan sangat terhidrasi.

Jenis emulsi yang terbentuk selama dispersi mekanis sangat bergantung pada rasio volume fasa. Cairan yang terkandung dalam volume yang lebih besar biasanya menjadi media dispersi. Dengan kandungan volume yang sama dari dua cairan, emulsi dari kedua jenis muncul selama dispersi, tetapi yang memiliki stabilitas agregat lebih tinggi dan ditentukan oleh sifat pengemulsi "bertahan" darinya. Kemampuan pengemulsi untuk memastikan stabilitas emulsi dari satu jenis atau lainnya ditentukan oleh energi interaksinya dengan media polar dan non-polar, yang dapat dikarakterisasi menggunakan karakteristik semi-empiris - jumlah hidrofilik-lipofilik keseimbangan (HLB) dari surfaktan. Surfaktan dengan nilai HLB rendah (2…6) lebih baik larut dalam media organik dan menstabilkan emulsi w/o, sedangkan surfaktan dengan HLB = 12…18 lebih baik larut dalam air dan menstabilkan emulsi o/w.

Garam basa dari asam lemak dengan berat molekul sedang selalu menghasilkan emulsi jenis o/w, dan garam logam divalen, seperti magnesium, memberikan emulsi o/o. Dengan peningkatan bertahap konsentrasi ion divalen dalam emulsi o/w yang distabilkan oleh sabun dengan kation logam bermuatan tunggal, emulsi dibalik dan menjadi emulsi jenis o/o.

Kasus khusus adalah stabilisasi emulsi dengan bubuk yang tersebar halus. Stabilisasi seperti itu dimungkinkan dengan pembasahan serbuk selektif terbatas (dengan sudut kontak 0°< 9 < 180°). При этом порош­ки лучше стабилизируют ту фазу, которая хуже смачивается. Краевой угол, характеризующий избирательное смачива­ние, при объяснении стабилизации эмульсий тонкодисперсными порошками является аналогом ГЛБ молекул ПАВ.

Dalam praktiknya, jenis emulsi ditentukan dengan metode berikut. Menurut metode pengenceran, setetes emulsi dimasukkan ke dalam tabung reaksi dengan air. Jika setetes terdistribusi secara merata dalam air, itu adalah emulsi M/A. Setetes emulsi IM tidak akan terdispersi dalam air. Menurut metode pewarnaan fase kontinyu, beberapa kristal pewarna yang larut dalam air, misalnya jingga metil, mewarnai emulsi m/a secara merata di seluruh volume. Emulsi w / m diwarnai secara merata di seluruh volume dengan pewarna yang larut dalam lemak. Jenis emulsi dapat ditentukan oleh konduktivitas listriknya. Nilai konduktivitas listrik yang tinggi menunjukkan bahwa media dispersi adalah cairan polar, dan emulsi bertipe O/W. Nilai konduktivitas listrik yang rendah menunjukkan pembentukan emulsi terbalik.

Emulsi rusak seiring waktu. Dalam beberapa kasus, ada kebutuhan untuk mempercepat pemecahan emulsi, misalnya pemecahan emulsi dalam minyak mentah. Proses penghancuran dapat dipercepat dengan segala cara yang mengarah pada penurunan kekuatan film pelindung pengemulsi dan peningkatan kemungkinan kontak partikel satu sama lain.
Ada banyak cara untuk memecahkan emulsi (demulsifikasi). Yang paling penting dari mereka adalah sebagai berikut:

1. Penghancuran film pelindung pengemulsi secara kimiawi, misalnya, dengan aksi asam mineral kuat.

2. Penambahan pengemulsi yang mampu menginduksi pembalikan fase emulsi dan dengan demikian mengurangi kekuatan film pelindung.

3. Penghancuran termal - pemisahan emulsi dengan pemanasan. Dengan peningkatan suhu, adsorpsi pengemulsi menurun, yang mengarah pada penghancuran emulsi.

4. Dampak mekanis. Metode ini mencakup penghancuran mekanis film yang distabilkan, misalnya, mengocok krim menjadi mentega. Sentrifugasi juga mengacu pada tindakan mekanis.

5. Aksi elektrolit menyebabkan penghancuran emulsi yang distabilkan oleh muatan listrik partikel.

Bagian eksperimental:

Pengalaman 1. Mendapatkan sistem tersebar:

Tuang 1 ml air suling ke dalam tabung reaksi, tambahkan 2 tetes larutan alkohol damar atau belerang disana. Apa yang Anda tonton? Bagaimana sistem tersebar ini diperoleh? Apa itu fase terdispersi dan medium pendispersi? Apa jenis sistem terdispersi yang dihasilkan?

