МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе по коллоидной химии «Использование вискозиметрии для изучения растворов высокомолекулярных соединений»
Страница 3 из 5
и - время истечения раствора и растворителя.
Удельную вязкость можно рассчитать по формуле:
ŋ уд = (ŋ - ŋо) / ŋо ≈ ŋотн-1= / (1.7)
Отношение ŋуд/с, где с - концентрация раствора в г/100мл раствора, называется Приведённой вязкостью:
ŋ привед =ŋуд/с, (1.8)
Рассчитав для каждой концентрации приведённую вязкость, можно построить график в координатах ŋуд/с=t(c).
Если экстраполировать зависимость на нулевую концентрацию, можно определить значение Характеристической вязкости:
[ŋ] =lim (ŋуд/с) c 0 (1.9)
Это отрезок, отсекаемый на оси ординат (рис.4)
Рис.4. Зависимость приведённой вязкости растворов ВМС от концентрации.
Значение характеристической вязкости необходимо для определения молекулярной массы полимера по уравнению Марка-Хувинка:
[ŋ] =kM2 (1.10)
Где k и - константы системы полимер-растворитель при данной температуре выражает степень свёртывания и гибкость цепи. Для палочкообразных молекул 1, а для свёрнутых в глобулу 0,5. Значение констант для некоторых систем дано в приложении 1.
2.Задачи для самостоятельного решения.
1-5: Вычислите вязкость жидкости, если из капилляра длиной L и радиусом сечения она вытекает со скоростью под давлением Р.
№ задачи
|
102, м
|
103, м
|
103,м3/с
|
Р, Па
|
1
|
6,0
|
1,0
|
0,14
|
200
|
2
|
5,0
|
0,25
|
1,5
|
980
|
3
|
3,0
|
0,5
|
0,2
|
50
|
4
|
6,0
|
1,0
|
0,2
|
100
|
5
|
4,0
|
0,75
|
5,0
|
400
|
6-8: Вычислите объёмную долю частиц дисперсной фазы сферической формы в суспензии, если вязкость дисперсной фазы на указанный ниже процент больше вязкости дисперсионной среды.
№ Задачи
|
Увеличение вязкости %
|
6
|
2
|
7
|
4
|
8
|
6
|
9-12: Используя уравнение Эйнштейна, определите вязкость золя с массой и объёмной концентрацией, указанными в таблице. Частицы золя сферической формы. Плотность дисперсионной фазы золя. Дисперсионная среда имеет вязкость 10-3 Па с и плотность 1г/см3.
№ Задачи
|
Золь
|
Концентрация, %
|
, г/см3
|
, массовая
|
, объёмная
|
9
|
AqCl
|
10
|
10
|
5,56
|
10
|
Al2O3
|
8
|
8
|
4,0
|
11
|
SiO2
|
15
|
15
|
2,7
|
12
|
BaSO4
|
6
|
6
|
4,5
|
13-14:При измерении вязкости растворов полимеров в толуоле с помощью капиллярного вискозиметра получены экспериментальные данные, указанные в таблице.
Вычислите значения удельной и приведённой вязкости от концентрации, определите характеристическую вязкость и молекулярную массу полимера.
№ Задачи
|
Полимер
|
Экспериментальные данные
|
13
|
Полистирол
|
С, г/л
|
0
|
1,70
|
2,12
|
2,52
|
2,95
|
3,40
|
, с
|
97,6
|
115,6
|
120,2
|
124,5
|
129,8
|
134,9
|
14
|
1,4 цисполиизопрен
|
С, г/л
|
0
|
1,41
|
1,94
|
2,59
|
3,24
|
3,89
|
, с
|
171,5
|
216,1
|
234,0
|
257,3
|
286,6
|
308,1
|
15. Некоторое количество гептана протекает через вискозиметр за 83,9 с, а вода в тех же условиях за 2 мин. 22,1с. Найти вязкость гептана при 200 С, если
=00,9982 кг/м3, =0,6836 кг/м3
16. Плотность поглотительного масла при 500С 1045 кг/м3, а воды - 988 кг/м3. Время истечения из вискозиметра масла 2мин. 30,6 сек., а воды-14с. Вычислить вязкость масла в этих условиях, если ŋ50н20 =0,549 спз.
(1 пз =10Па с, 1 спз = 1 1,0-3Па с)
17. Чему равна вязкость раствора спирта при 220С, если он протекает через вискозиметр за 6 мин. 38 с., а вода за 1 мин. 45с.
спирта = 803кг/м3
18. Относительные вязкости ряда растворов образца полистирола в толуоле были определены при 250С с помощью вискозиметра Оствальда:
Концентрация, С2/100мл
|
0,249
|
0,499
|
0,999
|
1,998
|
|
1,355
|
1,782
|
2,879
|
6,090
|
Построен график ŋуд/с=t(c) и кривая экстраполирована к нулевой концентрации для определения характеристической вязкости. К=3,7 10-4 ; =0,62.
Найти молекулярную массу полимера.
3.Экспериментальная часть.
3.1.Определение вязкости жидкости при помощи капиллярного вискозиметра.
Цель работы: Освоить приёмы работ с капиллярными вискозиметрами разных типов.
Реактивы и оборудование: Термостат, вискозиметры, секундомер; 1% и 0,5% золь желатина или крахмала, дистиллированная вода. Прибором для измерения относительной вязкости может служить капиллярный вискозиметр (рис.5), который перед работой тщательно моют и высушивают.
Рис. 5 Устройство лабораторного вискозиметра.
Ход определения:
Для измерения времени истечения на отводную трубку (6) надевают резиновый шланг. Далее зажав пальцем колено (5) и перевернув вискозиметр, опускают колено (1) в сосуд с дистиллированной водой и засасывают её (с помощью груши, водоструйного или др. насоса) до метки М2 резервуара. Затем быстро вынимают вискозиметр из насоса и переворачивают в нормальное положение. Снимают с внешней стороны конца колена (1) избыток воды и надевают на него резиновую трубку.