Читать книгу Коллоидтық химияның көрнекі тəжірибелері - Əзімбек Қоқанбаев - Страница 4

1-тәжірибе. Тиндаль (эффектісін) көрсету

Тәжірибеге қажетті нәрселер: 1) Темір гидрооксидінің кірнесі; 2) Күшән сульфидінің кірнесі; 3) Алтын кірнесі; 4) Күміс кірнесі; 5) Канифоль кірнесі; 6) Берлин көкшіл кірнесі; 7) Күкірт кірнесі; 8) 5 %-дық мыс сульфаты; 9) 2 %-дық темір роданиді; 9) Проекциялық фонарь; 10) Жазық параллель қабырғалары бар 11 шыны сауыт.

Тәжірибенің орындалуы: Тәжірибені жүргізерден бұрын 8 ерітіндінің кірнелерін дайындап аламыз, яғни алдыңғы тәжірибелерде жазылғандай, жазық параллельді қабырғалы ыдысқа оларды құйып, аузын резіңке тығынмен тығындап жабамыз. Осындай тағы 3 ыдысқа мыс сульфатының, темір роданидінің және калий дихроматының ерітінділерін құямыз. Шын ерітінділер мен зерттелетін кірнелердің түстері бірдей болуы шарт.

Проекциялық фонарь көмегімен қарқындылығы төмендеу жарық шоғырын аламыз. Ол үшін алдын ала линзаны түсіріп аламыз да, шамның жапқышын өте тар тесік тесілген диск арқылы жабамыз.

Диафрагмаға тым жақын орналастырылған кішкене үстелге зерттелінетін ерітінділер толтырылған жазық параллельді қабырғалы ыдыстарды кезекпен құямыз.

Тәжірибенің нәтижесі: Барлық коллоидтық ерітінділерде қарқынды Тиндаль конусы байқалады. Шын ерітінділерде қарқынды тиндаль конусы іс жүзінде байқалады.

Ескерту: Тәжірибе үшін проекциялық фонарь жоқ болған жағдайда, диаметрі 1 см, шеткі қабырғасының саңлауы ішінен қара түске боялған қандай да болмасын камера қолдануға болады. Бұл камераға күшті жарық көзі орналастырады.

2-тәжірибе. Кірнелердегі жарық шашырауының талғамдылығы. Релей заңы

Тәжірибеге қажетті нәрселер: 1) Канифоль кірнесі; 2) Айдалған су; 3) Проекциялық фоонарь; 4) Жарық сүзгіштер: қызыл, жасыл, көк; 5) Ақ экран; 6) Жазық параллель қабырғалы бірдей екі астауша.

Тәжірибенің орындалуы: Өткен тәжірибедегі сияқты проекциялық фонарьды тар қарқынды сәуле шоғырын алу үшін қайта жабдықтайды. Сәулелендіргіштің шамдарының саңлауларының қабығын қызыл жарық сүзгішпен қайта жауып, диафрагма сәулесінен, диафрагма сәулесінен 30 см арақашықтықта орналасқан ақ экранға жарық сәулесін бағытттаймыз.

Жарық сүзгіштің алдындағы кішкене үстелге алдымен айдалған суы бар астаушаны содан соң канифольдің коллоидты ерітіндісі бар астаушаны қоямыз. Бұдан экрандағы қызыл дақтың қарқындылығының қалай өзгеретіні байқалады. Осындай реттілікпен тәжірибені жасыл және көк жарық сүзгіштермен істейміз.

Тәжірибенің нәтижесі: Канифоль кірнесімен астаушаға жарық сәулесін енгізгенде ақ экрандағы қызыл дақтар, қызыл жарық сүзгіште іс жүзінде өзгермейді. Жасыл жарық сүзгіште экрандағы дақ айтарлықтай келіп, көк жарық сүзгіште жарық көзін толық енгізгенде іс жүзінде мүлде экрандағы дақ жоғалып кетеді, ендеше канифоль кірнесінен көк сәуле, күшті, ал жасыл сәуле одан азырақ жұтылып, ал қызыл сәуле іс жүзінде жұтылмайды екен.

