Изучение влияния рН среды на вязкость водного раствора полиэлектролита
Цель работы: Исследование особенностей гидродинамического поведения полиэлектролитов в нейтральных, кислых и щелочных водных растворах.
Оборудование и реактивы
Реактивы: Полимер из ряда: поли-1,2-ДМ-5-ВПМС, поли-ДМАЭМА*ДМС, поли-ДМАЭМА*БХ, по заданию преподавателя, дистиллированная вода, 0,1М водный раствор гидроксида натрия, 1М водный раствор соляной кислоты.
Оборудование: Ультратермостат с точностью установки температуры ±0,1 0С, аналитические весы (точность 0,0001 г), набор разновесов, две обычных бюретки и микробюретка, магнитная мешалка, секундомер, резиновая груша, химические стаканчики на 50 мл – 5 шт, мерная колба на 50 мл – 1 шт, рН-метр со стеклянным и хлорсеребрянным электродами, вискозиметр Убеллоде с диаметром капилляра (0,34-0,54)*10-3 м.
Порядок выполнения работы
В ходе лабораторной работы необходимо выполнить следующие операции:
Ø приготовить водные растворы полимера с различным значением рН;
Ø определить вязкости полученных водных растворов;
При выполнении работы сначала приготавливают растворы полимера с одинаковой концентрацией полимера, отличающиеся друг от друга по величине рН. Для этого в стакан на 50 мл помещают навеску полимера массой 0,2-0,4 приливают из бюретки 40 мл дистиллированной воды. Стакан закрывают крышкой и перемешивают раствор на магнитной мешалке до полного растворения полимера. Затем в раствор вводят несколько миллилитров раствора щелочи или соляной кислоты, фиксируя при этом рН раствора на рН-метре и количество прилитой щелочи (кислоты). Для того чтобы получить четыре раствора полимера с одинаковой концентрацией полимера и отличающимися рН, объемы растворов должны быть одинаковыми и равными 50 мл. Поэтому после того как к раствору прилита кислота (щелочь), а общий объем раствора еще не достиг 50 мл, из бюретки приливают дистиллированную воду. Так как концентрация ионов водорода (гидроксид-анионов) при разбавлении уменьшается, то рН среды следует поддерживать постоянным, приливая очень малые объемы кислоты (щелочи) из микробюретки. эту операцию повторяют до тех пор пока рН раствора не достигнет требуемого значения, а общий объем раствора - 50 мл. Таким образом, приготавливаются растворы полимера с рН равным 5, 6, 8 и 9. Также приготавливается водный раствор полимера. Для этого в стакан с навеской полимера приливают 20 мл воды, а после полного растворения полимера полученный раствор переливают в мерную колбу на 50 мл и, несколько раз ополаскивая стакан дистиллированной водой, доводят объем раствора до метки.
|
|
|
Измерения времен истечения растворов проводят, как описано в работе 2, однако разбавление в ходе измерений не производится, т.е. в ходе выполнения работы определяют фактически приведенную вязкость растворов полимера и ее зависимость от рН. Также должны быть измерены времена истечения растворителей, т.е. водно-щелочных и водно-кислотных растворов с тем же значением рН. Результаты измерений заносят в таблицу 2.3.
|
|
|
Таблица 2.3.
Концентрация раствора полимера С = г/дл.
| № п/п | рН | Время истечения раствора t, с | Время истечения растворителя t0, с. | ηотн | ηуд | ηпр | |||
| t1 | t2 | … | tср | = tср/t0 | = (tср-t0)/t0 | =ηуд/С, дл/г | |||
По данным таблицы 2.3 строят кривую зависимости приведенной вязкости растворов полимера от рН.
Задание: Сравнить значения приведенной вязкости раствора полимера в нейтральной, кислой и щелочной средах; объяснить полученную зависимость приведенной вязкости от рН раствора.
Отчет должен содержать таблицу с полученными и рассчитанными данными, графики зависимости приведенной вязкости раствора полимера от рН.
