Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Измерение поверхностного натяжения позволяет определять ККМ как ионогенных, так и неионных ПАВ. Исследуемые ПАВ необходимо
1п X
ккм2
1пст
Ьп ККМ 1п с
Рис. 38. Зависимость удельной электропроводности х раствора ионогенного ПАВ от его концентрации.
Рис. 39. К определению ККМ по изменению поверхностного натяжения раствора ПАВ.
133.
тщательно очищать от примесей, поскольку их присутствие может явиться причиной появления минимума на изотерме при концентрациях, близких к ККМ.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Вариант 1. Определение ККМ в растворе ПАВ кондуктометрическим методом
Для проведения работы необходимы:
Прибор для измерения электропроводности водных растворов, например мост переменного тока Р-577.
Кондуктометрическая ячейка с платиновыми электродами.
Мерные колбьг емкостью 100 мл.
Пипетки емкостью 25 мл.
Раствор ионогенного ПАВ, например олеата натрия. 0,02 М раствор KCl (раствор готовят из дважды перекристаллизованной соли).
Предварительно определяют константу кондуктометрической ячейки. В ячейку наливают такой объем раствора KCl точно известной концентрации, чтобы электроды были полностью погружены в него. Ячейку помещают в термостат, термостатируют 4—5 мин, подключают электроды к клеммам кондуктометра и измеряют сопротивление R0 раствора KCl между электродами. Константу К рассчитывают по формуле
K=k0R0 (V.6)
где %о — удельная электропроводность раствора ' KCl при температуре опыта.
Значения удельной электропроводности 0,01М раствора KCl при различных температурах:
t. °с к, См*м t, °С к, См'м
16 0,1173 21 0,1305
17 0,1199 22 0,1332
18 0,1225 23 0,1359
19 0,1251 24 0,1386
20 0,1278 25 0,1413
После измерения электропроводности раствора KCl ячейку многократно промывают дистиллированной водой.
Из исходного раствора ПАВ путем последовательного разбавления вдвое готовят 10 растворов.
Для этого в мерную колбу вносят 50 мл исходного раствора ПАВ известной концентрации и доводят его объем до 100 мл дистиллированной водой. Из приготовленного раствора отбирают 50 мл и переносят в другую мерную колбу с последующим доведением объема до метки дистиллированной водой. Растворы готовят непосредственно перед измерением электропроводности (для предотвращения гидролиза ПАВ). Измеряют сопротивление каждого раствора по методике, приведенной выше для раствора KCl. Удельную к и эквивалентную К электропроводности растворов рассчитывают по формулам
и = K/R, X = %! с (V. 7)
где К — константа кондуктометрической ячейки; с — концентрация раствора ПАВ.
131
Результаты записывают в таблицу (см. табл. V. 1).
Таблица V. 1. Результаты кондуктометрических измерений для растворов ПАВ
СПАВ. экв/л Vе ПАВ Я, Ом к, См-м 1 А., См*м2/экв
/
Строят графики зависимостей X = / (Успав ), и = /(спав)и находят ККМ исследуемого ПАВ.
Вариант 2. Определение ККМ по изменению поверхностного натяжения растворов ПАВ
Для проведения работы необходимы:
Прибор для определения поверхностного натяжения.
Мерные колбы емкостью 100 мл.
Пипетки емкостью 25 мл.
Раствор ПАВ, например олеата натрия.
Готовят растворы ПАВ последовательным разбавлением исходного раствора известной концентрации, как описано в варианте 1 работы. Для предотвращения гидролиза растворы готовят непосредственно перед измерением поверхностного натяжения. Рекомендуется использовать растворы со значениями рН 10—11.
Поверхностное натяжение измеряют одним из методов, описанных в работе 1.
По полученным данным строят график зависимости а = /(1пс) и по излому кривой находят ККМ.
Работа 21. ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛЮБИЛИЗИРУЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ РАСТВОРОВ ПАВ
Цель работы: определение зависимости мольной солюбилизации масло-растворимого красителя от концентрации ПАВ; определение ККМ методом солюбилизации.
Солюбилизация нерастворимых или малорастворимых в воде веществ, например углеводородов, спиртов, фенолов, красителей, заключается в растворении их во внутренней части (углеводородных ядрах) мицелл мыла. В результате солюбилизации вещество равновесно распределяется между мицеллами и водной фазой. Процесс солюбилизации в растворах ПАВ включает стадии растворения солюбилизата в
оде, диффузии его молекул к поверхности мицелл и проникновения
нутрь мицелл.
В зависимости от строения молекул ПАВ и солюбилизата возможен различный характер их включения в мицеллу. Неполярные вещества (углеводороды) растворяются во внутренней углеводородной части мицелл (рис. 40, а). Полярные вещества, например спирты, располагаются между молекулами ПАВ в мицелле, как бы раздвигая их (рис. 40,6). При солюбилизации в растворах неионогенных ПАВ молекулы солюбилизата могут не проникать внутрь мицелл, а располагаться на их поверхности среди беспорядочно изогнутых оксиэтилеиовых цепей (рис. 40, е).
135
Рис. 40. Солюбилнзация в мицеллах ПАВ неполярных углеводородов (а), полярных веществ (б), углеводородов в мицеллах неиоиогениых ПАВ (с).
Молекулы ионогенного ПАВ (1), неионогенного ПАВ (2), неполярного вещества (8), полярного вещества (4).
Солюбилнзация приводит к набуханию мицелл и соответственно к увеличению их размеров. Процесс солюбилизации является медленным, равновесие может устанавливаться в течение нескольких суток. Перемешивание и повышение температуры ускоряет наступление равновесия. С ростом концентрации ПАВ солюбилнзация растет, отражая перестройку мицелл в растворах, причем их насыщение солюбилизатом может не достигаться.