Тәжірибенің түсіндірілуі: Рэлей заңына сәйкес шашыраған жарықтың қарқындылығы кірнеден өтетін жарықтың толық ұзындығының 4-інші дәрежесіне кері пропорционал. Сол себептен қызыл сәуле көкке қарағанда өте әлсіз шашырайды, оны біз тәжірибеден байқаймыз. Осы себепті кірне ақ жарық жібергенде тиндаль конусы көгілдір болады, яғни басқа түстен көгілдір опалесценция басым болады.

3-тәжірибе. Өткен және шағылған сәулелердегі коллоидтық ерітінділердің түстерінің айырмашылығы

Тәжірибеге қажетті нәрселер: 1). Бензин; 2) Өсімдіктің жасыл жапырақтары; 3) Метил сарғыш қызғылт айғақкері; 4) Метил және этил спирті; 5) Метилен көгі; 6) 0.01 н калий иодиді; 7) 0.01 н күміс нитраты матаны ұсақтағыш немесе келісапшасы бар кәрден келіше (үккіш); 8) Бөлектеп құйғы; 9) Проекциялық фонарь; 10) Жазық параллельді қабырғалары бар астауша; 11) Сыйымдылығы 1 л-лік құты; 12) Жазық параллель қабырғалары бар сыйымдылығы 1-2 л-лік ыдыс; 13) Ыдысқа арналған қара қағаздан жасалған қап.

Алдын ала жүргізілетін жұмыс: Хлорофилл ерітіндісін алдын ала дайындап алу керек. Ол үшін шамамен 60 г жасыл жапырақ алып, ұсақтап кесіп, оны метил немесе этил спиртімен кәрден келісінде жақсылап ұсатамыз. Хлорофиллді экстракциялау үшін негізінен 600 мл еріткіш алу керек. Алынған ерітіндіні алдымен жай кәдімгі сүзгіш арқылы сүземіз, сосын оны бөлектеп құйғыға ауыстырып, үстіне 10 мл бензин құямыз. Бөлгіш құйғыдағы қоспаны жақсылап шайқап, біраз уақыт тұндырып қоямыз. Бұл кезде барлық хлорофилл бензин қабатына ауысып өтеді. Оны бөліп алып, әрі қарай тәжірибе жасауға пайдаланамыз.

А-тәжірибесінің орындалуы: Хлорофилл ерітіндісін шыны астаушаға құйып, көз мөлшерімен ашық сәуле шоқтарымен проекциялық фонардан әр түрлі жағдайда жарықтандырады.

Тәжірибенің нәтижесі: Жарық көзінен өткен сәуле хлорофилл қабаты арқылы өтіп, байқаушының көзіне түседі. Онда хлорофилл ерітіндісінің түсі ашық-қызыл түске боялады. Осы ерітінді шағылған сәуледе көк-жасыл түске боялады.

Б-тәжірибесінің орындалуы: Метил спиртінде 1 %-дық метил-сарғыш ерітіндісін және 0.1 %-дық метилен көгі ерітіндісін дайындап бірдей көлемдерін бір-біріне қосамыз. Алынған ерітінділердің қоспасын жазық паралельді қабырғалы астаушаға құйып, жарық сәуле шоғырымен алдыңғы тәжірибедегідей жарықтандырамыз.

Тәжірибенің нәтижесі: Алынған ерітінді, хлорофилл тәрізді, түскен сәуледе қою-қызыл түс, ал шағын сәуледен көк-жасыл түске енеді.

В-тәжірибесінің орындалуы: Сыйымдылығы 1 л шыны құтыға шамамен 500 мл 0,01 н калий иодидінің ерітіндісін және осындай мөлшерде күміс нитратының ерітіндісін құямыз, күміс иодидінің әлсіз, опаллесцияланған кірне түзіледі. Бұл кірнені жарық параллель қабырғалы астаушаға құйып, алдыңғы тәжірибедегідей жарық сәуле шоғырымен жарықтандырамыз.

Тәжірибенің нәтижесі: түскен сәуледе күміс йодидінің кірнесі сарғыш-қызыл, ал шағылған сәуледе көкшіл түс береді.

Тәжірибенің түсіндірілуі: түскен және шағылған сәулелерде барлық кірнелердің түстері әр түрлі болады. Бұл құбылысты дихроизм деп атаймыз. Ереже бойынша көптеген кірнелер түскен сәуледе сарғыш қызыл түске, ал шағылған сәуледе көкшіл-жасыл түске боялады.

