หัวข้อ: ระบบกระจายตัว. งานห้องปฏิบัติการ “คุณสมบัติและการเตรียมโซล ระบบกระจายตัว ห้องปฏิบัติการสำหรับระบบกระจายตัวทางเคมี

ปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัวของสำนักพิมพ์ TSTU กระทรวงศึกษาธิการและวิทยาศาสตร์ของสหพันธรัฐรัสเซียสถาบันการศึกษาแห่งรัฐของการศึกษาวิชาชีพชั้นสูง "มหาวิทยาลัยเทคนิคแห่งรัฐ Tambov" ปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัวของห้องปฏิบัติการทำงานสำหรับนักศึกษาชั้นปีที่ 3 ของสาขาพิเศษ 240901 "เทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร" Tambov สำนักพิมพ์ TSTU 2006 UDC 541.18 LBC 24.6 М15 R e c e n s e n t ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์เคมี N.F. Gladyshev ผู้แต่งและผู้ร่วมเขียน: E.I. มูราโตวา, เอ.เอ. Ermakov M15 ปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัว: งานห้องปฏิบัติการ / Ed.-st.: E.I. มูราโตวา, เอ.เอ. เออร์มาคอฟ Tambov: สำนักพิมพ์ Tambov สถานะ เทคโนโลยี อุนทา, 2549. 48 น. งานในห้องปฏิบัติการมีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติของปรากฏการณ์พื้นผิวและคุณสมบัติของระบบการกระจายตัวจำนวนมาก - วัตถุของเทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร มีการนำเสนอวิธีการ เครื่องมือ และการติดตั้งที่หลากหลายสำหรับการศึกษาปรากฏการณ์พื้นผิว (แรงตึงผิว การดูดซับ) และระบบการกระจายตัว (โซล สารแขวนลอย อิมัลชัน โฟม ฯลฯ) งานในห้องปฏิบัติการได้รับการรวบรวมตามมาตรฐานการศึกษาของรัฐสำหรับการศึกษาระดับอุดมศึกษาสำหรับสาขาพิเศษ 240901 "เทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร" และโปรแกรมวินัย "ปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัว" และมีไว้สำหรับนักศึกษาชั้นปีที่ 3 UDC 541.18 LBC 24.6  Tambov State Technical University (TSTU), 2549 หนังสือเรียนปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัว งานห้องปฏิบัติการ ผู้แต่ง - คอมไพเลอร์: Muratova Evgenia Ivanovna, Ermakov Alexander Anatolyevich บรรณาธิการ Z.G. Cher nova การสร้างต้นแบบคอมพิวเตอร์ E.V. เรือลงนามเมื่อวันที่ 30/01/2549 แบบอักษร Times New Roman รูปแบบ 60 × 84/16 กระดาษออฟเซต การพิมพ์ออฟเซต ปริมาณ: 2.79 Conv. เตาอบ ลิตร.; 2.9 เอ็ด ล. ยอดจำหน่าย 100 เล่ม ศูนย์การพิมพ์และการพิมพ์ P. 25M TSTU 392000, Tambov, Sovetskaya, 106, k. 14 บทนำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมามีการขยายตัวอย่างมีนัยสำคัญของผลิตภัณฑ์อาหารอาหารเพื่อสุขภาพรวมผลิตภัณฑ์อะนาล็อกไฮโดรไบโอออน ฯลฯ ได้กลายเป็น การออกแบบสูตรอาหารสำหรับผลิตภัณฑ์ดังกล่าวและการพัฒนาเทคโนโลยีสำหรับการผลิตควรคำนึงถึงคุณสมบัติทางเคมีคอลลอยด์ของมวลอาหาร ระเบียบวินัย "ปรากฏการณ์พื้นผิวและระบบการกระจายตัว" (เคมีคอลลอยด์) รวมอยู่ในองค์ประกอบของรัฐบาลกลางของมาตรฐานการศึกษาของรัฐของการศึกษาวิชาชีพขั้นสูงในสาขา "เทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร" แบบพิเศษ ความจำเป็นในการศึกษานั้นเกิดจากการที่มวลอาหารเกือบทั้งหมดเป็นระบบกระจายตัวซึ่งควรคำนึงถึงคุณสมบัติทางเคมีกายภาพในการผลิตและการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหาร ตามคำพูดของเบคโกลด์ "เทคนิคการทำอาหารไม่มีอะไรมากไปกว่าการประยุกต์ใช้เคมีคอลลอยด์ในทางปฏิบัติ" ตามข้อกำหนดคุณสมบัติของมาตรฐานการศึกษาของรัฐผู้สำเร็จการศึกษาจากสาขา "เทคโนโลยีชีวภาพด้านอาหาร" พิเศษจะต้องรู้รากฐานทางทฤษฎีและเทคโนโลยีของการก่อตัวและการทำลายระบบการกระจายตัวของอาหารคุณสมบัติทางเคมีคอลลอยด์ของวัตถุดิบอาหารและผลิตภัณฑ์สำเร็จรูป มีความเชี่ยวชาญในการศึกษาระบบการกระจายตัวของอาหารและมีทักษะภาคปฏิบัติในการทำงานกับอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการที่เกี่ยวข้อง สามารถใช้ความรู้ที่ได้รับและทักษะการปฏิบัติในการออกแบบผลิตภัณฑ์อาหารรวม การเลือกโหมดการทำงานของอุปกรณ์ทางเทคโนโลยีที่เหมาะสมที่สุด และการผลิตผลิตภัณฑ์คุณภาพสูง ผลงานในห้องปฏิบัติการที่นำเสนอในคู่มือนี้ครอบคลุมหัวข้อที่สำคัญที่สุดของเคมีคอลลอยด์สำหรับการผลิตอาหาร การใช้งานของพวกเขาจะช่วยให้วิศวกรเทคโนโลยีชีวภาพในอนาคตได้ทำความคุ้นเคยกับวิธีการรับและคุณสมบัติของสารแขวนลอยโซลอิมัลชันโฟม เพื่อฝึกฝนวิธีการ เครื่องมือ และการติดตั้งที่ทันสมัย เพื่อศึกษาอิทธิพลของใบสั่งยาและพารามิเตอร์ทางเทคโนโลยีต่อขนาดของแรงตึงผิว การดูดซับจำเพาะ ความสามารถในการแลกเปลี่ยนรวมของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน คุณสมบัติทางรีโอโลยีของระบบกระจายอาหารต่างๆ เราหวังว่าความรู้และทักษะที่ได้รับจะช่วยให้นักเรียนเข้าใจหลักสูตรเทคโนโลยีพิเศษอย่างลึกซึ้งยิ่งขึ้น งานในห้องปฏิบัติการ 1 การกำหนดแรงตึงผิว วัตถุประสงค์ของงาน: การวัดแรงตึงผิว การกำหนดความสัมพันธ์ระหว่างแรงตึงผิวของของเหลวกับอุณหภูมิ ธรรมชาติ และความเข้มข้นของตัวถูกละลาย ข้อกำหนดทางทฤษฎีทั่วไป แรงตึงผิว σ เป็นคุณลักษณะที่สำคัญของส่วนต่อประสานและปรากฏการณ์พื้นผิว โดยแสดงลักษณะพลังงานพื้นผิวส่วนเกินต่อส่วนต่อประสานของหน่วย และแสดงเป็น J/m2 หรือ N/m ยิ่งความแตกต่างในความเข้มของปฏิกิริยาระหว่างโมเลกุลของเฟสที่อยู่ติดกันมากเท่าใด แรงตึงผิวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ที่อุณหภูมิ 20 °C แรงตึงผิวของปรอทคือ 485.0 mJ/m2 น้ำ - 72.8 mJ/m2 เอทานอล - 22.0 mJ/m น้ำมันดอกทานตะวัน - 33.0 mJ/m2 ครีม - 42, 0 mJ/m ข้อบกพร่อง – 45…55 mJ/m2 2 2 2 แรงตึงผิวของสารละลาย σ มักจะแตกต่างจากแรงตึงผิวของตัวทำละลาย σ0 เสมอ เนื่องจากสารที่ละลายสามารถมีสมาธิบนพื้นผิวของสารละลายหรือผ่านเข้าไปในปริมาตรของสารละลายได้ ขึ้นอยู่กับลักษณะของสารเหล่านั้น สารที่ลดแรงตึงผิวเรียกว่าสารออกฤทธิ์ที่พื้นผิว (สารลดแรงตึงผิว) สารลดแรงตึงผิวที่เกี่ยวข้องกับน้ำ ได้แก่ แอลกอฮอล์ กรดอินทรีย์ เอมีน ฯลฯ แรงตึงผิวของสารแต่ละชนิดที่ขอบเขตกับก๊าซจะเพิ่มขึ้นตามอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น และค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิ α มีค่าลบเกือบคงที่ สำหรับของเหลวที่มีขั้วส่วนใหญ่ σT = σ 0 − α∆T โดยที่ σT และ σ0 คือแรงตึงผิวที่อุณหภูมิ T และอุณหภูมิมาตรฐาน ∆T คือความแตกต่างของอุณหภูมิ α = –dσ/dt ระบบที่สามารถเข้าถึงได้มากที่สุดสำหรับการวัดแรงตึงผิวเชิงทดลองคือระบบของเหลว-แก๊ส และระบบของเหลว-ของเหลว ส่วนใหญ่มักจะใช้วิธีการแบบคงที่หรือกึ่งคงที่ซึ่งทำให้สามารถวัดค่าสมดุลของแรงตึงผิวของของเหลวได้ วิธีการคงที่ประกอบด้วยวิธีการทำให้ของเหลวเพิ่มขึ้นจากเส้นเลือดฝอยและการหยดแบบแขวน (โกหก) วิธีการใช้แรงดันสูงสุดในหยด (ฟอง) การแยกวงแหวนหรือแผ่น และวิธีการสตาแลกโมเมตริกซ์เป็นแบบกึ่งคงที่ โดยส่วนใหญ่ วิธีการต่อไปนี้ใช้ในการกำหนดแรงตึงผิว: ความดันสูงสุด หินสตาแลกโมเมตริก การแยกวงแหวน และการปรับสมดุลของเพลท (วิธีวิลเฮลมี) วิธีแรงดันสูงสุดนั้นขึ้นอยู่กับการบังคับฟองก๊าซหรืออากาศภายใต้อิทธิพลของแรงดันภายนอก p ผ่านเส้นเลือดฝอยที่ปรับเทียบแล้วด้วยรัศมี r0 (รูปที่ 1.1, a) เมื่อความดันเพิ่มขึ้น ฟองสบู่ก็จะขยายใหญ่ขึ้น และรัศมีความโค้งของพื้นผิว R จะเกินรัศมีของเส้นเลือดฝอย (ตำแหน่ง 1: R > r0) ปริมาตรของฟองจะเพิ่มขึ้นอีกจนกว่าความดันภายในจะถึงค่าสูงสุด รัศมีความโค้งในกรณีนี้จะน้อยที่สุดนั่นคือ R = r0 (ตำแหน่ง 2) ก) b) c) d) มะเดื่อ 1.1 วิธีการกำหนดแรงตึงผิว: a - ความดันสูงสุด; b - หินย้อย; ใน - การแยกวงแหวน d – ความสมดุลของแผ่น ในขณะนี้ ฟองอากาศจะสูญเสียความเสถียร: เมื่อปริมาตรเพิ่มขึ้น ฟองก็จะแยกตัวออกจากเส้นเลือดฝอย หากวัดความดัน p ในขณะที่ฟองหลุดออก แรงตึงผิวสามารถแสดงได้ดังนี้: 2σ pr p= →σ= 0 . (1.1) r0 2 เพื่อไม่ให้วัดรัศมีของเส้นเลือดฝอย เราสามารถหาค่า p ของของเหลวที่ทราบแรงตึงผิวได้ น้ำมักถูกใช้เป็นของเหลวอ้างอิง แทนที่จะเป็นสูตร (1.1) เราสามารถเขียนได้ p σ = σ H 2O . (1.2) p H 2O ในวิธีสตาแล็กโมเมตริกซ์ จะกำหนดน้ำหนักของหยดซึ่งแยกออกจากเส้นเลือดฝอย (ดูรูปที่ 1.1, b) ภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงหรือเป็นผลมาจากการอัดขึ้นรูปด้วยไมโครไซรินจ์ โดยประมาณเชื่อว่าเมื่อแยกออก น้ำหนักของหยด Pk จะสมดุลด้วยแรงเท่ากับแรงตึงผิวคูณด้วยเส้นรอบวงของเส้นเลือดฝอยด้วยรัศมี r0 เช่น r0 σ Pk 1 P = 2π →σ= ; (1.3) k1 2πr0 σ = km , (1.4) โดยที่ k คือค่าคงที่สตาแลกโมมิเตอร์ m คือมวลของหนึ่งหยด เมื่อตรวจวัดแรงตึงผิวด้วยวิธีความดันสูงสุดและวิธีสตาแล็กโมเมตริกซ์ ฟองและหยดจะก่อตัวขึ้นค่อนข้างเร็วในเวลาที่ไม่เพียงพอสำหรับการก่อตัวของชั้นดูดซับของโมเลกุลลดแรงตึงผิวที่ละลาย โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากมีน้ำหนักโมเลกุลค่อนข้างมาก ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้ แรงตึงผิวของสมดุลจะไม่มีเวลากำหนด สำหรับสารละลายดังกล่าว แนะนำให้เพิ่มฟองหรือเวลาก่อตัวหยดจนกว่าความดันหรือจำนวนหยดจะคงที่ ในวิธีการฉีกวงแหวนออก (ดูรูปที่ 1.1, c) แรง F จะถูกวัด ซึ่งจะถูกต้านโดยแรงตึงผิวของของเหลวที่ทำให้เส้นรอบวงของพื้นผิววงแหวนเปียก r0 σ F = 4π (1.5) k ค่าสัมประสิทธิ์ k เป็นปัจจัยแก้ไข โดยคำนึงถึงว่าคอลัมน์ของเหลวที่เพิ่มขึ้นเมื่อแหวนถูกดึงออกนั้นไม่มีรูปร่างเหมือนทรงกระบอกกลวงปกติ ในวิธีการปรับสมดุลของเพลท (หรือวิธีวิลเฮลมี) แรง F ถูกกำหนดไว้ ซึ่งจำเป็นในการดึงแผ่นบางที่มีความกว้าง h ที่แช่อยู่ในของเหลวออกจากของเหลว (ดูรูปที่ 1.1, d), F = 2σh (1.6) มีวิธีการข้างต้นในการกำหนดแรงตึงผิว แต่มีข้อเสียเปรียบทั่วไปประการหนึ่งคือความแม่นยำในการวัดต่ำ วิธีการเพิ่มขึ้นของเส้นเลือดฝอยจะมีความแม่นยำมากขึ้นหากเส้นเลือดฝอยเปียกด้วยน้ำได้ดีและเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เปลี่ยนแปลงความสูงซึ่งไม่ได้สังเกตเสมอไปภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการ ยิ่งไปกว่านั้น ยิ่งรัศมีของเส้นเลือดฝอยเล็กลง ผลลัพธ์ของการวัดแรงตึงผิวก็จะยิ่งแม่นยำมากขึ้นเท่านั้น วิธีการเพิ่มขึ้นของเส้นเลือดฝอยจะขึ้นอยู่กับแรงตึงผิวของของเหลวที่เพิ่มขึ้น h ในเส้นเลือดฝอยแคบ ตามสมการลาปลาซ ความดันส่วนเกินสัมพันธ์กับความสูง h ของของเหลวในเส้นเลือดฝอยด้วยความสัมพันธ์ 2σ ∆p = ; (1.7) rm ∆ p = ∆ ρ gh , (1.8) โดยที่ rm คือรัศมีความโค้งของวงเดือนของเหลวในเส้นเลือดฝอย ∆ρ คือความแตกต่างระหว่างความหนาแน่นของของเหลวและเฟสของก๊าซ g คือความเร่งของการตกอย่างอิสระ แนะนำสิ่งที่เรียกว่าค่าคงที่ของเส้นเลือดฝอย a, 2σ a2 = rm h , (1.9) ∆ρg และคำนึงถึงมุมเปียก θ ของผนังเส้นเลือดฝอยที่มีรัศมี r โดยของเหลว จากสมการ (1.8) และ (1.9) เราได้ ∆ ρgrh a 2 ∆ρg σ= = . (1.10) 2 cos θ 2 cos θ ความสัมพันธ์สุดท้ายเรียกว่าสมการจูริน ดังนั้น เพื่อหาแรงตึงผิวของของเหลว วิธีการนี้จะทดลองหาความสูงที่เพิ่มขึ้น h รัศมีของเส้นเลือดฝอย r และมุมเปียก θ วิธีการเพิ่มขึ้นของเส้นเลือดฝอยเป็นวิธีหนึ่งที่แม่นยำที่สุด (ข้อผิดพลาดสัมพัทธ์น้อยกว่า 0.01%) ขั้นตอนการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ 1 ก่อนดำเนินการภาคปฏิบัติของงานในห้องปฏิบัติการคุณควรอ่านเนื้อหาในส่วนทางทฤษฎีอย่างละเอียดและศึกษาโครงร่างการจัดเตรียมห้องปฏิบัติการ (รูปที่ 1.2) 2 เติมของเหลวทดสอบในสตาแล็กโมมิเตอร์ (รวมถึงพวยกาด้วย) แล้วปิดก๊อกน้ำของสตาแล็กโมมิเตอร์ 3 ใช้นาฬิกาจับเวลาตั้งอัตราการไหลของของเหลวเป็น 15 - 20 หยดต่อนาที 4 นับหยดของเหลวที่ไหลจากสตาแลกโมมิเตอร์ลงในกระบอกสูบตวงขนาด 10 มล. 5 บันทึกผลการวัดจำนวนหยดของของเหลวทดสอบลงในตาราง 1.1. ในการคำนวณ ให้ใช้สูตร (1.4) และข้อมูลในตาราง 1.2. 6 เติม Stalagmometer ด้วยของเหลวทดสอบ ตั้งอุณหภูมิถัดไปในเทอร์โมสตัทและทำการวัดซ้ำตามย่อหน้า 3-4. ในทำนองเดียวกัน ให้นับหยดของเหลวที่อุณหภูมิที่ระบุทั้งหมด ป้อนผลลัพธ์ลงในตาราง 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 แผนผังการตั้งค่าห้องปฏิบัติการ: 1 – เทอร์โมสตัท; 2 - เครื่องวัดระยะหิน; 3 - กระบอกวัด; 4 – ขาตั้ง 1.1 ผลการศึกษาการขึ้นต่อกันของ σ กับอุณหภูมิ ปริมาตรคงที่ มวล เลขที่ จำนวนหยด สตาแลกโมมิเตอร์ที่พื้นผิว k, อุณหภูมิ t, °С ของเหลวของหนึ่งการทดลอง n, ชิ้น ความตึงเครียด σ, J/m2 J/(m2 กก.) V, ml ลดลง m, kg 1 20 2 40 3 60 1.2 ความหนาแน่นของของเหลวบางชนิดที่อุณหภูมิต่างกัน ความหนาแน่น kg/m3 ที่ 7 40 °C 60 °C ที่อุณหภูมิคงที่ อุณหภูมิ แต่มีการเปลี่ยนแปลงความเข้มข้นของน้ำที่ตรวจสอบ 998 992 983 ของเหลว กรอกข้อมูลลงในตาราง 1.3. กรดอะซิติก 1048 1027 1004 8 พล็อตกราฟของแรงตึงผิวเป็นฟังก์ชันของอุณหภูมิ (σ = f (t °С)) และความเข้มข้น (σ = f (с)) และกำหนดข้อสรุป 1.3 ผลการศึกษาการขึ้นต่อกันของ σ กับความเข้มข้น ค่าคงที่ ความเข้มข้น ปริมาตรพื้นผิว ปริมาณของ ka- มวลของหนึ่ง lagmo-meter k, ทดสอบแรงตึงของของเหลว σ, pel การทดลอง n, ชิ้น หยด m, kg J/(m2 kg) ของเหลว s, % V, ml J/m2 1 2 3 4 คำถามสำหรับการควบคุมตนเอง 1 สาเหตุของพลังงานพื้นผิวส่วนเกินคืออะไร? 2 แรงตึงผิวคืออะไร? วัดกันที่หน่วยไหนครับ? 3 อะไรเป็นตัวกำหนดมูลค่าของแรงตึงผิว? 4 สารลดแรงตึงผิวคืออะไร? ยกตัวอย่างสารลดแรงตึงผิว 5 คุณรู้วิธีการวัดแรงตึงผิวอย่างไร 6 วิธีสตาแลกโมเมตริกซ์ในการกำหนด σ คืออะไร? 7 วิธี capillary up ที่ใช้ในการหา σ ขึ้นอยู่กับอะไร? 8 ปริมาณใดในงานห้องปฏิบัติการที่ทำเป็นการทดลอง (อ้างอิง, คำนวณ) งานในห้องปฏิบัติการ 2 การศึกษาการดูดซึมจากโซลูชันไบนารี่บนพื้นผิวของแข็ง วัตถุประสงค์ของงาน: การหาปริมาณการดูดซับของกิ๊บส์ (มากเกินไป) บนตัวดูดซับที่เป็นของแข็งจากสารละลายไบนารี การคำนวณการดูดซับส่วนประกอบของสารละลาย Gibbs โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบของสารละลายระหว่างการดูดซับ การสร้างไอโซเทอร์มของค่าการดูดซับส่วนเกินและการวิเคราะห์ ข้อกำหนดทางทฤษฎีทั่วไป ระบบการกระจายมีลักษณะเฉพาะโดยส่วนต่อประสานเฟสที่ได้รับการพัฒนาอย่างสูง ดังนั้น ∆G = σS > 0 ในระบบการกระจายใดๆ ∆G มีแนวโน้มที่จะลดลงเนื่องจากการลดลงของ σ หรือ S การดูดซับหมายถึงปรากฏการณ์พื้นผิวที่นำไปสู่ การลดลงตามธรรมชาติใน 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 ดังนั้นค่าของ N จึงสามารถละเลยได้และสามารถสันนิษฐานได้ว่าГ = А มิติของ G และ A จะเป็น mol/m2 สำหรับตัวดูดซับที่เป็นผงที่เป็นของแข็งและมีรูพรุนเป็นพิเศษซึ่งมีพื้นผิวที่ประสานกันอย่างมีนัยสำคัญ การดูดซับจะแสดงออกมาโดยสัมพันธ์กับหน่วยมวลของตัวดูดซับ กล่าวคือ ในกรณีนี้ ปริมาณ Г และ А มีมิติ mol/kg ดังนั้น ค่าการดูดซับสำหรับองค์ประกอบ i-th Г i = n/S (mol/m 2) หรือ Г i = n/t (mol/kg), (2.3) โดยที่ n คือจำนวนโมลส่วนเกินของตัวดูดซับ ขององค์ประกอบ i-th บนพื้นผิวเปรียบเทียบกับเนื้อหาในปริมาตร S คือพื้นที่ผิวของอินเทอร์เฟซ m2; m คือมวลของตัวดูดซับแบบผงที่มีรูพรุน กิโลกรัม ในกรณีของการดูดซับส่วนประกอบเดียว สมการ (2.3) จะง่ายขึ้น: Г = n/S หรือ Г = n/m (2.4) การขึ้นอยู่กับปริมาณของสารดูดซับกับความเข้มข้นในสารละลายที่อุณหภูมิคงที่เรียกว่าการดูดซับ ไอโซเทอร์ม (รูปที่ 2.1) รูป YG C S 2.1 ไอโซเทอมการดูดซับ (T = const) การดูดซับบนพื้นผิวของแข็งมีความสำคัญอย่างยิ่งในทางปฏิบัติ ใช้ในอุตสาหกรรมเคมีภัณฑ์อาหาร โลหะ และอุตสาหกรรมอื่นๆ เมื่อความพรุนของตัวดูดซับเพิ่มขึ้น ระดับการสกัดสารจากส่วนผสมจะเพิ่มขึ้น ในอุตสาหกรรมอาหาร กระบวนการดูดซับจะใช้เพื่อทำให้น้ำเชื่อม น้ำผลไม้ น้ำซุป ฯลฯ กระจ่างใส ในทางปฏิบัติมีการใช้ตัวดูดซับที่แตกต่างกันมากกว่า 200 ชนิด ขั้นตอนการปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ ส่วนที่ 1 การดูดซับกรดอะซิติกด้วยถ่านกัมมันต์ 1 ตามตาราง 2.1. เตรียมขวด 10 ขวดด้วยสารละลายกรดอะซิติกความเข้มข้นต่างๆ จากสารละลายเริ่มต้นที่มีความเข้มข้น 0.3 M CH3COOH และน้ำกลั่น 2 ชั่งน้ำหนักถ่านกัมมันต์ส่วนที่ชั่งน้ำหนัก 10 ส่วนซึ่งมีน้ำหนัก 1 กรัม 3 เพิ่มส่วนที่ชั่งน้ำหนักของตัวดูดซับ (หนึ่งตัวต่อขวด) ลงในขวดที่มีสารละลายแล้วปล่อยทิ้งไว้ 45 นาที เขย่าเป็นครั้งคราวเพื่อสร้างสมดุลการดูดซับในระบบ 4 แยกสารละลายออกจากตัวดูดซับโดยการกรอง 5 ปิเปต กรอง 10 มล. ลงในบีกเกอร์และไตเตรทด้วยสารละลาย NaOH 0.1 N โดยมีสารละลายฟีนอล์ฟทาลีน 0.1% จนกระทั่งมีสีชมพูอ่อนคงตัว 2.1 การเตรียมสารละลายและผลการศึกษาการดูดซับกรดอะซิติกด้วยถ่านกัมมันต์ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 30 35 40 45 la, ml ปริมาตรของอัลคาไลที่ใช้สำหรับการไทเทรตของสารกรอง 10 มล., มล. ความเข้มข้นของกรดอะซิติก หลังจากการดูดซับ g/m3 6 คำนวณความเข้มข้นของกรดอะซิติกที่เหลืออยู่ในสารละลายหลังการดูดซับ และเปรียบเทียบกับความเข้มข้นเริ่มต้น สร้างกราฟการพึ่งพาและกำหนดข้อสรุป 7 คำนวณค่าการดูดซับของ Gibbs และพล็อตค่าไอโซเทอร์มของการดูดซับในพิกัด Г2 = f(х2) ส่วนที่ 2 การดูดซับสีย้อมด้วยถ่านกัมมันต์ 1 ตามตาราง 2.2 เตรียมขวดจำนวน 10 ขวดด้วยสารละลายบรอมฟีนอลบลูความเข้มข้นต่างๆ จากสารละลายเริ่มต้นที่มีความเข้มข้น 0.005 กรัม/ลิตร และน้ำกลั่น 2.2 การเตรียมสารละลายและผลการศึกษาการดูดซับโบรโมฟีนอลบลูด้วยถ่านกัมมันต์ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 , ml ความหนาแน่นของแสง D 2 ชั่งน้ำหนักถ่านกัมมันต์จำนวน 10 ส่วนหนัก 1 กรัม 3 เพิ่มส่วนที่ชั่งน้ำหนักของ ตัวดูดซับลงในขวดด้วยสารละลาย (ส่วนหนึ่งในแต่ละขวด) และทิ้งไว้ 45 นาที เขย่าเป็นครั้งคราวเพื่อสร้างสมดุลของการดูดซับในระบบ 4 แยกสารละลายออกจากตัวดูดซับโดยการกรอง 5 วัดค่าการดูดกลืนแสงโดยใช้ FEK-56 พร้อมด้วยคิวเวตหนา 10 มม. และตัวกรองสีส้ม No. 8 6 ค่าการดูดกลืนแสงของพล็อตเทียบกับความเข้มข้นของสีย้อม 7 จากกราฟการปรับเทียบ ให้กำหนดปริมาณสีย้อมหลังจากการดูดซับ 8 คำนวณค่าการดูดซับของ Gibbs และวาดจุดไอโซเทอร์มของการดูดซับในพิกัด Г2 = f(х2) คำถามเพื่อการควบคุมตนเอง 1 กำหนดกระบวนการดูดซับ คุณรู้จักการดูดซับประเภทใดบ้าง 2 สิ่งที่เรียกว่าตัวดูดซับ, ตัวดูดซับ, ตัวดูดซับ? 3 อะไรคือความแตกต่างระหว่างการดูดซับบนพื้นผิวของแข็งและการดูดซับบนพื้นผิวของเหลว? 4 ยกตัวอย่างตัวดูดซับที่ใช้ในอุตสาหกรรมอาหาร 5 สมการใดที่ใช้อธิบายกระบวนการดูดซับ 6 เหตุใดจึงแนะนำให้ใช้ถ่านกัมมันต์ชนิดเม็ดเพื่อรักษาอาการอาหารเป็นพิษ? 7 จะคำนวณการดูดซับของ Gibbs จากสารละลายและสร้างไอโซเทอร์มของการดูดซับได้อย่างไร 8 ปัจจัยใดที่มีอิทธิพลต่อขนาดของการดูดซับของ Gibbs งานในห้องปฏิบัติการ 3 การดูดซึมการแลกเปลี่ยนไอออน วัตถุประสงค์ของงาน: การกำหนดความสามารถในการแลกเปลี่ยนรวมของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนบวกและค่าคงที่การแลกเปลี่ยนไอออน ข้อกำหนดทางทฤษฎีทั่วไป การดูดซับด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนเป็นกระบวนการแลกเปลี่ยนไอออนระหว่างสารละลายและเฟสของแข็ง - ตัวดูดซับ สารที่สามารถแลกเปลี่ยนไอออนได้เรียกว่าตัวแลกเปลี่ยนไอออน ขึ้นอยู่กับประเภทของไอออนที่เกี่ยวข้องกับการแลกเปลี่ยน ตัวแลกเปลี่ยนไอออนจะถูกแบ่งออกเป็นตัวแลกเปลี่ยนไอออนบวกและเครื่องแลกเปลี่ยนไอออน การดูดซับด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนได้รับการประยุกต์อย่างกว้างขวางด้วยการพัฒนาเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนสังเคราะห์โดยใช้เรซินอินทรีย์ ซัลโฟคาร์บอน และไอออนเซลลูโลส การใช้เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนทางเทคนิคที่สำคัญที่สุดคือการผลิตน้ำปราศจากแร่ธาตุภายใต้สภาวะทางอุตสาหกรรม เช่น น้ำที่ไม่มีเกลือละลาย รวมถึงเกลือที่มีความกระด้าง เพื่อการแยกเกลือออกจากน้ำอย่างสมบูรณ์ น้ำจะถูกส่งผ่านตัวกรองไอออนบวกและไอออนอย่างต่อเนื่อง ในอุตสาหกรรมน้ำตาล เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนถูกใช้เพื่อทำให้น้ำที่แพร่กระจายจากอิเล็กโทรไลต์ - กากน้ำตาลบริสุทธิ์ ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มผลผลิตน้ำตาลและลดปริมาณกากน้ำตาลที่มีคุณค่าน้อยกว่าได้ ในอุตสาหกรรมนม เครื่องแลกเปลี่ยนไอออนบวกใช้เพื่อกำจัดไอออนแคลเซียมและแมกนีเซียมออกจากนมบางส่วน แล้วแทนที่ด้วยไอออนโพแทสเซียมและโซเดียม และเพื่อกำจัดสารกัมมันตภาพรังสี การบำบัดด้วยประจุลบสามารถทดแทนกรดในน้ำผลไม้ที่มีรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ เช่น กรดมาลิก ไอโอไนต์ยังพบการประยุกต์ใช้อย่างกว้างขวางในการทำให้น้ำเสียทางอุตสาหกรรมบริสุทธิ์จากไอออนของโลหะหนัก การดูดซับด้วยการแลกเปลี่ยนไอออนมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเกษตร เนื่องจากความอุดมสมบูรณ์ของดินขึ้นอยู่กับลักษณะของไอออนบวกที่ถูกดูดซับโดยดิน คุณลักษณะเชิงปริมาณของเครื่องแลกเปลี่ยนไอออนคือความสามารถในการแลกเปลี่ยนทั้งหมด (POE): V โดยที่ PEC = ทั้งหมด (3.1) m โดยที่ Vtot คือปริมาตรรวมของสารละลายที่มีกรดที่ถูกแทนที่จากเรซิน с – ความเข้มข้นของกรด m คือมวลของเรซินไอโอไนต์ในคอลัมน์ PFU สามารถกำหนดได้โดยวิธีคงที่หรือไดนามิก ซึ่งโดยปกติจะขึ้นอยู่กับปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นในสารละลายที่เป็นน้ำ: − − RS О 3 H+ + NaOH → RS О 3 Na+ + H2O; − − RN Н 3 OH+ + HCl → RN Н 3 Cl+ + H2O ในวิธีการแบบคงที่ เรซิน เช่น ตัวแลกเปลี่ยนแคตไอออนในรูปแบบ H + จะถูกไตเตรทด้วยสารละลายอัลคาไล ในวิธีการแบบไดนามิก สารละลายอิเล็กโทรไลต์จะถูกส่งผ่านคอลัมน์ที่มีเรซินแลกเปลี่ยนไอออน และการพึ่งพาความเข้มข้นของไอออนที่ถูกดูดซับในสารละลายขาออก (ชะ) กับปริมาตรของสารละลายขาออก (กราฟเอาต์พุต) จะถูกบันทึก ในงาน ค่า POE ของซัลโฟนิกแคตไอออนไนต์ในรูปแบบ H+ ถูกกำหนดโดยวิธีไดนามิกด้วยปริมาณของกรดในตัวชะที่เป็นผลจากการกำจัดไอออน H+ ออกจากเรซินด้วย Na+ ไอออน: − − RS О 3 H+ + Na+ + Cl– → RS О 3 Na+ + H+ + Cl –.

