Лабораториялық жұмыс. Эмульсияны алып, қасиетін зерттеу

Эмульсияны алып, қасиетін зерттеу. Ісіну

Көптеген анорганикалық және органикалық заттар ерігенде иондарға немесе молекулаларға дейін бөлшектеніп, нағыз ерітінді түзеді.

Ерімеген жағдайда ешқандай өзгеріске ұшырамай, бастапқы күйін сақтайды. Ал, үлкен молекулалы қосылыстар – полимерлердің еруінде ерекше өзгешелік бар. Полимер еріген кезде алдымен ісінеді. Ісіну –еріткіш молекулаларының үлкен молекулалы қосылыстарға енуі. Нәтижесінде полимерлердің массасы артады, көлемі ұлғаяды, бірақ формасы өзгермейді. Полимер сртуктурасына енген еріткіш молекулалары оның тармақтарын ығыстырып, ұйысып жатқан монмерлерді босаңсытады. Нәтижесінде полимер құрамындағы молекулалар тобы бір-бірінен қашықтап кең көлем алуға бейім болады. Осыған байланысты зерттеп отырған полимеріміз еріткіш молекулаларын өз бойна сіңіріп, массасын және көлемін арттырады. Полимер бойынша еріткіш молекулалары сіңірілген сайын макромолекулалардың арақашықтығы артып, соңында жеке-жеке ұсақ макромолекулаларға үзіледі де ерітінді көлемінде біркелкі таралып, нағыз гомогенді ерітінді түзеді. Ісіну шекті және шексіз болып екіге бөлінеді. Шексіз ісіну кезінде үлкен молекулалы қосылыс жеке макромолекулаларға дейін бөлшектеніп ериді де, біртекті ерітінді түзеді. Мысалы, көмірсутектерде (бензол) натурал және синтетикалық каучук, ал, ацетонда-нитроцеллюлоза шексіз ісініп ериді де, гомогенді ерітінді түзеді.

Шекті ісіну кезінде полимерлер еріткіш молекуласын бойына сіңіргенмен де жеке макромолекулаларға дейін еріп дараланбайды, яғни ерітінді түзілмейді. Бұл қасиет негізінен молекуласы торлы полимерлер үшін тән. Егер молекулалар арасындағы байланыс нашар әлсіз болса, онда шекті ісінуді системаны шамалы қыздыру арқылы шексіз ісінуге айналдыруға болады. Мысалы салқын суда желатина және агар-агар шекті ісінсе қыздырғанда шекті ісініп, біртекті гомогенді ерітінді түзіледі, ісіну процесі полимерлер үшін тән қасиет. Ісіну де еру процесі секілді еріткіштің және ерітінді үлкен молекулалары қосылыстың табиғатына байланысты. Молекулалары полярлы еріткіштерде полярлы полимерлер, ал, полярсыз еріткіштерде-полярсыз полимерлер жақсы ісінеді. Мысалы желатина полярлы полимер-молекуласы полярлы сұйықта-суда жақсы ісінеді, ал полярсыз бензолда ісінбейді. Керісінше каучук бензинде және бензолда жақсы ісініп ерісе, суда- ісінбейді ерімейді.

Ісіну жылдамдығы температураға және полимердің дисперстігіне байланысты. Температураны арттырғанда ісіну жылдамдығы артады. Полимер неғұрлым ұнтақталған болса, соғұрлым оңай ісінеді. Ісіну жылдамдығы полимердің өндіру мерзіміне де байланысты. Жаңа өндірілген полимерлер және белокты заттар тез ісінеді. Үлкен молекулалы қосылыстардың әртүрлі сұйықтарда, әр түрлі жағдайда, ісіну қабілетін сандық түрде ісіну дәрежесімен өрнектеуге болады. Ісіну дәрежесін а бір грамм полимер сіңірген сұйықтың грамм санымен анықталады. Және мына формуламен есептеледі:

·100% (13)

мұндағы m₁-полимердің ісінуге дейінгі массасы, m₂-полимердің ісінгеннен кейінгі мссасы, г.

Ісіну дәрежесін көлем арқылы да есептеуге болады:

= ·100% (14)

мұндағы V₁-полимердің ісінуге дейінгі көлемі, ал V₂-полимердің ісінгеннен кейінгі көлемі, см³.

Ісіну процесі сұйықтықтың полимерге диффузиялану жылдамдығына тәуелді болғандықтан, ісіну жылдамдығы (V = ) бірінші реттік реакцияның кинетикалық теңдеуімен анықталады.

 

= (15)

 

мұндағы m-t уақытта ісінуші зат сіңірген сұйықтықтың массасы, -сіңірілген сұйықтықтың максималды мөлшері, К – берілген система үшін тұрақты шама, ол заттың ісіну қабілетін көрсетеді. К мәнін графикалық жолмен анықтауға болады. Ол үшін (3)- теңдеуді интегралдап

 

K = (16)

теңдеуін ашамыз. t - координаттары бойынша түзу алып, оның қиылысу бұрышының тангенсін 2,3 көбейтіп К мәнін есептейді.

 

 

2-сурет.

1-жұмыс. Полимердің ісіну кинетикасын көлемдік әдіс бойынша анықтау.

Ж ұ м ы с т ы ң м а қ с а т ы: 1) үлкен молекулалы қосылыстардың сіңірген сұйықтығының массасын анықтау; 2) ісіну дәрежесін есептеу; 3) ісіну константасын график бойынша есептеу.