4-тәжірибе. Нефелометрия құбылысына тәжірибе

Тәжірибеге қажетті нәрселер: 1) Этил спиртіндегі канифольдің 2 %-дық ерітіндісі; 2) Сыйымдылығы 0.5 л-лік жазық параллель қабырғалы 2 ыдыс; 3) Ыдыс үшін қара қапшық; 4) Қуаттылығы 300 Вт шамы бар жарықтандырғыш; 5) Ақ экран; 6) Шыны таяқша; 7) Айдалған су

Құрылғының құрылысы: Жазық параллельдік қабырғалы екі ыдысты бір-біріне тығыз жабыстырып қоямыз. Оларды іш жағы қара түспен боялған немесе қара қағаз желімделінген қапшықпен жабамыз. (7-сурет). Қапшықтың бір бүйірінен екі тесік-терезеше шығарамыз. Олар екі ыдыстың жалпы қабырғаларынан шамамен 2-3 см қашықтықта болуы шарт. Басқаша айтқанда, тесік-терезешелер (3) әрбір ыдысқа (8) қарама-қарсы 4-6 см қашықтықта тесілуі керек. Қапшықтың жоғары жағынын да (жапқышынын да) тесіктер жасау керек. Оларды біреуіне еш саңлаусыз түтікшені (7) бекітеді. Онің ішінде жарық бергіш (жарықтандырғыш) ретінде қуаттылығы 300 Вт киношамы (6) болады.

Тәжірибенің орындалуы: 2 ыдысқа айдалған су құйып, жарық беретін аспапты қосамыз. Бұл жағдайда (1) экран жарықтандырылмайды, өйткені сәуле су арқылы өткенде іс жүзінде шашырамайды. Сосын жарық бергіш аспапты өшірмей тұрып қабықшаның қақпағына 4 саңылау арқылы ыдыстардың біреуіне этил спиртіндегі 2 %-дық канифоль ерітіндісін араластыра отырып аз-аздан құямыз. Осылайша екінші ыдысқа да қайталаймыз.

Тәжірибенің нәтижесі: Спирттегі канифоль ерітіндісіне айдалған суды ыдысқа сыйғанша құйғанда ақ экранда жарқыраған ақ жолақ пайда болады. Қосқан канифольдің мөлшерінен, бұл жолақтың жарқырау қарқындылығын тура тәуелділікте болады. Екінші ыдысқа канифольдің спирттегі ерітіндісін қосқан кезде 1 экранда бірінші жолақтың жанынан екінші жарқырауық жолақ пайда болады. Канифолий ерітіндісін екінші ыдысқа экрандағы екі жолақтыңда жарықтану қарқындылығы бірдей болғанша қосамыз.

1) Экран; 2) Қара қаптама (құндық); 3) Қаптамадағы терезе; 4) Қаптамадағы саңлау; 5) Желдеткіш саңылау; 6) Киношам; 7) Сәулелендіргіш түтік; 8) Қабырғалары жазық параллельді шыны ыдыстар

7-сурет. Нефелометрия құбылысын демонстрациялауға арналған құрылғының сұлбасы

Тәжірибенің түсіндірілуі: Суға канифольдің спирттегі ерітіндісін қосқан кезде жарықты жақсы шашырататын судағы канифольдің коллоидтық ерітіндісі түзіледі (еріткіш алмастыру әдісі). Сонымен бірге жарықтың сәулелену қарқындылығы түзілетін кірненің концентрациясына тура пропорционал болады. Шашыраған сәуле қапшықтағы ойылған тесік арқылы экранға жарық жолақ түрінде толығымен осы саңлаудың пішініне түседі.

Ескерту: Бұл тәжірибені қараңғы жерде жүргізу керек. Сонда тәжірибе нәтижесі пәрменді болады.