ผู้เชี่ยวชาญด้านการปกครองตนเองของรัฐ

สถาบันการศึกษาของภูมิภาคเพนซา

“วิทยาลัยสหสาขาเพนซ่า”

แผนกก่อสร้าง.

การพัฒนาระเบียบวิธีในหัวข้อ:

"ระบบกระจายตัว".

จบโดยอาจารย์: Pivkina N.V.

หัวข้อ: "ระบบกระจาย"

เป้า: เพื่อให้แนวคิดของระบบกระจัดกระจายและการจำแนกประเภท เพื่อเปิดเผยความสำคัญของระบบคอลลอยด์ในชีวิตของธรรมชาติและสังคม

เกี่ยวกับการศึกษา: เพื่อศึกษาระบบการกระจายตัว การจำแนกประเภทของระบบ พิจารณาสารแขวนลอย อิมัลชัน สารละลายคอลลอยด์พร้อมตัวอย่างเฉพาะ เพื่อพิจารณาความสำคัญของระบบการกระจายตัวต่อธรรมชาติและมนุษย์

เกี่ยวกับการศึกษา: พัฒนาความสามารถในการสังเกต วิเคราะห์ และสรุปผลต่อไป เพื่อพัฒนาทักษะและความสามารถของงานอิสระต่อไปด้วยอุปกรณ์ห้องปฏิบัติการ

เกี่ยวกับการศึกษา:สร้างทัศนคติที่รับผิดชอบต่อการดำเนินงานที่ได้รับ

ประเภทบทเรียน:บทเรียน - การเรียนรู้เนื้อหาใหม่

วิธีการสอน:วาจา, ภาพ, การปฏิบัติ

วิธีการศึกษา:คอมพิวเตอร์, เครื่องฉายภาพ, การทดลองทางเคมี,

การนำเสนอ.

อุปกรณ์และน้ำยา: บีกเกอร์ ชอล์ก ดินเหนียว น้ำ น้ำมัน

ทานตะวัน, นม, นา 2 SiO 3, แป้งเพสต์, น้ำหอมปรับอากาศ, แชมพู,

ยาสีฟัน.

แผนการเรียน:

1. ส่วนองค์กร

2.การอัพเดตความรู้

3. ศึกษาเนื้อหาใหม่

แนวคิดของระบบกระจายตัว

การจำแนกประเภทของระบบกระจายตัว

ระบบหยาบ (อิมัลชัน สารแขวนลอย ละอองลอย)

สารละลายคอลลอยด์ (โซล เจล เพสต์)

คุณค่าของระบบคอลลอยด์ในชีวิตของธรรมชาติและสังคม

4. งานห้องปฏิบัติการ

5. ลักษณะทั่วไปและข้อสรุป

6. ผลลัพธ์ของบทเรียน การบ้าน

ในระหว่างเรียน

สถานะของสารบริสุทธิ์อธิบายได้ง่ายมาก - ของแข็ง ของเหลว ก๊าซ

แต่ไม่มีสารบริสุทธิ์อย่างแน่นอนในธรรมชาติ สิ่งเจือปนแม้เพียงเล็กน้อยก็สามารถส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติของสาร เช่น จุดเดือด การนำไฟฟ้าและความร้อน ปฏิกิริยา ฯลฯ ด้วยเหตุนี้ ในธรรมชาติและชีวิตจริงของมนุษย์จึงไม่มีสสารที่เป็นเอกเทศ แต่เป็นระบบของพวกมัน สิ่งสำคัญที่สุดคือระบบกระจายตัว

มาเขียนหัวข้อบทเรียน: "ระบบกระจายตัว"

ระบบกระจายตัวคืออะไร?

สไลด์หมายเลข 2 (ระบบกระจาย)

ดี.เอส. - ระบบที่ต่างกันซึ่งสารหนึ่งมีการกระจายอย่างสม่ำเสมอในรูปของอนุภาคภายในสารอื่น

สารที่มีอยู่ในปริมาณมากที่สุดเรียกว่า สื่อกระจายตัวและสิ่งที่น้อยกว่า - เฟสกระจัดกระจาย

เฟสกระจายตัวกลางกระจายตัว

(สารที่แตกละเอียด) (สารที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งในนั้น

จำหน่ายแบบกระจาย เฟส)

ตัวกลางที่กระจายตัวและเฟสสามารถอยู่ในสถานะการรวมกลุ่มที่แตกต่างกัน - ของแข็ง ของเหลว และก๊าซ

การจัดหมวดหมู่.สไลด์หมายเลข 3.4 (การจำแนกประเภท)

ตามขนาดอนุภาคของเฟสที่กระจาย ระบบจะแบ่งออกเป็น:

A) หยาบ (สารแขวนลอย) - ขนาดอนุภาคของเฟสมากกว่า 100 นาโนเมตร

มีเมฆมากและแยกออกจากกันได้ง่าย อนุภาคเฟสเกิดความล่าช้า

ตัวกรองธรรมดา

B) กระจายอย่างประณีต (สารละลายคอลลอยด์) - ขนาดอนุภาคตั้งแต่ 1-100 นาโนเมตร

มีความโปร่งใส โปร่งแสง หรือทึบแสง แยกได้ยาก อนุภาคเฟสจะถูกเก็บรักษาไว้โดยฟิลเตอร์อัลตราไวโอเลตเท่านั้น

C) สารละลายที่แท้จริง - ขนาดอนุภาคน้อยกว่า 1 นาโนเมตร ไม่ถูกบล็อกโดยตัวกรองใด ๆ

หยาบ โซลูชั่นที่แท้จริง

(ระงับ)

(อิมัลชัน สารแขวนลอย

ละอองลอย) ดี

(สารละลายคอลลอยด์)

(โซล, เจล, เพสต์)

สไลด์หมายเลข 5,6,7,8 (จำแนกตามสถานะการรวมกลุ่ม)

1. DS ขึ้นอยู่กับการรวมกันของสถานะรวมของ DF และ DS สามารถแบ่งออกเป็น 9 ประเภท:

สไลด์หมายเลข 9 (ระบบหยาบ)

อิมัลชัน

ตัวกลางและเฟสเป็นของเหลวที่ไม่ละลายซึ่งกันและกัน

ตัวอย่าง: นม สีน้ำ น้ำมันเบนซินในน้ำ น้ำมัน

ระบบกันสะเทือน

ตัวกลางเป็นของเหลว เฟสเป็นของแข็งที่ไม่ละลายน้ำ

ตัวอย่าง: ครก ตะกอนแม่น้ำ ดินเหนียวในน้ำ

สเปรย์

ปานกลาง - อากาศหรือก๊าซ เฟส - ของเหลวหรือของแข็ง

ตัวอย่าง: ควัน หมอก หมอกควัน ฝุ่นและพายุทราย น้ำหอมปรับอากาศ

สไลด์หมายเลข 10 (สารละลายคอลลอยด์)

โซลี.