Ж ұ м ы с қ а к е р е к т і з а т т а р: Догаткин және ЛГУ приборлары; желатина; резинка; ксилол; секундомер.

1-тәжірибе

.Жұмыстың барысы: Догадкин приборын штативке вертикаль орналастырып (60-сурет) бюретканың жоғарғы белгісінен сәл төмен етіп, ксилол құяды. Бұл кездегі сұйықтық деңгейі Һ₀. Онан соң ұзындығы 2-3 см резинка тілігін таразыда өлшеп, жіңішке сыммен тығындағы шыны ілгекке бекітеді. Тығындағы тесікпен прибордың жоғарғы бөлігіндегі тесікті сәйкестендіріп орналастырады. Түтікке (4) резинка груша кигізіп бюреткадан ксилолды резинка тілігі толықбатқанша ығыстырады. Кранды жауып тығынды ақырын бұрап приборды қоршаған атмосферадан айырады. Онан соң 15, 30, 60, 90, 120 минут өткен кездегі бюреткадағы сұйықтық көлемін анықтайды. Ол үшін берілген уақыт өткен соң тығынды бастапқы күйге келтіріп кранды (5) ашу арқылы приборды ауамен жалғастырады. Бюреткадан Һ деңгейін анықтайды. Онан соң қайтадан грушамен бюреткадағы ксилолды резинка тілігі батқанша ығыстырып, приборды тығындап кранды бұрау арқылы сыртқы қоршаған атмосферадан ажыратады.Осы жолмен жоғарыда көрсетілген уақыт мәндерінде бес өлшеу жасайды. Жұмыс аяқталған соң прибордан резинка тілігін алып, салмағын өлшейді. Алынған мәліметтерді жазу үлгісі:

Догаткин приборы1- тығын, 2 –ілгіш, 3- жоғарғы шарик, 4-түтік, 5 – кран,

6- бюретка, 7-төменгі шарик

ЛГУ приборы. 1- үлгіні ілуге арналған стержень, 2- ашық резервуар, 3- бюретка, 4 – тұйықталған резервуар.

 

Өлшеу реті	Уақыт, мин	Сіңірілген сұйықтықтың мөлшері	Ісіну дәрежесі %
V, мл	M, г

 

1) = *100% формуласын пайдаланып, ісіну дәрежесін есептейді.

2) -(f) және lg -f(t) аралығында байланысты графикпен кескіндеп, ісіну константасын К есептейді.

2-тәжірибе. Желатинаның суда ісіну дәрежесін анықтау.

ЛГУ приборына шкаланың жоғарғы бөлігіне дейін дист. су құяды. Онан соң 2-3 г желатина өлшеп алып, приборға салады. Приборды тығындап, 2 сағат бойы қалдырады. Уақыт өткен соң приборды сақтықпен вертикаль орналастырып, сіңірілген судың көлемін анықтайды. Онан соң желатинаның ісіну дәрежесін формула бойынша есептейді.

2 -жұмыс. Әр түрлі еріткіштерде каучуктың ісінуі.

Жұмыстың мақсаты: Табиғаты әр түрлі еріткіштердің үлкен молекулалы қосылыс каучукке әсерін байқау.

Жұмысқа керекті заттар: этил спирті, сірке қышқылы, ацетон, бензол, толуол, стакандар, ұзындығы 10 см, ені 2 см болатын каучук тіліктері.

Жұмыстың барысы: 7 стакан алып біріншісіне - 50 мл дистелденген су, екіншісіне- спирт, үшіншісіне - сірке қышқылы, төртіншісіне - ацетон, бесіншісіне - бензол, алтыншысына - толуол, жетіншісіне - ксилол құяды. Онан соң еріткіштердің әрқайсысына каучук тіліктерін батырып қояды. 30 минуттан соң тіліктерді алып, өзара салыстырады. Қандай еріткіштерде каучук ісінеді, қандай еріткіштерде ісінбейтіндігін анықтайды. Еріткіш табиғатына байланысты каучуктың ісіну дәрежесі қалай өзгеретінін байқайды.

 

Бақылау сұрақтары мен есептер

1.Ісіну дегеніміз не?

2.Ісіну қандай заттарға тән қасиет? Шекті және шексіз ісіну деп нені айтамыз?

3. Үлкен молекулалы қосылыстар неліктен ісінуге бейім?

4. Заттардың ісіну дәрежесін қалай анықтауға болады?

5.Ісіну жылдамдығының констансасын графикалық жолмен қалай анықтайды?

6. Ісіну процесінің практикалық маңызы бар ма?

7. Төмендегі эксперименттік мәліметтер бойынша резинаның төртхлорлы көміртекте ісіну қисығын сызыңыздар:

 

Ісіну уақыты, мин.
Сіңірілген сұйықтың мөлшері, %

 

8.Төмендегі эксперименттік мәліметтер бойынша каучуктың этил спиртіндегі ісіну дәрежесін есептеңдер және уақыт — ісіну дәрежесі координаттары бойынша ісіну қисығын сызыңыздар.

 

Ісіну уақыты, сағат
Ісінуге дейінгі каучуктың массасы, г
Ісінген каучуктык массасы, г

 

9. 50 г каучук ісінгенде - 482 мл хлороформ сіңірілген; алынған студенның проценттік құрамын есептеңдер. Хлороформның тығыздығы 1,9г/см.

10. Ісіну процесіне ір түрлі электролиттердің әсері қандай?