Tuang larutan BaCl 2 ke dalam tabung reaksi dan tambahkan 3 tetes larutan natrium sulfat. Tulis persamaan reaksi yang sedang berlangsung, gambar diagram misel yang dihasilkan. Berapa muatan partikel terdispersi? Ion manakah yang membentuk lapisan difusi misel? Biarkan tabung selama 5-10 menit. Apa yang dapat Anda katakan tentang stabilitas kinetik dari sol yang dihasilkan dan ukuran partikel yang diharapkan dari fase terdispersi?

Pengalaman 2. Koagulasi sol dengan elektrolit.

Tuangkan 15 tetes sol besi hidroksida hasil hidrolisis sempurna besi (III) klorida ke dalam tiga tabung reaksi. Tambahkan 1 tetes kalium nitrat ke tabung reaksi pertama, kalium sulfat ke tabung reaksi kedua, dan K 3 ke tabung reaksi ketiga sambil dikocok kuat. Tambahkan setiap tetes berikutnya 1-2 menit setelah yang sebelumnya sampai isi tabung menjadi keruh. Catatlah hasil setiap percobaan dalam sebuah tabel.

Tabel 1. Koagulasi sol dengan elektrolit

Hitung ambang koagulasi menggunakan rumus:

Dimana c adalah konsentrasi elektrolit, n adalah jumlah tetes elektrolit yang menyebabkan koagulasi.

Tanda ion manakah yang menyebabkan koagulasi? Buatlah kesimpulan tentang tanda muatan partikel sol besi hidroksida, gambarkan diagram partikel ini.

Pengalaman 3. Stabilisasi sistem terdispersi dengan metode adsorpsi.

Tuang 3 ml air dan 7 tetes minyak ke dalam tabung reaksi, dan 3 ml minyak dan 7 tetes air ke dalam tabung kedua. Setelah pengocokan menyeluruh, tentukan jenis emulsi. Apa fase terdispersi dan media terdispersi dalam emulsi yang dihasilkan? Apa yang bisa dikatakan tentang keberlanjutannya? Tambahkan 5 tetes larutan surfaktan ke setiap tabung. Biarkan tabung selama 1-2 menit. Apa yang terjadi? Kaji stabilitas sistem terdispersi di setiap tabung. Gambarkan secara skematis struktur partikel stabil dari fase terdispersi.

Pertanyaan untuk pertahanan

1. Apa itu sistem dispersi, berikan contoh berbagai jenis sistem dispersi.

2. Tanda-tanda sistem bubar.

3. Konsep emulsi, klasifikasinya.

4. Jelaskan metode untuk memperoleh sistem terdispersi.

5. Apa itu koagulasi? ambang koagulasi?

6. Bagaimana koagulasi sol oleh elektrolit terjadi?

Lab #2

Topik: Persiapan suspensi kalsium karbonat dalam air. Memperoleh emulsi oli motor. Kenalan dengan sifat-sifat sistem dispersi.

Sasaran: untuk mempelajari metode pembuatan emulsi dan suspensi, untuk belajar membedakan larutan koloid dari yang sebenarnya; mengembangkan keterampilan kerja eksperimental, mengamati aturan keselamatan saat bekerja di ruang kimia.

Instruksi metodis:

Sistem terdispersi adalah sistem di mana partikel kecil suatu zat, atau fase terdispersi, didistribusikan dalam media homogen (cair, gas, kristal), atau fase terdispersi.

Kimia sistem terdispersi mempelajari perilaku suatu zat dalam keadaan sangat terfragmentasi, sangat terdispersi, ditandai dengan rasio yang sangat tinggi dari total luas permukaan semua partikel terhadap volume atau massa totalnya (tingkat dispersi).

Dari nama sistem koloid muncullah nama bidang kimia yang terpisah - koloid. "Kimia koloid" adalah nama tradisional untuk kimia sistem dispersi dan fenomena permukaan. Fitur terpenting dari keadaan terdispersi adalah bahwa energi sistem terutama terkonsentrasi pada antarmuka fase. Saat mendispersi, atau menggiling, suatu zat, terjadi peningkatan yang signifikan pada luas permukaan partikel (dengan volume total konstan). Dalam hal ini, energi yang dikeluarkan untuk menggiling dan mengatasi gaya tarik-menarik antara partikel yang terbentuk diubah menjadi energi lapisan permukaan - energi permukaan. Semakin tinggi tingkat penggilingan, semakin besar energi permukaan. Oleh karena itu, bidang kimia sistem terdispersi (dan larutan koloid) dianggap sebagai kimia fenomena permukaan.