ตัวกลางเป็นของเหลว เฟสเป็นของแข็ง

ตัวอย่าง: เลือด น้ำเหลือง ไซโตพลาสซึม กาวสำหรับใช้ในสำนักงาน วาร์นิช สีน้ำมัน สารเคลือบ แชมพู โลชั่น น้ำหอม แป้งเพสต์

ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวหรือระหว่างการบำบัดความร้อน อนุภาคของเฟสที่กระจายตัวสามารถหยาบและตกตะกอนได้ ก็เรียกว่า การแข็งตัวในกรณีนี้จะเกิดระบบแขวนลอยหรือระบบที่มีความหนาแน่นมากขึ้น - เยลลี่หรือ เจล

เจลตัวอย่าง: เยลลี่ แยมผิวส้ม เนื้อแมงกะพรุน มาร์ชเมลโลว์ นมนก ชีส แอสปิค เจลอาบน้ำหรือโกนหนวด เจลทางการแพทย์

ในระหว่างการเก็บรักษาระยะยาวกระบวนการแยกเฟสของเหลวจะเกิดขึ้น นี่เรียกว่า syneresis

สไลด์หมายเลข 11 (เอฟเฟกต์ทินดัลล์)

เอฟเฟกต์ทินดอลล์ - การกระเจิงของแสงเมื่อลำแสงส่องผ่านตัวกลางที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกันทางแสง โดยปกติจะสังเกตเห็นเป็นรูปกรวยเรืองแสง (กรวยของทินดัลล์) ที่มองเห็นได้บนพื้นหลังสีเข้ม โดยทั่วไปสำหรับการแก้ปัญหา ระบบคอลลอยด์(ตัวอย่างเช่น, โซลโลหะเจือจาง น้ำยาง, ควันบุหรี่) ซึ่งอนุภาคและสภาพแวดล้อมต่างกัน ดัชนีการหักเหของแสง. นี่เป็นพื้นฐานสำหรับวิธีการทางแสงหลายวิธีในการกำหนดขนาด รูปร่าง และความเข้มข้นของอนุภาคคอลลอยด์และโมเลกุลขนาดใหญ่ ตั้งชื่อตามผู้ค้นพบเจ. ทินดอลล์.

สไลด์หมายเลข 12 (บทบาทของระบบกระจายตัว)

ความหมาย:

บทบาทระดับโลกของคอลลอยด์อยู่ที่ความจริงที่ว่าพวกมันเป็นองค์ประกอบหลักของการก่อตัวทางชีวภาพเช่นสิ่งมีชีวิต สารทั้งหมดในร่างกายมนุษย์เป็นระบบคอลลอยด์

คอลลอยด์เข้าสู่ร่างกายในรูปของสารอาหาร และในกระบวนการย่อยอาหารจะถูกแปลงเป็นคอลลอยด์ที่มีลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตนั้นๆ คอลลอยด์ที่อุดมด้วยโปรตีนประกอบด้วยผิวหนัง กล้ามเนื้อ เล็บ ผม หลอดเลือด และอื่นๆ เราสามารถพูดได้ว่าร่างกายมนุษย์เป็นระบบคอลลอยด์ที่ซับซ้อน

งานห้องปฏิบัติการ

วัตถุประสงค์: เพื่อเรียนรู้การระบุระบบการกระจายตัว

อุปกรณ์ : ชั้นวางหลอดทดลอง, หลอดทดลอง, ที่วางหลอดทดลอง, ไม้ขีดไฟ, ตะเกียงวิญญาณ

รีเอเจนต์: ชอล์ก, น้ำมันพืช, แป้ง, น้ำ

ความคืบหน้า.

เติมน้ำลงในหลอดทดลองที่มีชอล์ก น้ำมัน และแป้ง

เขย่าหลอด

อุ่นแป้งด้วยน้ำ (มันก่อตัวอะไร?)

อธิบายตัวอย่างของระบบกระจาย กำหนดตัวกลางกระจายและระยะกระจาย ประเภทของการจำแนกประเภท และชื่อของระบบกระจาย

จัดเรียงผลลัพธ์ในรูปแบบของตาราง:

วิศวกรรมความปลอดภัย

เมื่อปฏิบัติงานในห้องปฏิบัติการ นักศึกษาต้องปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยทั่วไป ตรวจสอบให้แน่ใจว่าสารไม่โดนผิวหนังบริเวณใบหน้าและมือ ในกรณีที่สัมผัสถูก ให้ล้างออกทันทีด้วยน้ำปริมาณมาก

ไม่มีสารใดสามารถลิ้มรสได้ คุณสามารถสูดดมสารต่างๆ ได้โดยการค่อยๆ ทิศทางไอระเหยเข้าหาคุณโดยใช้มือขยับเล็กน้อย และไม่เอนตัวไปเหนือภาชนะและหายใจเข้าลึกๆ

ห้ามมิให้ทำการทดลองใด ๆ ที่ไม่ได้ระบุไว้ในงานนี้โดยอิสระ

4. เมื่อทำการทำความร้อนจำเป็นต้องปฏิบัติตามวิธีการทำงานกับตะเกียงแอลกอฮอล์และกฎเกณฑ์ในการทำความร้อนอย่างปลอดภัยอย่างเคร่งครัด ขั้นแรก ให้ความร้อนทั้งหลอดทดลอง จากนั้นจึงอุ่นเฉพาะส่วนของหลอดทดลองที่มีสารนั้นอยู่ การเปิดหลอดทดลองควรอยู่ห่างจากผู้ปฏิบัติงานและผู้อื่นโดยตรง

คุณสามารถดับตะเกียงวิญญาณได้โดยการคลุมด้วยฝาปิดจากด้านบนเท่านั้น

จุดตะเกียงวิญญาณจากตะเกียงวิญญาณอันอื่น

เป่าตะเกียงแอลกอฮอล์ที่กำลังลุกไหม้

ปล่อยตะเกียงแอลกอฮอล์ที่ลุกอยู่ทิ้งไว้โดยไม่มีใครดูแล

ลักษณะทั่วไปและข้อสรุป

ดังนั้นในบทเรียนนี้ เราได้ศึกษาการจำแนกประเภทของระบบที่กระจัดกระจาย ความสำคัญของระบบในธรรมชาติและชีวิตมนุษย์ในเชิงลึกมากขึ้น

อย่างไรก็ตาม ควรสังเกตว่าไม่มีขอบเขตที่ชัดเจนระหว่างประเภทของระบบการกระจายตัว การจำแนกประเภทควรพิจารณาให้สัมพันธ์กัน

ตัวอย่างเช่น เหล็ก (III) คลอไรด์เป็นสารละลาย แต่เมื่อถูกความร้อนจะเกิดเป็นสารละลายคอลลอยด์

การบ้าน: วรรค 15, หน้า 66-69.

วัตถุประสงค์ของงาน: ทำความคุ้นเคยกับวิธีการบางอย่างในการรับระบบกระจาย

ภารกิจ: ได้โดยการควบแน่นทางเคมีโดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนของโซลซิลเวอร์ไอโอไดด์ โดยปฏิกิริยารีดักชันของโซลแมงกานีสไดออกไซด์ โดยปฏิกิริยาไฮโดรไลซิสของโซลออกไซด์ของเหล็ก (III) โดยการควบแน่นทางกายภาพของโซลโรซิน โดยการตรึงโซลของเฮกซาไซยาโน-(I ) เหล็ก (III) เฟอร์เรต; อิมัลชันโดยวิธีการกระจายตัวทางกล กำหนดสัญลักษณ์ของประจุของอนุภาคของโซล สร้างสูตรสำหรับไมเซลล์ของพวกมัน สังเกตปรากฏการณ์ของสีเหลือบและการก่อตัวของกรวยของทินดอลล์

เครื่องมือและวัสดุ: ชั้นวางพร้อมหลอดทดลอง, แก้ว 100 มล. - 3 ชิ้น, ปิเปต 1 มล. - 2 ชิ้น; สำหรับ 5 มล. - 2 ชิ้น, สำหรับ 10 มล. - 2 ชิ้น, กรวย, กระดาษกรอง, กระบอกขนาด 100 มล., เครื่องกวนแม่เหล็กพร้อมแท่งโลหะ, คิวเวทท์, โคมไฟส่องสว่างโซล, สไลด์แก้ว, ไม้พาย รีเอเจนต์: AgN0 3 - 0.01 M; นาล (K.I) - 0.01 ม. KMP0 4 - 0.01 ม.; สูง 2 0 2 - 2%; เค 4 - 20%; FeCh - 2 ME; น้ำมันพืช; Ci7 HssCOOLya - 0.1 ม.; MgCl 2 - 0.5 ม.; สารละลายแอลกอฮอล์ของขัดสน น้ำกลั่น.

