Гідроксиду заліза

Лабораторна робота № 3

ВИЗНАЧЕННЯ ЕЛЕКТРОКІНЕТИЧНОГО ПОТЕНЦІАЛУ ЗОЛЮ

ГІДРОКСИДУ ЗАЛІЗА

Мета. Визначити електрокінетичний потенціал золю гідроксиду заліза (ІІІ) методом макроелектрофорезу.

1. Одержання та будова міцели золю гідроксиду заліза (ІІІ)

Яскравим прикладом золю є гідроксид заліза (ІІІ), який широко поширений в природі тому, що утворюється в процесі окиснення і гідролізу гідрокарбонату заліза, розчиненого в гідротермальних водах при виході їх в поверхневі шари:

4Fe(НCО₃)₂ + О₂ + H₂O ® 4Fe(OH )₃ + 8СО₂

Колоїдна система - золь гідроксиду заліза (ІІІ) стала класичним об’єк-том наукових та лабораторних досліджень. В лабораторних умовах синтез золю Fe(OH )₃ проводять гідролізом хлориду заліза (ІІІ) у воді за реакцією

FeCl₃ + H₂O ® Fe(OH )₃ + 3HCl (1)

утворюється колоїдна часточка - міцела золю гідроксиду заліза (ІІІ), хімічний склад якої можна описати наступною формулою

{[ Fe(OH )₃] _m × n FeO⁺ × (n-x)Cl^- } ^x × n Cl^- (2)

Продукти реакції взаємодіють між собою

Fe(OH )₃ + HCl ® FeOCl + 2H₂O.

Один із продуктів - хлороксид заліза, що утворився є стабілізатором:

FeOCl Û FeO⁺ + Сl^-.

Кристали Fe(OH )₃, що утворились, знаходяться в розчині, який містить іони FeO⁺, Сl^-.

Ядром міцели є кристалик – агрегат із молекул гідроксиду заліза, який межує із розчином. В літературі можна зустріти й інше твердження – ядро міцели це агрегат разом з адсорбованими на ньому потенціал визначаючими іонами. FeO⁺ іони є потенціал визначаючими іонами міцели золю - стабілі-зуючими іонами.

Гідрозолі зазвичай синтезують при надлишку одного із компонентів, котрий припиняє ріст кристалика, надає йому заряд і проявляє стабілізуючу дію на агрегативну стійкість утворених часточок.

Залежно від умов синтезу склад міцели золю Fe(OH )₃ може бути виражений наступними формулами:

{ m [ Fe(OH )₃] n FeO⁺(n-x)Cl^- } х Cl^-

{ m [ Fe(OH )₃] n Fe³⁺3(n-x)Cl^- } 3 х Cl^-

{ m [ Fe(OH )₃] n Н₃О⁺ 3(n-x)Cl^- } х Cl^-

Як видно стабілізаторами виступають різні часточки, а саме FeO⁺, коли синтез проводять в киплячій воді. В цьому випадку НCl видаляється із розчину разом із парами води. У другому випадку стабілізатором може виступати сам FeCl₃. Хлороводень можна видаляти діалізом. У цьому випадку проблематичною є наявність у водному розчині іонів Fe³⁺. У третьому випадку стабілізатором є НCl. Прихильники цієї теорії вважають, що на поверхні кристаликів є велика кількість гідроксидних груп – ОН, здатних адсорбувати водневий іон (іон гідроксонію), який є завжди присутнім в системі в момент утворення золю.