Коллоидная химия: Лабораторный практикум, страница 26

4. Построить график зависимости t/f = ¦(f) и путём экстраполяции найти .

5. Вычислить коэффициент К по уравнению (7.4), подставив l = l_вак/n₂, где n₂ = 1,333, n₂ = 1,447, l_вак = 440 нм.

6. Вычислить объём глобулы по уравнению (7.12а) и средний размер глобул по уравнению (7.7).

Контрольные вопросы

1. Оптические свойства дисперсных систем.

2. Уравнение Рэлея и его анализ.

3. Границы применимости уравнения Рэлея.

4. Для определения каких свойств дисперсных систем используют уравнение Рэлея ?

5. Почему зависимость t/f от f надо экстраполировать к нулевой концентрации.

Литература

Балакирев А.А., Бабак В.Г., Дехтяренко Н.Г., Иванова И.А., Монисова Р.А. Коллоидная химия. Лабораторный практикум. Часть 2. М: ВЗИПП 1986, Лаб. работа 9.

Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. М: Химия, 1995, Глава 21.

Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М: Химия, 1975, Глава 2.

Работа № 8

Набухание высокомолекулярных соединений

Цель работы: исследование процесса набухания желатина в воде и определение кинетических параметров набухания.

Краткое теоретическое введение

Взаимодействие полимеров с растворителем обычно начинается с набухания. набуханием называют увеличение объема и веса высокомолекулярного вещества (ВМС) за счет поглощения низкомолекулярной жидкости (НМЖ) или ее паров. Причиной набухания служит различие свойств двух компонентов – ВМС и НМЖ, молекулы которых различаются по своим размерам в тысячи раз, а, следовательно, и по подвижности. В результате этого процессу растворения полимера всегда предшествует его набухание. Процесс набухания – это процесс одностороннего смешения, обусловленный большими размерами молекул ВМС.

Набухание связано с изменением структуры полимера, что приводит к значительному увеличению объема и массы образца. При этом не происходит разрыва химических связей вдоль цепи, а нарушаются более слабые межмолекулярные связи. Масса жидкости, поглощенная единицей массы полимера при данной температуре, называется степенью набухания :                 a = (m - m_o)/m_o,             (8.1)

где m_o и m - масса исходного и набухшего полимера.

Набухание может быть ограниченным и неограниченным.

Ограниченным набуханием называют процесс взаимодействия полимеров с НМЖ, характеризующийся только стадией поглощения НМЖ полимером, при этом образуются две фазы, сосуществующие друг с другом. Эти фазы разделены ясно видимой поверхностью раздела и находятся в равновесии.

При ограниченном набухании степень набухания a и значение m достигают предельной максимальной величины (кривая 1 на рис. 8.1), в этом случае система остается в состоянии геля (гели ВМС часто называют студнями). Величина степени набухания, которой соответствует появление горизонтального участка на кинетической кривой, называется максимальной, или равновесной степенью набухания и служит мерой набухания. Время ее достижения также является характеристикой процесса набухания. Примером ограниченного набухания может служить набухание желатина в холодной воде или вулканизированного каучука в бензоле.

 Следует различать ограниченное набухание линейных и сетчатых ВМС. Если в полимере имеется пространственная сетка, образованная химическими связями, то молекулярные цепи ни при каких температурах (ниже температуры разложения полимера) не могут быть отделены друг от друга. Следовательно, пространственные полимеры принципиально нерастворимы, но могут набухать, образуя гели. Ограниченное набухание линейных полимеров можно объяснить тем, что энергия взаимодействия макромолекул ВМС между собой больше энергии взаимодействия с молекулами растворителя, вследствие чего цепи друг от друга не отделяются. При определенных условиях (температуре, концентрации компонентов) набухание ограниченное, но при соответствующем изменении условий может перейти в растворение. Повышение температуры, например, способствует нарушению связей между цепными макромолекулами, и ограниченное набухание постепенно переходит в растворение. Примером служит набухание желатина в воде. Между белковыми макромолекулами желатина существуют прочные водородные связи. При комнатной температуре взаимодействие с водой не может полностью разорвать эти связи и желатин набухает ограниченно, однако при нагревании до 35 – 40 °С образуется гомогенный раствор.