Вход

Курсовая работа по коллоидной химии

Рекомендуемая категория для самостоятельной подготовки:
Курсовая работа*
Код 286903
Дата создания 04 октября 2014
Страниц 24
Мы сможем обработать ваш заказ (!) 29 марта в 18:00 [мск]
Файлы будут доступны для скачивания только после обработки заказа.
1 050руб.
КУПИТЬ

Описание

Цель данной работы – изучение процессов, протекающих в гелевых системах оксигидрата железа (III).
30.06.2014 Челябинский государственный университет, "ОТЛИЧНО" ...

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3
1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 4
1.1 Неорганические гели 4
1.2 Теории образования оксигидратов 5
1.3 Сорбция на ОГ 6
1.3.1 Апплицированые сорбенты 8
1.4 Синтез ГОЖ и его свойства 9
1.5 Старение гелей 11
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 14
2.1 Синтез геля оксигидрата железа(III)апплицированногодихромат-ионами. 14
2.2 Снятие изотерм сорбции (Cr2O72-) 14
2.2.1 Иодометрия 15
2.3 Кластерно-электрическая аура коллоидно-химических оксигидратных систем18
2.4 Обсуждение результатов 23

Введение

Гели оксигидратов тяжелых металлов являются перспективными сорбционными материалами для очистки технологических растворов на предприятиях химико-металлургического и горно-обогатительного комплекса, а также при производстве ядерной энергии и радиоизотопов. Они обладают высокими сорбционными характеристиками, сравнительно дешевы, термо- и радиационно-устойчивы, особенно в сравнении со своими сорбционными аналогами - органическими ионообменными смолами.

Фрагмент работы для ознакомления

Вводится понятие внешне- и внутрисферного адсорбционного комплекса. Сорбционные реакции на металл-оксидных поверхностях могут приводить к потере одной или нескольких молекул гидратной воды из иона адсорбата и к образованию относительно сильной химической связи между адсорбатом и адсорбентом. Этот процесс известен как специфическая сорбция или хемосорбция, а возникающие на поверхности сорбента образования называются внутрисферными адсорбционными комплексами.[5]Внутрисферные комплексы являются прочными и мало склонны замещаться или десорбироваться с поверхности оксида металла с изменением условий в растворе, таких как рост ионной силы или изменение рН. Более слабое взаимодействие, когда гидратная оболочка иона сохраняется, может происходить между гидратированным ионом и оксидной поверхностью металла. В этом случае адсорбат не связан прямо с поверхностью, и притяжение осуществляется главным образом дальнодействующими электростатическими силами и водородными связями. Адсорбция этого типа называется неспецифической, а частицы входят в состав так называемого внешнесферного адсорбционного комплекса. Эти более слабо связанные частицы склонны десорбироваться при изменении условий в растворе.[6]1.3.1 Апплицированые сорбентыОбразование конформаций макромолекул, псевдоморфных исходному химическому соединению матрицы с апплицентом, приводит к формированию устойчивой селективности оксигидратных гелей к апплицирующим ионам. Аппликационная дифферентацияселективных свойств хорошо прослеживается на примере апплицированного селенит- и теллурит-ионамиоксигидрата железа (ГОЖа). НеапплицированныйГОЖспецифичен в отношении к селенит-ионам. Апплицированиетеллурит-ионами позволяет повысить значения коэффициентов распределения теллурит-ионов в два раза по сравнению с селеновой аппликацией и соответственно уменьшить коэффициенты распределения селенит-ионов. [7]Для гидратированных оксигидратов железа (III), апплицированныхбихромат-ионами, характерно проявление эффекта пейсмекерообразования.Фактически, пейсмекеры в гелевых системах рождаются при дифференциации или разрыве скрученных спиральных автоволн. [8]1.4 Синтез ГОЖ и его свойстваОксигидраты железа (ОГЖ) распространены в природе. Они находят применение в качестве сорбентов, используются для изготовления катализаторов, ферритов. Сорбенты на основе ОГЖ относительно дешевы и просты в изготовлении. Исследованию сорбционных характеристик сорбентов на основе ОГЖ посвящено множество работ. Амфотерный ОГЖ сорбирует ионы тяжелых металлов (Сu2+, Zn2+, Cd2+, Со2+, Ni2+, Мn2+) из растворов, германий из различных электролитов, на ГОЖ возможно количественное извлечение осмия, урана и многих других элементов.Гидрокcид железа трудно растворим в воде (ПР 6.3∙10–38), но легко образует коллоидные растворы, является слабым основанием, близким к амфотерному, поскольку растворяется в разбавленных кислотах и горячих концентрированных растворах сильных оснований с образованием солей.При рассмотрении синтеза кристаллических оксигидратных сорбентов можно выделить следующие основные приемы получения: растворение металла в кислоте, являющейся окислителем, получение солеобразного соединения в расплаве или при спекании с последующей его обработкой кислотой и переводом в Н-форму; гидролиз (кислый или щелочной) либо пирогидролиз растворимой соли железа с последующим созреванием осадка в маточнике (обычно при повышенной температуре), отделением и высушиванием геля, его прокалкой (при необходимости); осаждение гидроксидов щелочью из растворов солей с промежуточной степенью окисления матрицеобразующего элемента с последующим его окислением при созревании осадка в маточнике.Факторами, определяющими свойства феррогелей, являются: рН осаждения гидроксида, природа аниона исходной соли, а также природа осадителя (сила щелочи, разбавление и др.)Осажденный щелочью феррогельспособен окклюдировать (а также сорбировать) анионы исходной соли, поэтому требуется, по крайней мере четырехкратная отмывка гелей. Феррогели, полученные из концентрированных растворов Fe (III) быстрым щелочным гидролизом (рН > 7), имеют кубическую решеткуслабокристаллизованного гидроксида, устойчивую во времени (например, для растворов Fe(N03)3) или частично дегидратирующуюся с образованием псевдоморфоз последующим оксигидратам: Fe203 • 2Н20 в системе с Fe2(S04)3/Na0Hи Fe(OH)3 в системе FeCl3/NaOH. Высокая скорость полимеризации, присутствие в осадках сорбированных групп СО32- и остаточных анионов Сl- благоприятствуют образованию структуры β-FeOOH (системыFeCl3/H20).Медленный гидролиз 1 М растворов FeCl3 и Fe(N03)3едким натром приводит к образованию кристаллической фазы a-FeOOH(гетит). Крупные иглообразные частицы гидроксида получаются при 353 К и рН = 12. Продолжительность формирования этой фазы колеблется от 3 до 24 ч. Понижение рН осаждения геля и температуры в этих же условиях приводит к образованиюслабокристаллизованных фаз α-FeOOH + γ-FeOOH только после 552 ч контакта осадка с маточником. Появлению различных кристаллическихмодификаций FeOOH • хН20 предшествует стадия образования гидроксокомплексных форм, способных к полимеризации и успевающихзавершить эту стадию. Это осуществляется в условиях недостатка ОН--групп в системе (термический гидролиз, разбавление растворов, медленное введение щелочи), а также в условиях переизбытка щелочи, облегчающей депротонизацию гидроксильных групп матрицы(введение соли железа в раствор щелочи).