Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
В колбах емкостью 200 мл готовят три образца латекса с концентрацией дисперсной фазы 5, 10 и 15 % (масс.) в объеме по 120 мл.
Доводят рН приготовленных образцов до значений 9—10, для чего в них вводят по каплям 0,1 М раствор NaOH (рН контролируют с помощью рН-метра).
Из полученных образцов готовят три серии латексов с различным содержанием ПАВ. Для этого отбирают 30 колб емкостью 50 мл (по 10 для каждой серии), нумеруют их и в каждую колбу с помощью пипетки вносят по 10 мл латекса, затем вводят раствор ПАВ в следующих объемах Упав:
Номер колбы........ / 2 3 4 5 в 7 8 9 10
Объем раствора ПАВ, добавляемый в латекс, мл
I серия образцов (5%-ный
латекс) ......... 0 0,25 0,50 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
II серия образцов (10%-
ный латекс) ....... 0 0,5 1,0 1,5 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0
III серия образцов (15%-
ный латекс)........ 0 1,0 2,0 3,0 4,0 5,0 6,0 7,0 8,0 9,0
Объем золей во всех колбах доводят дистиллированной водой до постоянного значения V = 20 мл и выдерживают их 30—40 мин для установления адсорбционного равновесия. После этого измеряют поверхностное натяжение ст или удельную электропроводность к латексов. Если в качестве стабилизатора латексных частиц применены ионо-генные ПАВ, предпочтительнее кондуктометрический метод, поскольку он позволяет более точно определять точку излома на кривых титрования.
Методика измерения а приведена в работе 1, методика кондуктомет-рических измерений — в работе 20. Для каждого образца латекса измерение величины а или % проводят не менее трех раз и рассчитывают среднее значение параметра. Полученные данные записывают в таблицу (см. табл. V. 5).
Для каждой серии латексов строят кривые титрования х=/(Уп\в)' или ст = /(Упав) и по ним находят значения УКкм при различных концентрациях полимера в латексе слат. Затем строят график в координа-
10 Зак. 673
145
Таблица V. 5. Результаты адсорбционного титрования латексов
Номер колбы I серия образцов (5%-ный латекс) II серия образцов (10%-ный латекс) III серия образцов (15%-ный латекс)
о, Дж/м2 я, См'м-1 среднее значение о нли я о, Дж/м2 и, См-м среднее значение о илн X о, Дж/м2 к, См-м-1 среднее значение о нлн %
ТЭХ УккмСпАв/У — Слат И ОПредеЛЯЮТ Лад (при ПОСТрОЄНИИ Графика Слат
выражают в г/л, а с пав в моль/л). По формулам (У.27) — (У.ЗО) рассчитывают степень адсорбционной насыщенности латексных частиц 9,-, площадь во, приходящуюся на одну молекулу стабилизатора в насыщенном аДСОрбцИОННОМ СЛОЄ, И удеЛЬНуЮ ПОВерХНОСТЬ СИСТеМЫ Яуд.
Необходимые для расчета значения Л; и р получают от преподавателя.
Работа 24. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПОЛИМЕРОВ И МИЦЕЛЛЯРНОЙ МАССЫ ПАВ НЕФЕЛОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ
Цель работы: определение молекулярной массы полимера и второго вириального коэффициента; определение мицеллярной массы ПАВ.
Дебай, исходя из флуктуационной теории светорассеяния и используя уравнение (V. 5) для осмотического давления, получил соотношение между мутностью т раствора полимера, его массовой концентрацией с и молекулярной массой полимера М:
41=ж+2Л2С (у-з2)
где Аг — второй вириальный коэффициент в уравнении состояния растворов полимеров (V. 5); Н — константа для данной системы полимер — растворитель.
Для неполяризованного (естественного) падающего света константа Н равна
Н =-Щ-* (V. 33)
где п и По — показатель преломления соответственно раствора и растворителя; А.вак — длина волны света в вакууме.
Согласно уравнению (V. 32) зависимость Нс/% от концентрации раствора в области малых значений с графически выражается прямой линией. Отрезок, отсекаемый этой прямой на оси ординат, соответствует величине, обратной молекулярной массе полимера М. Тангенс угла наклона прямой определяет термодинамическое сродство между растворенным веществом и растворителем, которое в данном случае характеризуется вторым вириальным коэффициентом Л2.
Таким образом, для нахождения молекулярной массы полимеров методом Дебая достаточно получить концентрационную зависимость мутности т раствора ПАВ и найти значение константы Н, для чего дополнительно требуется измерить инкремент показателя преломления (п — «о)/с. Для определения этой величины лучше всего использовать
146
интерферометр или дифференциальный рефрактометр. Значения показателя преломления п0 и инкремента показателя преломления (п—п0)/с для некоторых систем полимер — растворитель приведены в табл. V. 6.
Необходимо отметить, что уравнение Дебая применимо только для сильно разбавленных растворов полимеров, когда с < 0,1 %. При этом оно выполняется только в том случае, если размеры макромолекуляр-ных клубков не превышают 40—50 нм, т. е. меньше 1/10Я. При больших размерах рассеивающих частиц в них возникает внутримолекулярная интерференция и суммарная интенсивность светорассеяния системой уменьшается. В результате при расчете по уравнению (V. 32) получаются заниженные значения молекулярной массы. Для определения истинных значений М в таких системах необходимо учесть зависимость интенсивности рассеянного света от угла 8 [см. уравнение (IV. 1)] и в уравнение Дебая ввести соответствующую поправку.
