胶体的制备及性质.doc

胶体的性质及制备（实验者：许家豪、王欢、刘俊）1 前言胶体是一种重要的分散系，在我们高中的时候就学过关于他的一些性质，但是只是了解其中的一些较为简单的性质，并没有进行深入的研究及讨论，而当今的生产生活中胶体的应用越来越广，所以做好胶体的性质的探究是有实际意义的，也是很有必要的。我们就从分散系的稳定性及粒子的大小，还有丁达尔性质，电泳性质，等多个角度进行的研究，从而达到我们对胶体的性质有个整体的了解。2 实验部分2.1实验目的2.1.1 掌握实验室制备氢氧化铁胶体的实验操作技能和方法。2.1.2实验探究胶体的重要性质丁达尔效应，电泳效应，胶体的稳定性及学会用简单的方法鉴定胶体和溶液。2.1.3培养从宏观现象推断微观粒子的能力2.2实验药品：蒸馏水、FeCl3饱和溶液、CuSO4溶液、泥水、NaCl溶液、淀粉胶体、Na2CO3 、KOH、NaCl、ZnSO4、NH4Cl、MgCl22.3实验仪器：小烧杯、量筒、酒精灯、铁架台（配铁圈）、石棉网、胶头滴管、激光笔（或手电筒）、玻璃棒、漏斗、火柴、滤纸、U型管、导线、电源、滤纸。2.4实验原理2.4.1饱和FeCl3溶液滴加入煮沸的水中，会使氯离子与氢离子结合产生氯化氢从沸水中溢出，三价铁离子可与水电里出的氢氧根离子聚合产生氢氧化铁，接着煮沸会产生更多的氢氧化铁聚合在一起，在液体呈红褐色是停止加热，此时溶液中氯化铁的直径在1-100纳米之间因为氯化铁胶体颗粒大小适中且吸附了大量的铁离子，由于分子间的热运动己分子间的作用力的作用，氯化铁胶体是均一稳定液体，与之相对的如果想破坏胶体的稳定性的话可以从加入相反电荷的离子加入带有相反电荷的胶体加入煮沸等几个个方面入手。3实验过程及结果3.1制备FeCl3胶体制备饱和FeCl3溶液在洁净的烧杯之中加入约35ml蒸馏水加热至沸腾然后向沸腾的水中加逐滴加入12毫升饱和FeCl3溶液继续煮沸至液体呈红褐色，停止加热即可。3.2性质的验证3.2.1外观比较取氯化铁胶体、CuSO4溶液、和泥水进行外观比较将三种液体分别静置10min观察现象另取三种液体，放入离心机中离心2min观察并记录现象3.2.2丁达尔效应分别取氯化铁胶体、CuSO4溶液于两只小试管中将其置于暗处分别用激光灯照射在与光线垂直的地方观察并记录实验现象把盛有淀粉胶体和NaCl溶液的小试管置于暗处用激光灯进行照射在与光线垂直的地方观察并记录实验现象3.2.4电泳现象向U型管中加入足量的氯化铁胶体在两个开口处塞上电极用导线分别联想电源的正负极打开开关观察并记录现象向U型管中加入足量的淀粉胶体在两个开口处塞上电极用导线分别联想电源的正负极打开开关观察并记录现象向U型管中加入足量的CuSO4溶液在两个开口处塞上电极用导线分别联想电源的正负极打开开关观察并记录现象3.2.5分散质粒子大小比较取氯化铁胶体、和泥水分别进行过滤观察并记录现象3.3关于胶体稳定性的探究3.3.1高浓度溶液对胶体的影响配置高浓度的KOH、Na2CO3、NaCl、ZnSO4、NH4Cl溶液制备35mlFeCl3胶体取5只试管，分别向5只试管中加入2ml上述溶液，并逐一贴上对应标签，在逐一向5只试管中加入2ml氯化铁胶体，并静置观察现象且对应记录下来。3.3.2低浓度溶液对胶体的影响配置10ml1mol/L的KOH、Na2CO3、NaCl、ZnSO4、NH4Cl溶液制备35mlFeCl3胶体取5只试管，分别向5只试管中加入2ml上述溶液，并逐一贴上对应标签，在逐一向5只试管中加入2ml氯化铁胶体，并静置观察现象且对应记录下来。