Наконец, при быстром смешивании эквивалентных количеств щелочи и соли железа (III) возможно образование кубического Fe(OH)3. Природа анионаисходной соли при формировании кубическогоFe(ОН)3 малосущественна. Анион, осаждаясь с гидроксидом, может лишь влиять на скорость фазовыхпревращений геля (в присутствии СО32-, Сl--ионов формируется β-FeOOH). [7]Характерной особенностью ионов железа(III) в водном растворе является склонность их к гидролизу. Исследованию процессов гидролиза ионов железа(III) в водных растворах было посвящено большое число исследований, проводившихся методами потенциометрии, спектрофотометрии, методом ионного обмена, ЯМР, диализа при различных температурах, ионной силе и концентрации ионов Fe3+. Как отмечают многие исследователи, склонность ионов железа(III) к полимерному гидролизу значительно усложняет интерпретацию получаемых экспериментальных данных, расчет равновесных констант гидролиза. Установлено, что в разбавленных растворах ( 10-6 – 10-4 моль/л) гидролиз ионов металла протекает, в основном, в направлении образования мономерныхгидроксокомплексов, но не исключено и формирование биядерных комплексных соединений. При концентрации ионов металла 10-3 моль/л и выше характер процессов гидролиза резко меняется, процессы гидролиза приводят к образованию гидроксокомплексов сложного строения, поэтому концентрацию ионов металла 10-3 моль/л принято считать порогом полимеризации. [9]1.5 Старение гелейГели с течением времени меняют свои свойства, т. е. стареют. При старении гелей на поверхности студня начинают появляться капельки жидкости, которые затем сливаются и образуется жидкая фаза. Происходит разделение студня на две фазы: уплотненный гель иразведенный золь. Этот процесс называется синерезисом (от греческогоsinereiso—стягиваю).Явление синерезиса:а – гель до синерезиса, б – разделенный на две фазы гельТвердая часть геля становится менее прозрачной, а жидкая часть содержит небольшое количество дисперсной фазы происходит упрочнение геля при одновременном повышении эластических и упругих свойств. Структурная сетка геля стягивается и выжимает из себя значительную часть иммобилизованного растворителя.Скорость синерезиса различна, но обычно возрастает с повышением температуры и увеличением концентрации. У белковых студней синерезис зависит также от рН; так, например, для желатина он активнее проявляется в изоэлектрической точке. Процессы у студней высокомолекулярных веществ, при соответствующих условиях, могут быть обратимыми.[1]Нелинейность ГОСОксигидратныегелевые системы (ГОС) редкоземельных элементов, а также оксиды-гидроксиды некоторых d – элементов, таких как цирконий, ниобий, титан и других, являясь весьма труднорастворимыми, склонны к диссоциации по кислотно-основному механизму, а, следовательно, к проявлению ионообменных и адсорбционных свойств. Гелевыеоксигидратные системы в определенной мере обладают фрактальными, а, следовательно, мезофазоподобными свойствами, то есть близки к жидкокристаллическому состоянию (хотя, вероятно, и не полностью тождественны ему).Полимерно - конформационное разнообразие энергетически близких гелевых фрагментов, которые непрерывно трансформируются под действием, например, тепла диссипации системы, является исходным положением исследования о пульсационно-периодическом характере существования (движения) гелевых организаций даже в воздушно сухом состоянии.Можно полагать, что гелевыеоксигидратные системы тяжелых металлов (титана, циркония, РЗЭ и других) являются системами «живущими». Действительно, при выдерживании таких гранулированных гелей, например, под слоем воды в полимерных матрицах развиваются процессы, которые приводят к некоторому направленному формообразованию последних, то есть гели развиваются во времени. Прежде всего - это явления Оствальдова структурирования геля, которые осуществляются через мицеллярную жидкую фазу путем позвенной деструкции гелевых фрагментов (протонирование геля), перехода “легких” (мономерных) фрагментов в раствор, последующей их диффузии к активным гелевым центрам полимеризации (образование активного комплекса), вторичной направленной сополимеризации с матрицей геля. Названные явления развиваются в условиях, далеких от равновесия.Эти процессы идут, когда раствор взаимодействует с твёрдой фазой, и некоторые структурные фрагменты геля переходят из раствора в твёрдую фазу наоборот.[10]2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ2.1 Синтез геляоксигидрата железа(III)апплицированногодихромат-ионами.Гель ОГЖ синтезировали методом щелочного осаждения из расвора хлорида железа. Сущность метода состоит в следующем: объем раствора соли хлорида железа FeCl3, содержащего 0,025 молей вещества, помещали в реактор для синтеза (емкость 5 литров), разбавляли дистиллированной водой до 4 литров. Включали мешалку так, чтобы раствор полностью перемешивался. Мешалку располагали по центру банки на расстоянии 12 см от дна. Из капельной воронки начинали добавлять раствор NaOH (0.1M) по каплям. В начале скорость капания составляла около 1 капли/с.

Список литературы

1. Физическая и коллоидная химия [Текст]: Учебник для мед.ин-тов/ Равич-Щербо М. И., Новиков В. В.-М.: «Высш. школа».- 1975.
2. Буянов, Р.А / Р.А. Буянов, О.П. Криворучко // Реф.докл. и сообщ. XII Менделеев. Съезд по общ.иприкл. химии – М.: Наука. – 1981. – № 3. – С. 15.

и т.д.
Очень похожие работы
Пожалуйста, внимательно изучайте содержание и фрагменты работы. Деньги за приобретённые готовые работы по причине несоответствия данной работы вашим требованиям или её уникальности не возвращаются.
* Категория работы носит оценочный характер в соответствии с качественными и количественными параметрами предоставляемого материала. Данный материал ни целиком, ни любая из его частей не является готовым научным трудом, выпускной квалификационной работой, научным докладом или иной работой, предусмотренной государственной системой научной аттестации или необходимой для прохождения промежуточной или итоговой аттестации. Данный материал представляет собой субъективный результат обработки, структурирования и форматирования собранной его автором информации и предназначен, прежде всего, для использования в качестве источника для самостоятельной подготовки работы указанной тематики.
bmt: 0.0046
© Рефератбанк, 2002 - 2024