Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум

 
 
 
 
И. Д. Якимова 
 
 
 
 
 
ФИЗИЧЕСКАЯ И КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ 
 
ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ 
 
 
 
Учебное пособие 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Москва    Вологда 
«Инфра-Инженерия» 
2024 
1 
 

УДК 541.18 
ББК 24.6 
Я45 
 
 
 
Рецензенты: 
доктор химических наук, профессор, главный научный сотрудник НИЛ биогеохимии  
техногенных ландшафтов ЕНИ ПГНИУ О. С. Кудряшова; 
кандидат химических наук, доцент, научный сотрудник ПФИЦ ИТХ УрО РАН В. Ю. Горохов  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Якимова, И. Д. 
Я45  
Физическая и коллоидная химия. Лабораторный практикум : учебное 
пособие / И. Д. Якимова. – Москва ; Вологда : Инфра-Инженерия, 2024. – 
100 с. : ил., табл.  
ISBN 978-5-9729-1971-0 
 
Приведены подробные методики выполнения лабораторных исследовательских 
работ, описаны правила техники безопасности, методы работы с веществами, при изложении материала введен элемент научного исследования, позволяющий развить 
у студентов навыки самостоятельной экспериментальной работы. Представлены вопросы для самостоятельной подготовки, словарь терминов и понятий, необходимый 
справочный материал. 
Для студентов сельскохозяйственных вузов, обучающихся по направлению подготовки: 38.03.07 «Товароведение», 06.03.01 «Биология», 05.03.06 «Экология и природопользование», 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение», 35.03.04 «Агрономия». 
 
УДК 541.18 
ББК 24.6 
 
 
 
 
 
 
ISBN 978-5-9729-1971-0 
” Якимова И. Д., 2024 
 
” Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
 
” Оформление. Издательство «Инфра-Инженерия», 2024 
2 
 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
 
Введение ....................................................................................................................... 6 
 
Принятые сокращения ................................................................................................ 7 
 
Правила безопасной работы в лаборатории ............................................................. 8 
 
Общие требования к составлению отчета по лабораторным работам 
................. 10 
 
Раздел 1. ФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ ............................................................. 11 
 
Тема I. ХИМИЧЕСКАЯ ТЕРМОДИНАМИКА 
.............................................. 11 
 
Лабораторная работа № 1. Определение теплового эффекта реакции              
нейтрализации ........................................................................................................ 11 
 
Тема II. ХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА ............................................................ 15 
 
Лабораторная работа № 2. Скорость химических реакций ............................... 15 
 
Тема III. СВОЙСТВА РАСТВОРОВ  ............................................................... 19 
 
Лабораторная работа № 3. Определение температуры замерзания                    
растворов ................................................................................................................. 19 
 
Лабораторная работа № 4. Осмос и осмотическое давление ............................ 21 
 
Лабораторная работа № 5. Определение стандартного потенциала                
стеклянного электрода 
........................................................................................... 22 
 
Лабораторная работа № 6. Потенциометрическое определение константы 
и степени диссоциации уксусной кислоты 
.......................................................... 25 
 
Лабораторная работа № 7. Буферные растворы 
.................................................. 26 
 
Тема IV. ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТЬ РАСТВОРОВ .................................... 29 
 
Лабораторная работа № 8. Кондуктометрическое определение степени              
и константы электролитической диссоциации слабого электролита ............... 29 
 
Лабораторная работа № 9. Кондуктометрическое определение массы               
хлорида калия  ........................................................................................................ 31 
 
Лабораторная работа № 10. Определение хлороводородной                               
и уксусной кислот методом кондуктометрического титрования 
...................... 33 
 
3 
 

Тема V. ЭЛЕКТРОХИМИЯ 
................................................................................ 36 
 
Лабораторная работа № 11. Потенциометрическое определение                      
содержания щавелевой кислоты в исследуемом растворе 
................................. 36 
 
Лабораторная работа № 12. Определение                                                         
окислительно-восстановительного потенциала и водородного показателя    
химического и биологического объектов ............................................................ 38 
 
Лабораторная работа № 13. Потенциометрическое титрование                     
сильной кислоты сильной щелочью 
..................................................................... 42 
 
Лабораторная работа № 14. Потенциометрическое определение                        
содержания ионов кобальта (II) в растворе ......................................................... 45 
 
Лабораторная работа № 15. Потенциометрическое определение                       
концентрации иона в исследуемом растворе  ..................................................... 47 
 
Тема VI. АДСОРБЦИЯ ....................................................................................... 51 
 