设置对照组，其他相同在最后一步用离心机离心，观察两组对照现象不同，并对应记下实验现象。3.3.3低浓度溶液对Mg(OH)2胶体的影响制备35mlMg(OH)2胶体配置10ml1mol/L的KOH、Na2CO3、NaCl、ZnSO4、NH4Cl溶液取5只试管，分别向5只试管中加入2ml上述溶液，并逐一贴上对应标签，在逐一向5只试管中加入2ml氯化铁胶体，并静置观察现象且对应记录下来。3.4加热及长时间静止对胶体的影响取20ml的氢氧化铁胶体于小烧杯之中，放在铁架台上持续加热5min，然后倒入试管观察并记录现象取20ml的氢氧化铁胶体于小烧杯之中，在在实验室阴凉处一个星期，观察并记录现象。4注意事项在制备FeCl3胶体的时候一定要用FeCl3的饱和溶液在煮沸的时候溶液出现红褐色即停止加热，否则会使氢氧化铁聚沉5实验结果及现象氯化铁胶体为红褐色均以稳定的液体经离心后依然稳定，而CuSO4溶液、NaCl溶液为均一稳定的溶液，而泥水问浑浊不稳定的液体，离心后固体沉降。用激光灯照射氢氧化铁胶体会出现明显的光的通路，而用激光灯照射CuSO4溶液时没有光线通路，整个溶液都被照亮。电泳实验之中氯化铁胶体向电极负极移动，正极附近颜色变浅，而淀粉胶体没有移动，而CuSO4溶液正负极电棒上都出现细小的气泡，经检验负极电棒上产生的气体是氢气。氢氧化铁胶体可以全部通过滤纸，而泥水则是滤纸上是混合物固体，烧杯中为清水。KOHNa2CO3NaClNH4ClZnSO4高浓度溶液对氢氧化铁胶体的影响迅速沉淀，产生棕黑色沉淀，长时间放置之后分层，上层为无色透明液体，经检验无铁离子；下层为棕黑色固体迅速聚沉，较KOH组慢，沉淀为红褐色长时间放置后分层，上层为无色透明液体，经检验无铁离子；下层为红褐色固体刚加入后溶液颜色变浅，长时间放置后出现明显沉淀，沉淀为红褐色，上层溶液为黄色刚加入时溶液变浑浊，但不明显，长时间放置之后出现明显的红褐色沉淀，上层溶液为棕黄色为后三组中最深的刚加入时溶液变浑浊，经长时间放置，出现明显的红褐色的沉淀，上层颜色为浅黄色，为后三组中最浅的1mol/L溶液对氢氧化铁胶体的影响（不离心）迅速产生棕黑色固体迅速产生黄褐色沉淀刚加入无明显现象颜色比氯化铁胶体浅初期无明显现象，颜色较氢氧化铁胶体浅迅速产生浅黄褐色的絮状沉淀，静置后完全沉淀，上层为黄褐色色1mol/L溶液对氢氧化铁胶体的影响（离心）迅速产生棕黑色固体，经离心后上层澄清下层为棕黑色沉淀迅速产生黄褐色沉淀，经离心后，上层澄清，下层为土黄色刚加入无明显现象颜色比氯化铁胶体浅，经离心后颜色无明显变化初期无明显现象，颜色较氢氧化铁胶体浅，经离心后，颜色无明显变化。与NaCl组颜色基本一致逐渐产生浅黄褐色的絮状沉淀，经离心后，上层为橙黄色，下层为红褐色沉淀。1mol/L溶液对氢氧化镁胶体的影响（离心）产生乳白色沉淀，沉淀颗粒比较细产生白色沉淀，沉淀较KOH组多无明显现象无明显现象无明显现象氢氧化铁胶体经过长时间的加热，出现红褐色沉淀，上层溶液为黄褐色。氢氧化铁胶体经常时间放置，胶体遍体黄褐色，经离心后下层为黄褐色沉淀。6实验结果讨论经过试验验证，电泳并不是区别胶体与溶液的良好方法，丁达尔是唯一一种能简单区别胶体与溶液的方法。常温下胶体为均以稳定的液体，能够稳定存在一段时间。