Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Контроль за солюбилизацией можно осуществлять различными методами. Рефрактометрический метод исследования солюбилизации основан на измерении показателя преломления растворов ПАВ в зависимости от содержания солюбилизируемого вещества в растворе. Показатель преломления увеличивается и достигает постоянного значения для раствора, насыщенного солюбилизатом. Появление избыточных количеств углеводорода в водном растворе приводит к образованию эмульсии, поэтому резко возрастает мутность дисперсной системы. Это дает возможность контролировать солюбилизацию также турбидимет-рическим методом.
Солюбилизирующую способность ПАВ часто оценивают с помощью олеофильных красителей (например, судан III, оранжевый ОТ). Такие красители, практически нерастворимые в воде, растворяются в гидрофобной части мицелл, окрашивая раствор. Интенсивность окраски раствора тем выше, чем больше количество коллоидно-растворенного красителя. Содержание солюбилизированного красителя определяют, измеряя оптическую плотность раствора. По оптической плотности с помощью калибровочного графика определяют количество солюбилизированного красителя в единице объема раствора 5. Мольную солюбилизирующую способность 5М данного раствора ПАВ рассчитывают как отношение полученного значения 5 к концентрации ПАВ:
Ям = Я/с (У.8)
где с — концентрация ПАВ в растворе, моль/л.
По концентрационной зависимости оптической плотности солгоби-лизированных растворов ПАВ можно определить ККМ, экстраполируя начальный участок кривой до пересечения с осью концентрации.
136
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Фотоэлектроколориметр, например ФЭК-56М.
Конические колбы с пробками емкостью 50 мл.
Мерная колба емкостью 50 мл.
Воронки для фильтрования.
Бюретки или градуированные пипетки.
Фильтровальная бумага.
Раствор ПАВ, например 0,2 М раствор олеата натрия. Краситель, например судан III, пинацианолхлорид.
В конических колбах готовят 6—8 растворов ПАВ последовательным разбавлением исходного раствора. В каждый приготовленный раствор ПАВ вносят 5—10 мг красителя (количество на кончике скальпеля). Колбы закрывают пробками, смеси перемешивают интенсивным встряхиванием, выдерживают 40—60 мин и фильтруют через бумажный фильтр.
С помощью фотоэлектроколорнметра измеряют оптическую плотность D каждого фильтрата, начиная с раствора минимальной концентрации, при определенном светофильтре (например, для раствора с су-даном III используют светофильтр № 6). Методика определения оптической плотности приведена в работе 17.
По калибровочной кривой [D = f(c) для раствора красителя] находят мольную солюбилизирующую способность SM растворов ПАВ. Результаты исследования записывают в таблицу (см. табл. V. 2).
Для построения калибровочной кривой измеряют оптическую плотность растворов красителя (без ПАВ) в бензоле. Растворы готовят следующим образом. Точную навеску красителя (~10 мг) вносят в мерную колбу, приливают некоторое количество бензола, перемешивают и доводят объем раствора до метки бензолом. Из исходного раствора последовательным разбавлением готовят 5—6 растворов.
Таблица V. 2. Результаты исследования солюбилизации красителя в зависимости от концентрации ПАВ
Концентрация раствора ПАВ Оптическая плотность D
г/л моль'л
1 1 1
Строят графики зависимости ?> и 5М от концентрации ПАВ. Определяют ККМ путем экстраполяции начальных участков зависимостей на ось концентраций.
Работа 22. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ДЛИНЫ УГЛЕВОДОРОДНОЙ ЦЕПИ МОЛЕКУЛ ПАВ НА ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ ПАРАМЕТРЫ АДСОРБЦИИ И МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ В ВОДНЫХ РАСТВОРАХ
Цель работы: установление взаимосвязи между поверхностными и объемными свойствами водных растворов солей карбоновых кислот; определение зависимости поверхностной активности и ККМ от длины угле-
водородного радикала ПАВ; расчет работы адсорбции и мицеллообра-зования.
Свойства растворов коллоидных ПАВ, в частности, адсорбционная способность и способность образовывать мицеллы зависят от числа ме-тиленовых групп в углеводородной цепи ПАВ, природы и содержания полярных групп. Так, при увеличении длины углеводородного радикала на одну СН2-группу поверхностная активность ПАВ возрастает в 3,2 раза (правило Траубе).
Поверхностная активность связана с параметрами адсорбции, в частности с константой Генри Кг-
е= =^_ = КгЯТ (У.9)
или
1п § = 1п Да — 1п с (V. 10)
где Оо и а — поверхностное натяжение соответственно растворителя и раствора ПАВ.
Для растворов коллоидных ПАВ поверхностное натяжение растворов линейно уменьшается в области малых концентраций вплоть до ККМ (до а = аКкм), оставаясь далее постоянным. Поэтому для них уравнение (V. 9) принимает вид
^ао~ рккм = С0П51: .„ .
8 ккм ккм 1 '
1п ККМ = сопв! — 1п ? (V. 12)
Соотношение (V. 12) указывает на наличие однозначной взаимосвязи между объемными и поверхностными свойствами растворов коллоидных ПАВ.
При малых концентрациях ПАВ в соответствии с уравнением (11.7)' изменение адсорбционного потенциала (е = — АС) при увеличении длины углеводородного радикала ПАВ на одну метиленовую группу равно