สั่งงาน

• 1. การได้รับโซลของซิลเวอร์ไอโอไดด์โดยปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยน เตรียมโซล Agl สองเท่าโดยใช้สารละลายซิลเวอร์ไนเตรตและโซเดียมไอโอไดด์ ในกรณีแรก ให้เติมสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต 2-3 หยดขณะเขย่าสารละลายโซเดียมไอโอไดด์ (ประมาณครึ่งหลอดทดลอง) ในทางกลับกัน ให้เติมสารละลายโซเดียมไอโอไดด์ 2-3 หยดลงในสารละลายซิลเวอร์ไนเตรต (ประมาณครึ่งหลอดทดลอง) ในขณะที่เขย่า ในทั้งสองกรณีจะเกิดโซลซิลเวอร์ไอโอไดด์สีเหลือบ อย่างไรก็ตามโครงสร้างของอนุภาคสองชั้นนั้นแตกต่างกัน ซึ่งนำไปสู่ความแตกต่างเล็กน้อยที่มองเห็นได้ชัดเจนระหว่างโซล เขียนสูตรของไมเซลล์โดยพิจารณาจากสารเริ่มต้นอย่างใดอย่างหนึ่ง - Nal หรือ AgN0 3 เป็นตัวทำให้คงตัวในแต่ละกรณี
• 2. การเตรียมโซลแมงกานีสไดออกไซด์โดยปฏิกิริยารีดักชัน

เติมสารละลายไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ 2-3 หยดลงในสารละลายโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต (ประมาณครึ่งหลอดทดลอง) ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ

KMp0 4 + H 2 0 2 \u003d Mn0 2 + KOH + H 2 0 + 0 2

พิจารณาแมงกานีสไดออกไซด์สีน้ำตาลเข้มโซล MnO 2 ที่เกิดขึ้นเมื่อมีโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตมากเกินไป ตรวจสอบว่าโซลให้กรวย Tyndall หรือไม่ (รูปที่ 3.1) เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้เทโซลเล็กน้อยลงในคิวเวทท์แล้วส่องไฟด้วยโคมไฟ กำหนดสัญญาณของประจุของอนุภาคโดยธรรมชาติของขอบของโซลที่หยดลงบนกระดาษกรอง หากทราบว่ากระดาษกรองที่ชุบน้ำจะมีประจุลบ เขียนสูตรของไมเซลล์.

3. การได้สารขัดสนโซลโดยวิธีเปลี่ยนตัวทำละลาย Rosin เป็นมวลที่เปราะบางเป็นแก้วและโปร่งใสตั้งแต่สีเหลืองอ่อนไปจนถึงสีน้ำตาลเข้ม นี่เป็นส่วนประกอบที่เป็นของแข็งของสารเรซินของต้นสนซึ่งเหลืออยู่หลังจากการกลั่นสารระเหย (น้ำมันสน) จากพวกมัน Rosin ประกอบด้วยกรดเรซิน 60-92% โดยกรดหลักคืออะบิเทก (รูปที่ 1.7) สารที่เป็นกลาง 8-20% (ssqui-, di- และ triterpsoids) กรดไขมันอิ่มตัวและไม่อิ่มตัว 0.5-12% ขัดสนแทบไม่ละลายในน้ำ เมื่อตัวทำละลาย (แอลกอฮอล์) ถูกแทนที่ด้วยน้ำ จะเกิด "โซลสีขาว" ซึ่งเป็นสีส้มในแสงที่ส่องผ่าน และเป็นสีน้ำเงินในไฟส่องสว่างด้านข้าง สารเพิ่มความคงตัวของโซลนี้คือผลิตภัณฑ์ออกซิเดชันของขัดสนและสิ่งสกปรก โครงสร้างของไมเซลล์ในเถ้าดังกล่าวยังไม่เป็นที่ทราบแน่ชัด

ข้าว. 1.7.

เติมสารละลายแอลกอฮอล์ขัดสน 1-2 หยดลงในน้ำ (ประมาณครึ่งหลอดทดลอง) แล้วเขย่า สังเกตการก่อตัวของโซลิดขัดสนสีขาวนวลในน้ำในแสงที่ส่องผ่านและภายใต้แสงสว่างด้านข้าง ตรวจสอบว่าขัดสนโซลสร้างกรวย Tyndall หรือไม่ ในการดำเนินการนี้ ให้เทลงในคิวเวตต์ที่มีผนังระนาบขนานกัน และสังเกตดูว่ามีความแวววาวปรากฏขึ้นหรือไม่เมื่อมีลำแสงส่องผ่านคิวเวตต์

• 4. การเตรียมปรัสเซียนบลูโซลโดยการทำให้เป็นกรด เติมสารละลายเฟอร์ริกคลอไรด์ 3-5 หยดลงในสารละลายเกลือเลือดสีเหลือง (ประมาณครึ่งหลอดทดลอง) อย่าผสมและรอให้เกิดตะกอนคล้ายเจลที่ด้านล่าง ค่อยๆ เทของเหลวลงบนเจลอย่างระมัดระวัง และใช้ไม้พายตักใส่บีกเกอร์ที่มีน้ำกลั่น 30-40 มิลลิลิตร เจลจะซึมซับได้เองและรวดเร็วด้วยการก่อตัวของโซลสีน้ำเงินปรัสเซียน - เฮกซาไซยาโน-(H) เหล็ก (III) เฟอร์เรต Fe 4 > กำหนดสัญญาณของประจุของอนุภาคโดยธรรมชาติของขอบของโซลที่ตกลงบน กระดาษกรอง. เขียนสูตรไมเซลล์
• 5. การได้รับอิมัลชันโดยการกระจายตัวทางกล เพื่อให้ได้อิมัลชัน ให้เทสารละลายโซเดียมโอลีเอต 40 มล. ซึ่งเป็นอิมัลซิไฟเออร์ลงในบีกเกอร์ขนาด 100 มล. และเติมน้ำมันพืช 10 มล. วางบีกเกอร์บนเครื่องคนแบบแม่เหล็ก จุ่มแท่งโลหะลงในของเหลว แล้วคนอย่างแรงเป็นเวลา 10 นาที ปิดโหมดการกวนและแบ่งอิมัลชันที่ได้ออกเป็นสองส่วนโดยตวงอิมัลชัน 30 มล. ด้วยกระบอก ย้ายอิมัลชันส่วนนี้ไปยังบีกเกอร์ที่สะอาด และพักไว้เพื่อเปรียบเทียบ เทสารละลายแมกนีเซียมคลอไรด์ 10 มล. ลงในอิมัลชันที่เหลือโดยคนให้เข้ากัน หลังจากคนเป็นเวลา 1-2 นาที ให้นำอิมัลชันออกจากเครื่องผสม และวางไว้ข้างแก้วใบที่สอง สังเกตความแตกต่างในสถานะของอิมัลชันด้วยสายตาและกำหนดประเภทของอิมัลชันได้สองวิธี วิธีแรก: วางอิมัลชันที่มีปิเปตหยดหนึ่งลงบนสไลด์แก้วที่สะอาด และวางหยดน้ำไว้ข้างๆ เอียงกระจกเพื่อให้หยดสัมผัสกัน ถ้าพวกมันรวมกัน ตัวกลางในการกระจายตัวจะเป็นน้ำ ถ้าพวกมันไม่ผสานกันจะเป็นน้ำมัน วิธีที่สอง: หยดอิมัลชันลงในหลอดทดลองพร้อมน้ำ 10 มล. แล้วเขย่า หากมีการกระจายหยดในน้ำอย่างสม่ำเสมอ แสดงว่าหยดนั้นเป็นอิมัลชันประเภท M/W โดยตรง หยดอิมัลชัน W/O จะไม่กระจายตัวในน้ำและจะยังคงอยู่บนพื้นผิว

เมื่อจัดทำรายงาน ให้วิเคราะห์ผลลัพธ์ที่ได้รับและสรุปผลสำหรับแต่ละรายการแยกกัน

อุปกรณ์และรีเอเจนต์: สารละลายแอลกอฮอล์ของกำมะถัน, สารละลายแอลกอฮอล์ของขัดสน, โซลไฮดรอกไซด์เหล็ก, KNO 3 , K 2 SO 4 , K 3 , น้ำมัน, สารลดแรงตึงผิว, BaCl 2 Na 2 SO 4 .

ส่วนทางทฤษฎี: อิมัลชันเป็นระบบกระจายตัวโดยที่ตัวกลางการกระจายตัวและเฟสการกระจายตัวอยู่ในสถานะของเหลว ในทางปฏิบัติมักพบอิมัลชันที่เป็นน้ำบ่อยที่สุด เช่น อิมัลชันซึ่งหนึ่งในสองของเหลวคือน้ำ อิมัลชันดังกล่าวแบ่งออกเป็นสองประเภท: น้ำมันในน้ำ (ตัวย่อว่า O/W) และน้ำในน้ำมัน (O/W) ของเหลวอินทรีย์ที่มีขั้วต่ำ เช่น เบนซิน น้ำมันเบนซิน น้ำมันก๊าด อะนิลีน น้ำมัน ฯลฯ เรียกว่าน้ำมัน โดยไม่คำนึงถึงลักษณะทางเคมี
ในอิมัลชันประเภทแรก (โดยตรง) น้ำมันคือเฟสการกระจายตัว และน้ำคือตัวกลางในการกระจายตัว ในอิมัลชันประเภทที่สอง (ย้อนกลับ) น้ำจะถูกบดขยี้ ...
ในรูปของหยดเป็นตัวกลางในการกระจายตัว และน้ำมันเป็นตัวกลางในการกระจายตัว
อิมัลชันจัดอยู่ในประเภทเจือจาง [เนื้อหาของเฟสกระจาย (φ น้อยกว่า 1% (ปริมาตร)] มีความเข้มข้น [φ สูงถึง 74% (ปริมาตร)] และมีความเข้มข้นสูง [φ มากกว่า ขึ้นอยู่กับเนื้อหาของเฟสการกระจายตัว 74% (ปริมาตร)].