Лабораторная работа № 16. Адсорбция ............................................................... 51 
 
Лабораторная работа № 17. Адсорбция уксусной кислоты почвой ................. 54 
 
Лабораторная работа № 18. Бумажная хроматография аминокислот .............. 59 
 
Лабораторная работа № 19. Определение содержания нитратов                     
методом ионообменной хроматографии 
.............................................................. 60 
 
Раздел 2. КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ ............................................................ 64 
 
Лабораторная работа № 20. Получение коллоидных растворов                          
и изучение их свойств 
............................................................................................ 64 
 
Лабораторная работа № 21. Получение лиофильных коллоидов ..................... 68 
 
Лабораторная работа № 22. Набухание и растворимость белков ..................... 70 
 
Лабораторная работа № 23. Коагуляция гидрофобных коллоидов.                 
Определение порога коагуляции и коагулирующей силы электролита 
........... 73 
 
Лабораторная работа № 24. Определение изоэлектрической точки                    
желатина .................................................................................................................. 76 
 
Лабораторная работа № 25. Определение электрокинетического                     
потенциала золя методом электрофореза ............................................................ 78 
 
Лабораторная работа № 26. Диализ раствора белка 
........................................... 80 
 
4 
 

Заключение ............................................................................................................. 83 
 
Словарь употребляемых понятий и терминов  ................................................... 84 
 
Список рекомендуемой литературы 
..................................................................... 87 
 
ПРИЛОЖЕНИЯ 
....................................................................................................... 89 
 
Приложение 1. Справочные данные 
..................................................................... 89 
 
Приложение 2. Правила работы на приборах ..................................................... 95 
 
 
 
5 
 

ВВЕДЕНИЕ 
 
Практикум предназначен для изучения курса «Физическая и коллоидная 
химия» и содержит подробное описание лабораторных работ, словарь употребляемых понятий и терминов, приложения, необходимые для выполнения расчетов. 
Данное издание составлено автором с учетом требований федерального 
государственного стандарта высшего образования, особенностями авторской концепции данного издания является подбор соответствующих лабораторных работ 
для студентов направления подготовки: 38.03.07 «Товароведение», 06.03.01 «Биология», 05.03.06 «Экология и природопользование», 35.03.03 «Агрохимия и агропочвоведение», 35.03.04 «Агрономия». 
Лабораторные работы являются важным этапом учебного процесса, совершенствующим теоретическую и практическую подготовку будущего специалиста. 
Целью лабораторных работ по физической и коллоидной химии является 
овладение техникой экспериментальных исследований и методиками обработ- 
ки результатов анализа. Студенты должны научиться работать с лабораторным 
оборудованием и с контрольно-измерительными приборами. 
Для успешного выполнения лабораторной работы студент предварительно должен изучить теорию по теме, для этого в каждой теме представлены контрольные вопросы. В ходе выполнения лабораторной работы внимательно следовать инструкции, соблюдать правила безопасной работы в лаборатории, внимательно записывать результаты анализа и проводить математические расчеты. 
После выполнения лабораторной работы представить результаты эксперимен- 
та преподавателю. 
6 
 

ПРИНЯТЫЕ СОКРАЩЕНИЯ 
 
А.Р. – анализируемый раствор; 
ВМС – высокомолекулярные соединения; 
Д.с. – дисперсная среда; 
Д.ф. – дисперсная фаза; 
ДЭС – двойной электрический слой; 
Кв – ионное произведение воды; 
Кк – константа диссоциации кислоты; 
Ко – константа диссоциации основания; 
Ох – окислитель;  
рН – водородный показатель; 
рОН – гидроксильный показатель; 
Red – восстановитель; 
ЭДС – электродвижущая сила. 
 
 
7 
 

ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОЙ РАБОТЫ В ЛАБОРАТОРИИ 
 
Общие правила работы в химических лабораториях 
 
Во время работы в лаборатории обучающиеся обязаны соблюдать следующие правила:  
1. В лаборатории поддерживать чистоту и порядок на рабочем месте. 
2. Выполнять указания преподавателей и лаборантов.  
3. Необходимые для работы реактивы и оборудование находятся на лабораторных столах. Концентрированные кислоты и пахучие вещества хранятся 
в вытяжном шкафу.  
4. Сухие реактивы необходимо брать чистым шпателем или специальной 
ложечкой. При наливании растворов из склянок нужно их держать этикеткой 
вверх во избежание ее загрязнения.  
5. Все реакции проводить с таким количеством веществ, которое указано 
в описании опыта. Если в руководстве не указано, какое количество необходимо взять, следует брать сухие вещества в небольших количествах – на кончике 
шпателя или ложечки, а растворы – объемом 1–1,5 мл.  
6. Неизрасходованные реактивы нельзя выливать обратно в склянки.  
7. Остатки дорогостоящих и ядовитых реактивов необходимо сливать в специальные склянки.  
 