5-тәжірибе. Ультрамикроскопияны және жарқылдаған қабаттарды имитациялау

Тәжірибеге қажетті нәрселер: 1) Қорғасын ацетаты; 2) Калий иодиді; 3) Концентрлі азот қышқылы; 4) 100, 300, 500 мл-лік құтылар; 5) 500 мл-лік өлшеуіш цилиндр; 6) 500 мл-лік тығыны бар цилиндр; 7) Проекциялық фонарь; 8) 2 л-лік батареялық стақан; 9) Бунзен жанарғысы; 10) Шыны таяқша

А-тәжірибесінің орындалуы: 0,01 н 100 мл қорғасын ацетаты ерітіндісін дайындаймыз. Егер ерітінді лайланып тұрса, онда оған концентрлі азот қышқылынан бірнеше тамшы мөлдір болғанша қосамыз. Сонымен бірге 0,01 н 300 мл калий иодидінің ерітіндісін дайындап алып, үстіне алдын ала дайындалған қорғасын ацетаты ерітіндісін қосамыз. Нәтижесінде қорғасын иодидінің сары тұнбасы түзіледі. Содан соң сүйықтықты (тұнбаның бетіндегі) газ жанарғыда тұнба толығымен ерігенше қыздырамыз, содан кейін суық судың астында ұстап суытамыз. Суыған сайын ерітіндіде алтын түстес ұсақ кристалдар түзіледі. Енді ерітіндіні тығыны бар цилиндрге құйып қатты шайқаймыз.

Тәжірибенің нәтижесі: Цилиндрдегі сұйықтықта шайқаған кезде қозғалыс пайда болады да, қозғалыстағы қорғасын иодидінің алтын түсті кристалдары жарқылдаған қабаттардың эффектісін береді.

Тәжірибенің түсіндірілуі: Жарқылдаған қабаттар эффектісі әдебиетте Шмирен эффектісі деген атпен белгілі. Ол коллоидтық бөлшектердің көбісі анизодиаметрлік жіп, таяқша және т.б. екенін көрсетеді.

Б-тәжірибесінің орындалуы: Алдыңғы тәжірибедегі, бірақ 0.1 н калий иодиді және қорғасын ацетатымен қорғасын иодидінің тұнбасын дайындаймыз. Тұнбасы бар сұйықтықты газ жанарғыдағы тұнба толық ерігенше қыздырып, бөлме температурасында суытып қойып қоямыз. Бір тәуліктен кейін ерітіндіден қорғасын иодидінің алтын түстес ірі кристалдары бөлініп шығады. Қуаттылығы 500 Вт киношамы проекциялық фонарға қойып, линза-конденсордан кейін саңылауының диаметрі 30-40 мм диафрагманы орналастырамыз. Диафрагманың саңылауын ашық-көк жарықсүзгішпен жабамыз. Ары қарай кішкене үстелге диафрагманың алдына квадрат қимадағы сыйымдылығы 2 л-лік батереялық стақанды қоямыз.

Стақанның қабырғаларын үш жағынан қара қағазбен желімдейміз (8-сурет). Бұл жағдайда 1 қабырғаға ені шамамен 4 см желімделінбеген жолақ қалдырамыз. Ыдыстың осы қабарғасы аудиторияға қарап тұруы керек. 2 қабырғаны желімдемей-ақ жарық сүзгішімен бірге диафрагмаға тығыздап жылжытып қоюға болады. Батереялық стақанды 4/5 көлемде айдалған сумен толтырып қоямыз. Сосын стақанға қатты араластыра отырып, қорғасын иодидінің ірі кристалдары бар сұйықтықты бірнеше бөлікке құямыз.

Тәжірибенің нәтижесі: Ыдыстың 1 қабырғасының мөлдір бөлігі арқылы жарықтың көкшіл тобында қара аяда ретсіз қозғалысты және жеке жарқырап тұрған нүктелерді көреміз. Коллоидтық бөлшектердің микроскоппен қараған кезде де осы құбылысты байқауға болады.

8-сурет. Қабырғалары қара қағазбен желімденген стақан

Тәжірибенің түсіндірілуі: Жарқырауық нүктелердің «жылтылдау» құбылысы айналмалы броундық қозғалыстың нәтижесінде пайда болады. Сондықтан шашыраған сәуленің қарқындылығы уақыт бойынша периодты түрде өзгеріп отырады.

Ескерту: Ультрамикроскоп арқылы коллоидтық бөлшектердің өзі емес, солар арқылы шашыраған сәуле көрінеді.