การสูญเสียความเสถียรเชิงรวมของอิมัลชันเกิดจากกระบวนการกลั่นหรือรวมตัวกันด้วยความร้อนใต้พิภพ และมักจะมาพร้อมกับการสูญเสียความเสถียรของการตกตะกอน (การแบ่งชั้นของระบบ) ในการวัดความเสถียรของอิมัลชัน เราสามารถใช้เวลาที่มีอยู่ของปริมาตรที่แน่นอนจนกระทั่งแบ่งชั้นสมบูรณ์

ความคงตัวของอิมัลชันจะเพิ่มขึ้นโดยการนำสารเพิ่มความคงตัว (อิมัลซิไฟเออร์) เข้าสู่ระบบ ซึ่งสามารถใช้เป็นอิเล็กโทรไลต์ สารลดแรงตึงผิว และสารประกอบโมเลกุลขนาดใหญ่ได้ ความเสถียรโดยรวมของอิมัลชันถูกกำหนดโดยปัจจัยเดียวกันกับที่กำหนดความต้านทานต่อการแข็งตัวของโซล

อิมัลชันเจือจางค่อนข้างเสถียรเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์ เนื่องจากความเสถียรเกี่ยวข้องกับการมีอยู่ของชั้นไฟฟ้าสองชั้น ความคงตัวของอิมัลชันที่มีความเข้มข้นและมีความเข้มข้นสูงถูกกำหนดโดยการกระทำของสิ่งกีดขวางทางโครงสร้างและกลไกในระหว่างการก่อตัวของชั้นการดูดซับของอิมัลซิไฟเออร์ IUD และสารลดแรงตึงผิวคอลลอยด์ (สบู่ สารลดแรงตึงผิวแบบไม่มีประจุ) มีผลในการรักษาเสถียรภาพที่แข็งแกร่งที่สุด โดยชั้นการดูดซับมีโครงสร้างคล้ายเจลและมีความชุ่มชื้นสูง

ประเภทของอิมัลชันที่เกิดขึ้นระหว่างการกระจายตัวทางกลส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับอัตราส่วนของปริมาตรเฟส ของเหลวที่มีอยู่ในปริมาตรที่มากขึ้นมักจะกลายเป็นตัวกลางในการกระจายตัว ด้วยปริมาณของเหลวทั้งสองที่มีปริมาตรเท่ากัน อิมัลชันของทั้งสองประเภทจะปรากฏขึ้นระหว่างการกระจายตัว แต่อิมัลชันที่มีเสถียรภาพในการรวมตัวสูงกว่าและถูกกำหนดโดยธรรมชาติของอิมัลซิไฟเออร์จะ "รอด" จากพวกมัน ความสามารถของอิมัลซิไฟเออร์ในการรับประกันความเสถียรของอิมัลชันประเภทใดประเภทหนึ่งนั้นถูกกำหนดโดยพลังงานของการมีปฏิสัมพันธ์กับสื่อที่มีขั้วและไม่ใช่ขั้วซึ่งสามารถกำหนดลักษณะได้โดยใช้ลักษณะกึ่งประจักษ์ - จำนวนที่ชอบน้ำ - ไลโปฟิลิก ความสมดุล (HLB) ของสารลดแรงตึงผิว สารลดแรงตึงผิวที่มีค่า HLB ต่ำ (2…6) จะละลายได้ดีกว่าในตัวกลางอินทรีย์ และทำให้เสถียรโดยไม่มีอิมัลชัน ในขณะที่สารลดแรงตึงผิวที่มีค่า HLB = 12...18 จะละลายได้ดีกว่าในน้ำ และทำให้อิมัลชัน o/w มีความเสถียร

เกลืออัลคาไลน์ของกรดไขมันที่มีน้ำหนักโมเลกุลปานกลางจะให้อิมัลชันประเภท o/o เสมอ และเกลือของโลหะไดวาเลนต์ เช่น แมกนีเซียม จะให้อิมัลชันประเภท o/o เสมอ เมื่อความเข้มข้นของไอออนไดวาเลนต์เพิ่มขึ้นทีละน้อยในอิมัลชัน o/w ทำให้เสถียรด้วยสบู่ที่มีไอออนบวกของโลหะที่มีประจุเพียงตัวเดียว อิมัลชันจะกลับกันและกลายเป็นอิมัลชันประเภท o/o

กรณีพิเศษคือการรักษาเสถียรภาพของอิมัลชันด้วยผงที่กระจายตัวละเอียด การทำให้เสถียรดังกล่าวเกิดขึ้นได้ด้วยการเลือกทำให้ผงเปียกแบบจำกัด (โดยมีมุมสัมผัส 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.

ในทางปฏิบัติ ประเภทของอิมัลชันจะถูกกำหนดโดยวิธีการต่อไปนี้ ตามวิธีการเจือจาง อิมัลชันหยดหนึ่งหยดลงในหลอดทดลองที่มีน้ำ หากมีการกระจายหยดลงในน้ำอย่างสม่ำเสมอ หยดนั้นจะถือเป็นอิมัลชัน O/W อิมัลชัน IM หนึ่งหยดจะไม่กระจายตัวในน้ำ ตามวิธีการย้อมสีในระยะต่อเนื่อง ผลึกหลายผลึกของสีย้อมที่ละลายน้ำได้ เช่น เมทิลออเรนจ์ จะให้สีอิมัลชัน o/w อย่างเท่าเทียมกันตลอดทั้งปริมาตร อิมัลชัน w / m มีสีสม่ำเสมอตลอดปริมาตรด้วยสีย้อมที่ละลายในไขมัน ประเภทของอิมัลชันสามารถกำหนดได้จากค่าการนำไฟฟ้า ค่าการนำไฟฟ้าที่สูงบ่งชี้ว่าตัวกลางในการกระจายตัวเป็นของเหลวมีขั้ว และอิมัลชันอยู่ในประเภท O/W ค่าการนำไฟฟ้าต่ำบ่งบอกถึงการก่อตัวของอิมัลชันผกผัน

อิมัลชันจะสลายตัวเมื่อเวลาผ่านไป ในบางกรณี มีความจำเป็นต้องเร่งการแตกตัวของอิมัลชัน เช่น การแตกตัวของอิมัลชันในน้ำมันดิบ กระบวนการทำลายล้างสามารถเร่งได้ในทุกวิถีทาง ส่งผลให้ความแข็งแรงของฟิล์มป้องกันของอิมัลซิไฟเออร์ลดลง และเพิ่มความเป็นไปได้ที่อนุภาคจะสัมผัสกัน
มีหลายวิธีในการทำลายอิมัลชัน (การแยกตัวออกจากกัน) สิ่งที่สำคัญที่สุดคือ:

1. การทำลายฟิล์มป้องกันของอิมัลซิไฟเออร์ด้วยสารเคมี เช่น โดยการกระทำของกรดแร่เข้มข้น

2. การเติมอิมัลซิไฟเออร์ที่สามารถกระตุ้นการกลับเฟสของอิมัลชันและส่งผลให้ความแข็งแรงของฟิล์มป้องกันลดลง

3. การทำลายด้วยความร้อน - การแยกอิมัลชันด้วยความร้อน เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น การดูดซับของอิมัลซิไฟเออร์จะลดลง ซึ่งนำไปสู่การทำลายอิมัลชัน

4. ผลกระทบทางกล วิธีการนี้รวมถึงการทำลายฟิล์มที่มีความเสถียรทางกลไก เช่น การปั่นครีมให้เป็นเนย การหมุนเหวี่ยงยังหมายถึงการกระทำทางกลด้วย

5. การกระทำของอิเล็กโทรไลต์ทำให้เกิดการทำลายอิมัลชันที่ทำให้เสถียรโดยประจุไฟฟ้าของอนุภาค

ส่วนทดลอง:

ประสบการณ์ 1. การได้รับระบบที่กระจัดกระจาย:

เทน้ำกลั่น 1 มล. ลงในหลอดทดลองเติมสารละลายแอลกอฮอล์ขัดสนหรือกำมะถัน 2 หยดที่นั่น คุณกำลังดูอะไร? ระบบที่กระจัดกระจายนี้ได้มาอย่างไร? เฟสกระจายตัวและตัวกลางการกระจายตัวคืออะไร? ระบบกระจายผลลัพธ์เป็นประเภทใด

เทสารละลาย BaCl 2 ลงในหลอดทดลอง และเติมสารละลายโซเดียมซัลเฟต 3 หยด เขียนสมการของปฏิกิริยาต่อเนื่อง วาดแผนภาพของไมเซลล์ที่ได้ ประจุของอนุภาคที่กระจัดกระจายคืออะไร? ไอออนในข้อใดก่อตัวเป็นชั้นกระจายของไมเซลล์ ทิ้งหลอดไว้ประมาณ 5-10 นาที คุณจะพูดอะไรเกี่ยวกับความเสถียรทางจลน์ของโซลผลลัพธ์และขนาดอนุภาคที่คาดหวังของเฟสที่กระจายตัว

ประสบการณ์ 2. การแข็งตัวของโซลด้วยอิเล็กโทรไลต์

เทไอออนไฮดรอกไซด์โซล 15 หยดที่ได้จากการไฮโดรไลซิสของเหล็ก (III) คลอไรด์โดยสมบูรณ์ลงในหลอดทดลองสามหลอด เติมโพแทสเซียมไนเตรต 1 หยดลงในหลอดทดลองหลอดแรก, โพแทสเซียมซัลเฟตในหลอดที่สอง และ K 3 ในหลอดที่สามด้วยการเขย่าแรงๆ เพิ่มแต่ละหยดถัดไปหลังจากหยดก่อนหน้า 1-2 นาทีจนกว่าเนื้อหาในหลอดจะขุ่น บันทึกผลการทดลองแต่ละครั้งลงในตาราง

ตารางที่ 1. การแข็งตัวของโซลด้วยอิเล็กโทรไลต์

คำนวณเกณฑ์การแข็งตัวโดยใช้สูตร:

โดยที่ c คือความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ n คือจำนวนหยดของอิเล็กโทรไลต์ที่ทำให้เกิดการแข็งตัว

เครื่องหมายไอออนใดทำให้เกิดการแข็งตัว? สรุปเกี่ยวกับสัญลักษณ์ของประจุของอนุภาคเหล็กไฮดรอกไซด์โซล วาดแผนภาพของอนุภาคนี้

ประสบการณ์ 3. การรักษาเสถียรภาพของระบบที่กระจายตัวโดยวิธีการดูดซับ

เทน้ำ 3 มล. และน้ำมัน 7 หยดลงในหลอดทดลอง และใส่น้ำมัน 3 มล. และน้ำ 7 หยดลงในหลอดที่สอง หลังจากเขย่าอย่างละเอียดแล้ว ให้กำหนดประเภทของอิมัลชัน เฟสกระจายตัวและตัวกลางกระจายตัวในอิมัลชันที่ได้รับคืออะไร สิ่งที่สามารถพูดได้เกี่ยวกับความยั่งยืนของมัน? เติมสารละลายลดแรงตึงผิว 5 หยดลงในแต่ละหลอด ทิ้งหลอดไว้ 1-2 นาที เกิดอะไรขึ้น? ประเมินความเสถียรของระบบกระจายตัวในแต่ละท่อ วาดโครงสร้างของอนุภาคที่มีความเสถียรของเฟสที่กระจัดกระจายตามแผนผัง

คำถามสำหรับการป้องกัน

1. ระบบกระจายคืออะไร ให้ยกตัวอย่างระบบกระจายประเภทต่างๆ

2. สัญญาณของระบบกระจายตัว

3. แนวคิดของอิมัลชันการจำแนกประเภท

4. อธิบายวิธีการเพื่อให้ได้ระบบกระจายตัว

5. การแข็งตัวคืออะไร? เกณฑ์การแข็งตัว?

