Лабораторная работа № 4 Получение коллоидного серебра тетрагидридоборатным методом

Данный опыт представляет собой модификацию эксперимента, представленного в работе [3].

Оборудование: аналитические весы, спектрофотометр, 2 кварцевые кюветы с длиной оптического пути 1 см, стаканы 50 и 150 мл, мешалка, автоматические дозаторы на 1000 мкл, мерный цилиндр, стеклянные палочки.

Реактивы: нитрат калия KNO₃, нитрат серебра AgNO₃, децилдиметиламиноксид, дистиллированная вода, тетрагидроборат натрия NaBH₄.

Ход работы:

1. Приготовьте 30 мл 0.6 M водного раствора KNO₃.

2. Приготовьте 50 мл 0.05 M водного раствора децилдиметиламиноксида.

3. Прибавьте раствор децилдиметиламиноксида к раствору нитрата калия.

4. Интенсивно перемешивайте полученный раствор в течение 5 мин.

5. Пока раствор перемешивается приготовьте 5 мл 0.03 M водного раствора AgNO₃.

6. Добавьте 1 мл 0.03 M раствора AgNO₃ к раствору, полученному в п.3. при интенсивном перемешивании.

7. После прибавления AgNO₃ продолжайте интенсивно перемешивать раствор еще 15 мин. Какова роль децилдиметиламиноксида и нитрата калия?

8. Пока раствор перемешивается, приготовьте 25 мл 0.1 M водного раствора NaBH₄.

9. Прибавьте с помощью дозатора 0.3 мл полученного раствора NaBH₄ к раствору, содержащему нитрат серебра не прекращая перемешивать.

10. Оставьте раствор перемешиваться на 20 мин.

11. Снимите спектр поглощения полученного коллоидного раствора в диапазоне 300-800 нм. В качестве раствора сравнения используйте воду.

12. Проанализируйте полосу плазмонного поглощения. Используя программу MiePlot, определите диаметр образующихся частиц серебра. Что можно сказать о полидисперсности этого коллоида? Сравните спектр со спектром коллоидного серебра, полученного в Лаб.раб. № 3. Какова роль тетрагидридобората натрия?

13. Снимите спектр поглощения коллоида через 1 час, сутки, неделю (хранить в плотно закрывающемся контейнере в темноте). Сравните спектры, постройте кинетическую кривую окисления частиц серебра при хранении. Что можно сказать об устойчивость полученного этим методом коллоида?

Лабораторная работа № 5 Фотохимический синтез коллоидной меди

УФ облучение комплексных соединений меди [4] позволяет получать частицы меди диаметром 25-40 нм. В присутствии кислорода воздуха коллоид быстро окисляется.

Оборудование: аналитические весы, спектрофотометр, 2 кварцевые кюветы с длиной оптического пути 1 см, колба 500 мл, стакан 50 мл, бюкс 10 мл, мерный цилиндр, ртутная лампа дающая монохроматический свет с длиной волны возбуждения 254 нм, фильтр Шота.

Реактивы: сульфат меди CuSO₄ · 5H₂O, этилендиамин С₂H₈N₂ (en), тетрафенилборат натрия, NaB(C₆H₅)₄ (NaBPh₄), дистиллированная вода, N,N-диметилформамид.

Ход работы:

1. Синтез комплексного соединения – тетрафенилбората бис-этилендиаминмеди(II) [Cuen₂](BPh₄)₂.

1. Приготовьте раствор сульфата меди. Для этого растворите 5 г соли в 15 мл воды.

2. Добавьте к полученному раствору 2.5 мл этилендиамина и тщательно перемешайте. В результате получаем фиолетовый раствор [Cuen₂]SO₄.

3. Приготовьте насыщенный раствор тетрафенилбората натрия. Для этого растворите 13.68 г соли в 500 мл воды (для лучшего растворения раствор можно слегка подогреть).

4. Прилейте к раствору тетрафенилбората натрия при тщательном перемешивании раствор, содержащий [Cuen₂]SO₄.

5. Отфильтруйте осадок [Cuen₂](BPh₄)₂ и тщательно просушите его в эксикаторе над хлоридом кальция в темноте. Хранить полученное комплексное соединение следует в темноте. Объясните, почему следует избегать действия на комплекс солнечного света.

II. Синтез медного коллоида.

1. Приготовьте 5 мл 0.05 М раствора [Cuen₂](BPh₄)₂ в диметилформамиде.

2. Перенесите 4 мл раствора в кварцевую кювету и облучайте в течение 60 мин. Объясните, почему облучение необходимо осуществлять в кварцевой посуде. Снимите спектр поглощения полученного коллоидного раствора в диапазоне 300-800 нм через 5, 15, 30, 45 и 60 мин облучения. В качестве раствора сравнения используйте диметилформамид. Что наблюдаете? Чем обусловлены такие спектральные изменения? Чем обусловлен выбор длины волны возбуждения (254 нм)?

3. Проанализируйте полосу плазмонного поглощения медного коллоида. Используя программу MiePlot, определите диаметр образующихся частиц меди. В чем разница спектров поглощения коллоидов меди, серебра и золота? Объясните, почему плазмонная полоса медного коллоида находится в видимой области спектра.

4. Прекратите облучение и снимите спектр поглощения коллоида через 5, 10, 15, 30, 45 и 60 мин (в промежутках между регистрацией спектров хранить коллоид в темноте). Сравните полученные спектры. Постройте кинетическую кривую образования-окисления наночастиц меди. Что можно сказать об устойчивость коллоида? Почему медный коллоид в отличие от серебряного и золотого не устойчив на воздухе? Какие факторы определяют устойчивость коллоида, полученного по этой методика? Обоснуйте формирование «медного зеркала» на лобовой стенке кюветы.

5. Проанализируйте литературные источники, посвященные разработке методик получения коллоидов меди. В отчете по этой работе приведите все просмотренные ссылки. Предложите пять способов получения стабильных коллоидов меди.