要破坏胶体的分散体系，本质上是破坏胶体分散系的布朗运动，可以用长时间放置、加热煮沸一段时间、加入电解质等方法效果方面：高浓度电解质低浓度电解质煮沸一段时间长时间静置。7胶体的应用及发展趋势7.1硅溶胶的应用7.1.1硅溶胶在催化剂方面上的应用12硅溶胶在催化剂方面上的应用 D“用硅溶胶制得的硅胶粒子分布均匀，具有较大的比表面积，孔容、孔径大小及分布皆能满足载带催化剂的要求，并在选择性和活性方面有优势。SiO：浓度40的硅溶胶，已被成功地用于生产丙烯腈催化剂C一4l的载体。其它还有苯氧化为顺酐，甲基丙烯酸甲酯的合成，碳氢化合物的氯化，醇类的脱氢等的催化剂均可用其作载体。7.1.2硅溶胶在陶瓷制造中的应用先进陶瓷材料在高温、高机械强度和重腐蚀环境等苛刻条件下有比金属和高分子材料更优越的性能，被广泛应用于各个领域。但是烧成后陶瓷部件的加工难度大，工艺复杂加工成本高，限制了其应用。成型工艺作为制备先进陶瓷材料的关键技术，一直受到高度重视。有人3提出将硅溶胶的凝胶特性运用于陶瓷胶态成型中，把硅溶胶与陶瓷粉料混和制备得到浆料，通过硅溶胶凝胶化反应生成的SiOSi网络空间结构从而实现浆料的固化，制备出具有一定强度和微观结构均匀的陶瓷坯体。该方法成型得到的坯体具有较高的强度和均匀的显微结构，并且该方法还具有毒性低，固化速度快等优点。7.1.3硅溶胶在涂料工业中的应用当前外墙涂料成膜物主要为有机乳液，挥发性组分含量较高，有大量的有机残留。随着人们环保意识的加强，开发对环境无害，甚至有一定环境协调功能的外墙涂料显得非常迫切。硅溶胶作为成膜物有很大优势，随着水分的挥发，SiO：粒子间能形成牢固的Si一0键而成为连续涂膜。硅溶胶用作外墙建筑涂料，具有耐水、耐候、耐火、耐污、耐高温、涂膜硬度大、色泽鲜艳、不褪色等优点，百丁用于耐酸、耐碱、防火、防水和防红外线辐射涂料。文献4中报道以TEOS为先体，在硫酸乙酯催化下初步水解，在碱性条件下，将水解液与钛酸四丁酯(TBOT)、甲基三乙氧基硅烷(MTES)继续缩聚反应后得到高浓度改性硅溶胶，改性后的硅溶胶涂膜塑性与强度都有了一定程度的提高。7.2展望精密铸造、无机涂料、高技术陶瓷、化学抛光、催化剂制备等硅溶胶的应用领域都处于蓬勃发展阶段，生产规模13益扩大，对硅溶胶的需求量也越来越大。同时，随着人们研究不断深入，硅溶胶的应用领域还会不断增加。这都预示硅溶胶行业有着美好的发展前景。近年来硅溶胶的生产呈现出快速发展态势，产品类型趋于细化，特殊用途硅溶胶不断涌现，技术进步促使应用领域不断拓展。以有机硅溶胶，大粒径、高纯度、抛光用硅溶胶为代表的特殊用途硅溶胶是今后硅溶胶发展的亮点。北美、欧盟、我国、日韩和东南亚地区是主要的技术研发和市场所在地，产能集中，特点明显，产品已经趋向高附加值、高含量、高纯度、大粒径等高科技方向发展。当前常规硅溶胶的利润空间已经越来越小，这就要求硅溶胶公司加大研发投入，抢占高端市场，同时开发特殊用途硅溶胶种类，根据各个应用领域的不同生产不同规格的硅溶胶。这是硅溶胶产业未来发展的战略要求参考文献1Novelli AThe preparation of monoand diehlorohrdrinsof glycerolJAnal farm Bioquim，1930，1：18192Britton E C，Heindel R LPreparation of glyceroldichlorohydrin：US，2144612