6. การแข็งตัวของโซลด้วยอิเล็กโทรไลต์เกิดขึ้นได้อย่างไร?

แล็บ #2

หัวข้อ: การเตรียมสารแขวนลอยแคลเซียมคาร์บอเนตในน้ำ การได้รับอิมัลชันของน้ำมันเครื่อง ทำความคุ้นเคยกับคุณสมบัติของระบบกระจายตัว

เป้าหมาย: ศึกษาวิธีการเตรียมอิมัลชันและสารแขวนลอย เรียนรู้ที่จะแยกแยะสารละลายคอลลอยด์จากของจริง พัฒนาทักษะการทำงานทดลองโดยปฏิบัติตามกฎความปลอดภัยเมื่อทำงานในห้องเคมี

คำแนะนำที่เป็นระบบ:

ระบบกระจายตัวคือระบบที่อนุภาคขนาดเล็กของสสารหรือเฟสกระจายตัวถูกกระจายในตัวกลางที่เป็นเนื้อเดียวกัน (ของเหลว แก๊ส ผลึก) หรือเฟสกระจายตัว

เคมีของระบบกระจายตัวศึกษาพฤติกรรมของสารในสถานะที่มีการกระจายตัวสูงและมีการกระจายตัวสูง โดยมีอัตราส่วนที่สูงมากของพื้นที่ผิวทั้งหมดของอนุภาคทั้งหมดต่อปริมาตรหรือมวลรวม (ระดับการกระจายตัว)

จากชื่อของระบบคอลลอยด์มาเป็นชื่อของสาขาวิชาเคมีที่แยกจากกัน - คอลลอยด์ “เคมีคอลลอยด์” เป็นชื่อดั้งเดิมของเคมีของระบบการกระจายตัวและปรากฏการณ์พื้นผิว คุณลักษณะที่สำคัญที่สุดของสถานะที่กระจัดกระจายของสสารคือพลังงานของระบบส่วนใหญ่มุ่งไปที่ส่วนต่อประสานเฟส เมื่อกระจายหรือบดสาร พื้นที่ผิวของอนุภาคจะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ (โดยมีปริมาตรรวมคงที่) ในกรณีนี้ พลังงานที่ใช้ไปกับการบดและการเอาชนะแรงดึงดูดระหว่างอนุภาคที่เกิดขึ้นจะถูกแปลงเป็นพลังงานของชั้นผิว - พลังงานพื้นผิว ยิ่งระดับการบดสูงเท่าใด พลังงานพื้นผิวก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ดังนั้นสาขาเคมีของระบบกระจายตัว (และสารละลายคอลลอยด์) จึงถือเป็นเคมีของปรากฏการณ์พื้นผิว

อนุภาคคอลลอยด์มีขนาดเล็กมาก (ประกอบด้วยอะตอม 103–109 อะตอม) ซึ่งไม่ได้ถูกกักไว้โดยตัวกรองแบบธรรมดา ไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์แบบธรรมดา และไม่ตกตะกอนภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง ความมั่นคงจะลดลงตามเวลา พวกมันอาจมีความชรา ระบบที่กระจายตัวจะไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์และมีแนวโน้มที่จะอยู่ในสถานะที่มีพลังงานต่ำที่สุด เมื่อพลังงานพื้นผิวของอนุภาคเหลือน้อยที่สุด ซึ่งทำได้โดยการลดพื้นที่ผิวทั้งหมดเมื่ออนุภาคหยาบขึ้น (ซึ่งอาจเกิดขึ้นได้เมื่อมีการดูดซับสารอื่นบนพื้นผิวอนุภาค)

การจำแนกประเภทของระบบกระจายตัว

วิธีการศึกษาระบบการกระจายตัว (การกำหนดขนาด รูปร่าง และประจุของอนุภาค) ขึ้นอยู่กับการศึกษาคุณสมบัติพิเศษของอนุภาคเนื่องจากความแตกต่างและการกระจายตัว โดยเฉพาะคุณสมบัติทางแสง สารละลายคอลลอยด์มีคุณสมบัติทางแสงที่แยกความแตกต่างจากสารละลายจริง โดยดูดซับและกระจายแสงที่ผ่านเข้าไป เมื่อมองจากด้านข้างของระบบกระจัดกระจายซึ่งมีลำแสงแคบผ่าน จะมองเห็นกรวยของ Tyndall สีฟ้าส่องสว่างภายในสารละลายตัดกับพื้นหลังสีเข้ม กรวยของ Tyndall ยิ่งสว่าง ความเข้มข้นก็จะยิ่งสูงขึ้นและมีขนาดใหญ่ขึ้น ของอนุภาค ความเข้มของการกระเจิงของแสงจะเพิ่มขึ้นตามการแผ่รังสีที่มีความยาวคลื่นสั้น และมีความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในดัชนีการหักเหของแสงของเฟสที่กระจายและกระจาย เมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของอนุภาคลดลง ค่าการดูดกลืนแสงสูงสุดจะเปลี่ยนไปยังส่วนที่มีความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัม และระบบที่มีการกระจายตัวสูงจะกระจายคลื่นแสงที่สั้นกว่า ดังนั้นจึงมีสีฟ้า วิธีการกำหนดขนาดและรูปร่างของอนุภาคจะขึ้นอยู่กับสเปกตรัมการกระเจิงของแสง

ภายใต้เงื่อนไขบางประการ กระบวนการแข็งตัวสามารถเริ่มต้นได้ในสารละลายคอลลอยด์ การแข็งตัว- ปรากฏการณ์การยึดเกาะของอนุภาคคอลลอยด์และการตกตะกอน ในกรณีนี้ สารละลายคอลลอยด์จะกลายเป็นสารแขวนลอยหรือเจล เจลหรือเยลลี่เป็นการตกตะกอนที่เป็นวุ้นซึ่งเกิดขึ้นระหว่างการแข็งตัวของโซล เมื่อเวลาผ่านไปโครงสร้างของเจลจะแตก (ลอกออก) - น้ำจะถูกปล่อยออกมา (ปรากฏการณ์ การทำงานร่วมกัน

เครื่องมือและรีเอเจนต์ ครกและสาก ไม้พาย แก้ว แท่งแก้ว ไฟฉาย หลอดทดลอง น้ำ, แคลเซียมคาร์บอเนต (ชอล์กชิ้น), น้ำมัน, สารลดแรงตึงผิว, แป้ง, นม, ยาสีฟัน, สารละลายแป้ง, สารละลายน้ำตาล ความคืบหน้าการดำเนินงาน : 1 การบรรยายสรุปด้านความปลอดภัย มาตรการด้านความปลอดภัย : ระวังเครื่องแก้วด้วย . กฎการปฐมพยาบาล: ในกรณีที่เป็นแผลแก้ว ให้เอาเศษออกจากแผล หล่อลื่นขอบแผลด้วยสารละลายไอโอดีน แล้วพันด้วยผ้าพันแผลปรึกษาแพทย์หากจำเป็น .

ประสบการณ์หมายเลข 1 การเตรียมสารแขวนลอยแคลเซียมคาร์บอเนตในน้ำ

สารแขวนลอยมีคุณสมบัติหลายอย่างเหมือนกันกับผงซึ่งมีการกระจายตัวคล้ายคลึงกัน หากใส่ผงลงในของเหลวและผสม จะได้สารแขวนลอย และเมื่อแห้ง สารแขวนลอยจะเปลี่ยนกลับเป็นผง

เทน้ำ 4-5 มิลลิลิตรลงในหลอดทดลองแก้ว แล้วเติมแคลเซียมคาร์บอเนต 1-2 ช้อนโต๊ะ ปิดท่อด้วยจุกยางแล้วเขย่าท่อหลายๆ ครั้ง อธิบายลักษณะและการมองเห็นของอนุภาค ประเมินความสามารถในการตกตะกอนและความสามารถในการจับตัวเป็นก้อน บันทึกข้อสังเกต

ส่วนผสมที่ได้จะมีลักษณะเป็นอย่างไร?

ประสบการณ์หมายเลข 2 การได้รับอิมัลชันของน้ำมันเครื่อง

เทน้ำ 4-5 มล. และน้ำมัน 1-2 มล. ลงในหลอดทดลองแก้ว ปิดด้วยจุกยางแล้วเขย่าหลอดทดลองหลายๆ ครั้ง ศึกษาคุณสมบัติของอิมัลชัน อธิบายลักษณะที่ปรากฏและการมองเห็นของอนุภาค ประเมินคุณสมบัติการตกตะกอนและการแข็งตัวของตะกอน เติมสารลดแรงตึงผิว (อิมัลซิไฟเออร์) หยดหนึ่งแล้วผสมอีกครั้ง เปรียบเทียบผลลัพธ์ บันทึกข้อสังเกตของคุณ

ประสบการณ์หมายเลข 3 การเตรียมสารละลายคอลลอยด์และการศึกษาคุณสมบัติของสารละลายคอลลอยด์

เติมแป้ง (หรือเจลาติน) 1-2 ช้อนโต๊ะลงในถ้วยแก้วที่มีน้ำร้อน ผสมให้เข้ากัน ประเมินความสามารถในการตกตะกอนและความสามารถในการจับตัวเป็นก้อน ส่งลำแสงจากไฟฉายผ่านสารละลายไปที่พื้นหลังกระดาษสีเข้ม มีผล Tyndall หรือไม่?

คำถามเพื่อหาข้อสรุป

จะแยกแยะสารละลายคอลลอยด์จากของจริงได้อย่างไร?

คุณค่าของระบบกระจายตัวในชีวิตประจำวัน