Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Эмульсии — типично лиофобные дисперсные системы (за исключением самопроизвольно возникающих «критических» эмульсий). Потеря их агрегативной устойчивости может быть обусловлена процессами изотермической перегонки или коагуляции (коалесценции капель) и обычно сопровождается потерей седиментационной устойчивости (расслоение системы). В качестве меры устойчивости эмульсии можно принять время существования определенного объема эмульсии до полного ее расслоения.
Устойчивость эмульсии повышают введением в систему стабилизатора (эмульгатора), в качестве которого можно использовать электролиты, ПАВ и высокомолекулярные соединения. Агрегативная устойчивость эмульсий определяется теми же факторами, которые обусловливают устойчивость к коагуляции других лиофобных дисперсных систем.
Разбавленные эмульсии могут быть достаточно устойчивы в присутствии таких слабых эмульгаторов, как электролиты. Устойчивость таких эмульсий связана в основном с наличием двойного электрического слоя на частицах дисперсной фазы. Устойчивость концентрированных и высококонцентрированных эмульсий в большинстве случаев определяется действием структурно-механического барьера при образовании адсорбционных слоев эмульгатора. Характерно, что образующиеся межфазные адсорбционные слои обусловливают плавное изменение свойств переходной зоны на границе раздела двух жидких фаз, увеличивая лиофильность частиц дисперсной фазы. Наиболее сильное стабилизирующее действие оказывают высокомолекулярные соединения и коллоидные ПАВ (мыла, неионогенные ПАВ), адсорбционные слои которых имеют гелеобразную структуру и сильно гидратированы.
171
Тип эмульсии, образующейся при механическом диспергировании, в значительной мере зависит от соотношения объемов фаз. Жидкость, содержащаяся в большем объеме, обычно становится дисперсионной средой. При равном объемном содержании двух жидкостей при диспергировании возникают эмульсии обоих типов, но «выживает» из них та, которая имеет более высокую агрегативную устойчивость и определяется природой эмульгатора. Способность эмульгатора обеспечивать устойчивость эмульсии того или иного типа определяется энергетикой взаимодействия его с полярной и неполярной средами, которая может быть охарактеризована при помощи полуэмпирической характеристики— числа гидрофильно-липофильного баланса (ГЛБ) поверхностно-активных веществ. ПАВ, имеющие низкие значения ГЛБ (2—6), лучше растворимы в органических средах и стабилизируют эмульсии в/м, тогда как при ГЛБ= 12—18 ПАВ лучше растворяются в воде и стабилизируют эмульсии м/в.
Щелочные соли жирных кислот средней молекулярной массы всегда дают эмульсии типа м/в, а соли двухвалентных металлов, например магния, — эмульсии в/м. При постепенном увеличении концентрации двухвалентных ионов в эмульсии м/в, стабилизированной мылом с катионом однозарядного металла, происходит обращение эмульсии и ее переход в эмульсию типа в/м.
Особый случай представляет стабилизация эмульсий высокодисперсными порошками. Такая стабилизация возможна при ограниченном избирательном смачивании порошков (при краевом угле 9 больше 0°, но меньше 180°). При этом порошки лучше стабилизируют ту фазу, которая хуже смачивается. Так, гидрофильный мел «бронирует» масляную фазу и не позволяет коалесцировать каплям масла в водной дисперсионной среде. Таким образом, краевой угол, характеризующий избирательное смачивание, при объяснении стабилизации эмульсий тонкодисперсными порошками является аналогом ГЛБ молекул ПАВ.
На практике тип эмульсий определяют следующими методами. По методу разбавления каплю эмульсии вносят в пробирку с водой. Если капля равномерно распределяется в воде, — это эмульсия м/в. Капля эмульсии в/м диспергироваться в воде не будет. Согласно методу окрашивания непрерывной фазы несколько кристаллов водорастворимого красителя, например, метилового оранжевого или метиленового синего окрашивают эмульсию м/в равномерно по всему объему. Эмульсия в/м равномерно окрашивается по всему объему жирорастворимым красителем. Тип эмульсий можно определить также по ее электропроводности (метод электропроводности). Высокие значения электропроводности указывают на то, что дисперсионной средой является полярная жидкость, а эмульсия относится к типу м/в. Малые значения электропроводности показывают на образование обратной эмульсии (типа в/м).
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Микроизмельчитель с регулятором напряжения. Цилиндры емкостью 250 мл. Бюретка емкостью 50 мл. Пипетки емкостью 10 мл.
172
Стаканы емкостью 50 мл. Конические колбы емкостью 50 мл. Пробирки.
Вазелиновое масло, техническое.
Раствор ПАВ, например 0,1 М раствор олеата натрия или додецил-сульфата натрия.
0,5М раствор МцС\2 или Л^(г\Ю3)2.
Красители, например судан I или метиленовый синий.
Вариант 1. Получение эмульсии м/в и определение ее стабильности
/ 2 3 4
10 20 30 40
30 20 10 —
Готовят растворы ПАВ объемом 40 мл путем разбавления исходного раствора согласно следующим данным:
Номер колбы ..... Объем раствора ПАВ,
мл..........