Лабораторная работа № 4
Исследование влияния ионной силы раствора на поведение полиэлектролита в растворе
Цель работы: Изучение влияния концентрации низкомолекулярной соли - хлористого натрия - в раствора на приведенную вязкость раствора полимера.
|
|
|
Оборудование и реактивы
Реактивы: Полимер из ряда: поли-1,2-ДМ-5-ВПМС, поли-ДМАЭМА*ДМС, поли-ДМАЭМА*БХ, по заданию преподавателя, дистиллированная вода, 0,1М водный раствор гидроксида натрия, 1М водный раствор соляной кислоты.
Оборудование: Ультратермостат с точностью установки температуры ±0,10С, аналитические весы (точность 0,0001 г), набор разновесов, две обычных бюретки и микробюретка, магнитная мешалка, секундомер, резиновая груша, пять химические стаканчики на 50 мл. – 5 шт., пипетки стеклянные градуированные на 20 мл. – 2 шт., мерные колбы на 50 мл. – 1 шт., на 100 мл. – 5 шт., рН-метр со стеклянным и хлорсеребрянным электродами, вискозиметр Убеллоде с диаметром капилляра (0,34-0,54)*10-3 м.
Порядок выполнения работы
В ходе лабораторной работы необходимо выполнить следующие операции:
Ø приготовить водные-солевые растворы полимера с различной концентрацией низкомолекулярной соли
Ø определить вязкости полученных водных и солевых растворов;
Для выявления зависимости вязкости раствора полиэлектролита от ионной силы раствора необходимо измерить приведенную вязкость водно-солевых растворов полимера с концентрацией соли 0,2, 0,4, 0,6, 0,8, 1 моль/л. Концентрация полимера задается преподавателем. По формуле:
|
|
|
рассчитывается масса хлористого натрия, необходимая для приготовления 100 мл 1н раствора хлористого натрия, и приготавливается этот раствор. Растворы с меньшей концентрацией соли приготавливают путем разбавления исходного раствора. Используя эти растворы, приготавливают растворы полимера, как описано в работе 2. Затем проводят измерение времени истечения, как чистых растворителей, так и самих растворов. При этом определяют именно приведенную вязкость растворов полимера, т.е. в ходе выполнения работы разбавление солевого раствора полимера не требуется. Полученные данные заносят в таблицу 2.4.
Таблица 2.4
Концентрация раствора полимера С = г/дл.
| № п/п | СNaCl, моль/л | Время истечения раствора t, с | Время истечения растворителя t0, с. | ηотн | ηуд | ηпр | |||
| t1 | t2 | … | tср | = tср/t0 | = (tср-t0)/t0 | =ηуд/С, дл/г | |||
По данным таблицы 2.4 строят график зависимости приведенной вязкости водно-солевого раствора полимера от концентрации хлористого натрия.
Задание: Сравнить величину приведенной вязкости раствора полимера, которая найдена при различных концентрациях соли в растворе. Объяснить полученную зависимость.
Отчет должен содержать таблицу с полученными и рассчитанными данными, график зависимости приведенной вязкости водно-солевого раствора полимера от концентрации хлористого натрия.
Контрольные вопросы к разделу: «Физико-химические свойства
Растворов полимеров»
1. Растворы полимеров. Виды конформаций макромолекул. Поведение макромолекул в разбавленных растворах при течении.
2. Модель слоистого течения жидкости. Понятие кинематической, динамической вязкости. Уравнение Пуазейля. Абсолютная и относительная вязкость. Характеристическая вязкость ее физический смысл. Зависимость характеристической вязкости полимеров от природа растворителя, молекулярной массы полимера. Уравнение Хаггинса.
3. Полиэлектролиты. Особенности гидродинамических свойств растворов полиэлектролитов. Уравнение Фуосса. Полиэлектролитное набухание заряженных полимеров в водно-солевых растворах и способы его устранения.
4. Определение характеристической вязкости полиэлектролитов в средах с различной ионной силой. Коэффициент полиэлектролитного набухания.
5. Ионизационное равновесие в разбавленных растворах слабых полиэлектролитов. Эффект полиэлектролитного набухания при изменении рН раствора полимера.
6. Влияние качества растворителя на поведение макромолекул в растворе. Понятие о θ-растворителе. Уравнение Штокмайера–Фиксмана.
7. Влияние молекулярной массы полимера на характеристическую вязкость полимера. Уравнение Марка-Хаувинка-Куна.
Дата добавления: 2018-06-01; просмотров: 744; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!