19 | 08 | 2019

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ к лабораторной работе по коллоидной химии «Использование вискозиметрии для изучения растворов высокомолекулярных соединений»

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.