В этой работе необходимо определить зависимость степени набухания желатины от времени набухания. Определение степени набухания W можно производить весовым и объемным способом. В первом случае необходимо измерить вес сухой и набухшей желатины (p0 и pнаб, соответственно); по разности этих величин находят привес в граммах на 1 г сухой желатины и рассчитывают степень набухания желатины в воде и в растворе одного из электролитов - 
.
Для выполнения работы получают в лаборантской два стаканчика, две проволочки и два кусочка сухой желатины. Сначала на торзионных весах поочередно взвешивают проволочки, на которые затем подвешивают по кусочку сухой желатины, после чего снова взвешивают проволочки с желатиной и таким образом определяют массу каждого из двух кусочков сухой желатины p0 – для опыта с водой и для опыта с электролитом.
После взвешивания кусочки желатины, не снимая с проволочек, опускают каждый в свой стаканчик – один образец в воду, второй – в раствор электролита, причем зацепить проволочку за край стаканчика необходимо таким образом, чтобы вся желатина была погружена в раствор. Рекомендуется замачивать образцы с интервалом примерно в 5 минут, чтобы в дальнейшем измерения веса набухшей в воде и в электролите желатины не совпадали по времени друг с другом.
Далее через 15 минут вынимают проволочку с кусочком желатины из первого стаканчика, фильтровальной бумагой осторожно убирают излишек жидкости с поверхности желатины, не пытаясь отжимать ее, после чего взвешивают проволочку с уже набухшей желатиной. После взвешивания необходимо снова поместить образец в свой стаканчик. Через 5 минут проделывают то же самое с образцом из второго стаканчика. Полученные данные записывают в таблицы 48.1 и 48.2, соответственно. Всего необходимо выполнить по восемь измерений через каждые 15 минут для каждого образца. Работа рассчитана на два часа. По окончании работы выливают растворы из стаканчиков, проволочки возвращают в лаборантскую, желатину выбрасывают.
Набухание желатины в 0.5 M KBr. Таблица 48.1.
| Время t, мин | Вес проволоки pпр, мг | Вес проволоки и сухой желатины p1, мг | Вес сухой желатины p0 = p1-pпр, мг | Вес проволоки с набухшей желатиной p2, мг | Вес набухшей желатины pнаб = p2 – pпр, мг | Степень набухания
|
| 1.284 | ||||||
| 1.91 | ||||||
| 2.534 | ||||||
| 3.079 | ||||||
| 3.795 | ||||||
| 4.068 | ||||||
| 4.364 | ||||||
| 4.727 |
По полученным данным строят две зависимости степени набухания W от времени набухания – для набухания в воде и в растворе электролита (рис. 48.1). Следует отметить, что представленные зависимости должны иметь вид усредненной плавной кривой, исходящей из начала координат.
Набухание желатины в воде. Таблица 48.2.
| Время t, мин | Вес проволоки pпр, мг | Вес проволоки и сухой желатины p1, мг | Вес сухой желатины p0 = p1-pпр, мг | Вес проволоки с набухшей желатиной p2, мг | Вес набухшей желатины pнаб = p2 – pпр, мг | Степень набухания
|
| 228.5 | 0.442 | |||||
| 272.5 | 0.720 | |||||
| 307.5 | 0.940 | |||||
| 19.5 | 158.5 | 340.5 | 1.148 | |||
| 373.5 | 1.356 | |||||
| 398.5 | 1.514 | |||||
| 436.5 | 1.754 | |||||
| 469.5 | 1.84 |
Рис.48.1. Кривые набухания желатины в воде и 0.5 М растворе KBr.
Процесс набухания протекает как реакция первого порядка: 
, где А – постоянная, зависящая от природы полимера, W – степень набухания, 
- предельная степень набухания, 
- скорость набухания. Можно представить это уравнение в виде уравнения прямой, не проходящей через начало координат: 
, с помощью которого можно найти графически предельную степень набухания 
и константу А.
Для этого необходимо построить зависимость степени набухания W от скорости набухания 
. Для построения такого графика на кривых (рис. 48.1) выбирают точки, соответствующие времени набухания 15, 30, 45, 60, 75, 90, 105 и 120 минут, и в каждой из этих точек проводят касательные к кривым W = f(t). Используя эту касательную как гипотенузу, строят треугольники, в каждом из которых катет, соответствующий оси времени, составляет 10 минут, и вычисляют ряд значений DW и .
Результаты вычислений заносят в таблицы 48.3 и 48.4, и по этим данным строят зависимости степени набухания W от скорости набухания (рис. 48.2).
Набухание желатины в 0.5 M KBr. Таблица 48.3.
| t, мин | ||||||||
| W | 1.167 | 1.91 | 2.53 | 3.079 | 3.633 | 4.068 | 4.364 | 4.67 |
| DW | 0.333 | 0.234 | 0.202 | 0.167 | 0.133 | 0.11 | 0.1 | 0.067 |
|
| 0.066 | 0.046 | 0.040 | 0.034 | 0.026 | 0.022 | 0.020 | 0.014 |
Набухание желатины в воде. Таблица 48.4.
| t, мин | ||||||||
| W | 0.42 | 0.72 | 0.94 | 1.148 | 1.34 | 1.514 | 1.754 | 1.823 |
| DW | 0.233 | 0.183 | 0.149 | 0.133 | 0.117 | 0.110 | 0.10 | 0.083 |
|
| 0.023 | 0.018 | 0.015 | 0.013 | 0.012 | 0.011 | 0.010 | 0.008 |
По полученным точкам проводят усредненную прямую, причем экстраполяция этой прямой на ось ординат (
) даст значение , а на ось абсцисс (W = 0) – значение 
. Из определенных графически (с учетом масштаба) величин необходимо вычислить значение постоянной А. В нашем случае для набухания желатины в воде = 2.47, = 0.0265 и А = 0.0107; для набухания желатины в растворе бромида калия - = 5.7, = 0.074 и А = 0.013.
Рис.48.2. Определение констант процесса набухания А и 
.