Меры предосторожности при работе в лаборатории 
 
1. Все опыты с ядовитыми, неприятно пахнущими веществами и концентрированными растворами проводить только в вытяжном шкафу.  
2. Опыты с легковоспламеняющимися веществами необходимо проводить 
вдали от огня.  
3. Не наклоняться над нагреваемой жидкостью или сплавляемыми веществами во избежание попадания брызг на лицо.  
4. Не следует вдыхать пахучие вещества и выделяющиеся газы, близко 
наклоняясь к сосуду с этими веществами.  
5. При работе с твердыми щелочами и металлическим натрием обязательно надеть защитные очки. 
6. При разбавлении концентрированных кислот (особенно серной) нель- 
зя наливать воду в кислоту, можно осторожно при перемешивании наливать 
кислоту в воду.  
8 
 

7. Пробирку, закрепленную в пробиркодержателе, при нагревании растворов в ней, следует держать таким образом, чтобы ее отверстие не было направлено в сторону студента и его соседей по рабочему столу.  
8. Необходимо следить за правильной работой горелок и закрывать краны 
после окончания работы.  
 
Оказание первой помощи в химических лабораториях 
 
1. При попадании на кожу концентрированных кислот следует немедлен- 
но промыть обожженное место сильной струей водопроводной воды, после чего 
наложить повязку из ваты или бинта, смоченного раствором гидрокарбоната 
натрия.  
При попадании на кожу концентрированных щелочей следует немедленно промыть обожженное место сильной струей водопроводной воды, после чего 
наложить повязку из ваты или бинта, смоченного раствором борной кислоты. 
Все указанные растворы есть в лабораторной аптечке. При сильных ожогах после оказания первой помощи следует немедленно обратиться к врачу.  
2. При попадании брызг кислоты или щелочи в глаза необходимо немедленно промыть поврежденный глаз большим количеством воды комнатной температуры, после чего сейчас же обратиться к врачу.  
3. При ожоге кожи горячими предметами наложить на обожженное место 
сначала повязку из спиртового раствора танина или перманганата калия, а затем 
повязку из мази от ожогов.  
4. При отравлении хлором, бромом, сероводородом, оксидом углерода (ȱȱ) 
необходимо вынести пострадавшего на воздух, а затем обратиться к врачу.  
5. При отравлении соединениями мышьяка, ртути и цианистыми солями 
необходимо немедленно обратиться к врачу. 
 
 
 
9 
 

ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОСТАВЛЕНИЮ ОТЧЕТА  
ПО ЛАБОРАТОРНЫМ РАБОТАМ 
 
Отчет оформляется в тетради по следующей схеме:  
I. Название лабораторной работы. 
II. Цель лабораторной работы. 
III. Экспериментальная часть: 
1. Название опыта (из методического пособия) 
1.1. Ход и данные опыта 
Из приведенного в пособии порядка выполнения опыта выбрать краткую 
информацию, отражающую: 
 условия проведения опытов (концентрации веществ, температура и т. д.); 
 основные этапы проведения эксперимента. 
Данные опыта оформляются в виде таблиц или в виде краткого описа- 
ния наблюдаемого внешнего признака реакции (изменение окраски, выпадение 
осадка, выделение газа). 
1.2. Расчет и анализ данных 
Приводятся расчетные формулы в общем виде и последовательность их 
преобразований. Численные значения всех величин подставляются в уравнения 
с учетом их размерностей. Графики строятся в координатах, заданных в усло- 
вии проведения эксперимента. Обязательно записываются уравнения химических реакций. 
В анализе данных следует объяснить полученные результаты: установить 
характер наблюдаемой зависимости, установить причину наблюдаемого явления, дать ответы на все поставленные вопросы, выполнить все задания для каждого опыта. 
1.3. Выводы 
Вывод делается по каждому опыту, как краткое обобщенное сообщение 
о полученном результате. 
1.4. Ответы на контрольные вопросы 
Вопросы и условия задач приводятся полностью или в сокращенном виде. 
Решения задач должны быть полными, ответы – исчерпывающими. 
К защите работы допускаются студенты, выполнившие лабораторную работу и оформившие отчет в соответствии с требованиями. 
 
 
 
10