Partikel koloid sangat kecil (mengandung 103–109 atom) sehingga tidak tertahan oleh filter konvensional, tidak terlihat dalam mikroskop konvensional, dan tidak mengendap di bawah aksi gravitasi. Stabilitas mereka menurun seiring waktu; mereka tunduk pada penuaan. Sistem terdispersi secara termodinamika tidak stabil dan cenderung ke keadaan dengan energi terendah, ketika energi permukaan partikel menjadi minimal. Ini dicapai dengan mengurangi luas permukaan total ketika partikel menjadi lebih kasar (yang juga dapat terjadi ketika zat lain teradsorpsi pada permukaan partikel).

Klasifikasi sistem dispersi

Metode untuk mempelajari sistem dispersi (penentuan ukuran, bentuk, dan muatan partikel) didasarkan pada studi tentang sifat khususnya karena heterogenitas dan dispersi, khususnya sifat optik. Larutan koloid memiliki sifat optik yang membedakannya dari larutan nyata - larutan ini menyerap dan menyebarkan cahaya yang melewatinya. Jika dilihat dari sisi sistem terdispersi yang dilalui berkas cahaya sempit, tampak kebiruan bercahaya yang disebut kerucut Tyndall di dalam larutan dengan latar belakang gelap. Kerucut Tyndall semakin terang, semakin tinggi konsentrasinya, dan semakin besar ukurannya dari partikel. Intensitas hamburan cahaya meningkat dengan radiasi panjang gelombang pendek dan dengan perbedaan yang signifikan dalam indeks bias fase terdispersi dan terdispersi. Ketika diameter partikel berkurang, penyerapan maksimum bergeser ke bagian panjang gelombang pendek dari spektrum, dan sistem yang sangat terdispersi menyebarkan gelombang cahaya yang lebih pendek dan karenanya memiliki warna kebiruan. Metode untuk menentukan ukuran dan bentuk partikel didasarkan pada spektrum hamburan cahaya.

Dalam kondisi tertentu, proses koagulasi dapat dimulai dalam larutan koloid. Pembekuan- fenomena adhesi partikel koloid dan pengendapan mereka. Dalam hal ini, larutan koloid berubah menjadi suspensi atau gel. Gel atau jeli adalah endapan agar-agar yang terbentuk selama koagulasi sol. Seiring waktu, struktur gel rusak (terkelupas) - air dilepaskan darinya (fenomena sineresis

Instrumen dan reagen; lesung dan alu, sudip, kaca, batang kaca, senter, tabung reaksi; air, kalsium karbonat (sepotong kapur), minyak, surfaktan, tepung, susu, pasta gigi, larutan kanji, larutan gula. Kemajuan pekerjaan: 1 Pengarahan keselamatan Langkah-langkah keselamatan: Hati-hati dengan barang pecah belah . Aturan pertolongan pertama: Dalam kasus luka kaca, keluarkan pecahan dari luka, lumasi tepi luka dengan larutan yodium dan balut dengan perban. Konsultasikan dengan dokter jika perlu .

Pengalaman nomor 1. Persiapan suspensi kalsium karbonat dalam air

Suspensi memiliki sejumlah sifat yang sama dengan bubuk, mereka serupa dalam dispersi. Jika bubuk dimasukkan ke dalam cairan dan dicampur, akan diperoleh suspensi, dan setelah dikeringkan, suspensi berubah kembali menjadi bubuk.

Tuang 4-5 ml air ke dalam gelas tabung reaksi dan tambahkan 1-2 sendok makan kalsium karbonat. Tutup tabung dengan sumbat karet dan kocok tabung beberapa kali. Menggambarkan penampilan dan visibilitas partikel. Kaji kemampuan mengendapkan dan kemampuan menggumpal Catat hasil pengamatan.

Seperti apa campuran yang dihasilkan?

Pengalaman nomor 2. Memperoleh emulsi oli mesin

Tuang 4-5 ml air dan 1-2 ml minyak ke dalam tabung reaksi gelas, tutup dengan sumbat karet dan kocok tabung reaksi beberapa kali. Mempelajari sifat-sifat emulsi. Jelaskan kenampakan dan penampakan partikel Kaji sifat pengendapan dan koagulasi Tambahkan setetes surfaktan (emulsifier) ​​dan aduk kembali. Bandingkan hasil. Catat pengamatan Anda.

Pengalaman nomor 3. Persiapan larutan koloid dan mempelajari sifat-sifatnya

Tambahkan 1-2 sendok makan tepung (atau agar-agar) ke dalam gelas berisi air panas, aduk rata. Mengevaluasi kemampuan untuk mengendapkan dan kemampuan untuk menggumpal. Lewatkan seberkas cahaya dari senter melalui larutan dengan latar belakang kertas gelap. Apakah ada efek Tyndall?

Pertanyaan untuk kesimpulan

Bagaimana membedakan larutan koloid dari yang sebenarnya?

Nilai sistem dispersi dalam kehidupan sehari-hari.