Получение коллоидного раствора крахмала

Цель: Изучить способы получения коллоидных растворов и их свойства.

Приборы и реактивы: 1% раствор глюкозы, 10% раствор едкого натра, 5% раствор сульфата меди, плитка, пробирка, держатель для пробирок.

Теоретические основы

Коллоидные системы относятся к дисперсным системам – системам, где одно вещество в виде частиц различной величины распределено в другом Дисперсные системы чрезвычайно многообразны; практически всякая реальная система является дисперсной. Дисперсные системы классифицируют прежде всего по размеру частиц дисперсной фазы (или степени дисперсности); кроме того, их разделяют на группы, различающиеся по природе и агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды.

Если дисперсионной средой является жидкость, а дисперсной фазой – твердые частицы, система называется взвесью или суспензией; если дисперсная фаза представляет собой капельки жидкости, то систему называют эмульсией. Эмульсии, в свою очередь, подразделяют на два типа: прямые, или "масло в воде" (когда дисперсная фаза – неполярная жидкость, а дисперсионная среда – полярная жидкость) и обратные, или "вода в масле" (когда полярная жидкость диспергирована в неполярной). Среди дисперсных систем выделяют также пены (газ диспергирован в жидкости) и пористые тела (твердая фаза, в которой диспергированы газ либо жидкость).

Порядок выполнения работы

Опыт 1. Получение коллоидного раствора крахмала  

В пробирку вносят 5-6 капель 1% раствора глюкозы, С₆Н₁₂О₆ добавляют 2-3 капли 10%  раствора едкого натра NaOH  и по каплям 5% раствора сульфата меди  CuSO₄ до образования легкой неисчезающей мути. Пробирку осторожно нагревают. Сначала появляется желтое окрашивание жидкости, а затем образуется желтый или кирпично-красный осадок. Окислителем является гидрат окиси меди, который при восстановлении постепенно переходит в гидрат закиси меди, а затем в закись меди.

 

CuSO₄ + 2 NaOH   → Cu(OH)₂ + Na₂SO₄

глюкоза + Cu(OH)₂ → продукты окисления глюкозы + 2CuOH + Н₂О

 

Опыт 2. Открытие в моносахаридах  гидроксильных групп 

В две пробирки помещают раздельно по 5-6 капель 1% растворов глюкозы и фруктозы. В обе пробирки добавляют по 2-3 капли 10% раствора едкого натра и перемешивают. Затем в каждую пробирку приливают 1 каплю 1% раствора сернокислой меди. Образуются алкоголяты меди глюкозы и фруктозы, вследствие чего появляется синее окрашивание.

Опыт 3. Кислотный гидролиз сахарозы 

В пробирку вносят 10-12 капель 1% раствора сахарозы и прибавляют 2-3 капли 10 % раствора серной кислоты. Смесь кипятят 2-3 минуты. После этого содержимое нейтрализуют по лакмусу. Записать  объяснить полученные результаты.

 

Опыт 4. Открытие гидроксильных групп в дисахаридах

 В пробирку помещают по 5-6 капель 1% раствора сахароза. Затем добавляют 2-3 капли 10 % раствора едкого натра, перемешивают и приливают по 1 капле 5% раствора сульфата меди появляется синее окрашивание в результате образования алкоголятов сахарозы.

Контрольные вопросы

1. Коллоидные растворы

2. Получение коллоидного раствора крахмала на лабораторных занятиях

Рекомендуемая литература

1. Стрепихеев А.А., Дереицкая В.А Основы высокомолекулярных соединений. - М: Химия, 1976г.

2. Торопцева Л.М., Белогородская К.В., Бондаренко В.М Лабораторный практикум по химии технологии высокомолекуляных соединений. - Л: Химия, 1972г.

 

Контрольные задания для СРС

1. Общее свойства крахмала

2. Макромолекулы  крахмала

3. Получение крахмала  в производстве

4. Химическое превращение целлюлозы

Лабораторная работа № 3

Получение резольных феноло –формальдегидных смол

Цель: Получение новолака

Приборы и реактивы: трехгорлая колба, обратный холодильник, термометр, чашка фарфоровая, водяная баня, лист жести, фенол — 9,4 г; формалин - 4 мл (4 г); НС1 - 0,1 мл.

Реакция протекает по схеме:

Теоретические основы

В процессах поликонденсации происходит объединение многих молекул в одну макромолекулу в результате химического взаимодействия между функциональными группами, которое сопровождается образованием низкомолекулярных веществ (воды, хлористого водорода, аммиака и т.д.). Пластические массы на основе фенолоформальдегидных смол обладают высокой прочностью, химической стойкостью, хорошими электроизоляционными свойствами.

Хорошо изученной реакцией этого типа является взаимодействие фенолов с альдегидами в кислой или щелочной среде. Большое влияние на свойства образующихся полимеров оказывает соотношение исходных веществ. Например, если количество формальдегида не превышает эквимолекулярного по отношению к фенолу, то образуются линейные термопластичные смолообразные олигомеры, называемые новолаками. Если фенол взят хотя бы в небольшом избытке, образуются продукты поликонденсации, называемые резолами. Резолы также плавятся и растворяются в органических растворителях, но в отличие от новолаков при нагревании переходят в неплавкое и нерастворимое состояние за счет образования пространственной структуры. Вначале образуется резитол, который не плавится и не растворяется, но может набухать в растворителях и слегка размягчается при нагревании, так как имеет небольшое число поперечных связей между молекулами. На стадии отверждения происходит образование неплавкого, нерастворимого и ненабухающего продукта поликонденсации, называемого резитом. В зависимости от поведения при повышенных температурах полимеры разделяются на термопластичные и термореактивные. Термопластичные полимеры способны к пластическому течению при повышенных температурах, а при охлаждении они затвердевают, сохраняя заданную форму. Такой цикл превращений может повторяться неоднократно. Термореактивные полимеры имеют стадию пластического течения при повышенной температуре, но при этом происходит отверждение и они переходят в неплавкое состояние. Они не способны к повторному формованию.

Другим примером реакций поликонденсации является получение амидо-формальдегидных полимеров на основе карбамида и формальдегида. При этом в зависимости от условий поликонденсации могут образовываться полиметиленкарбамиды линейного, циклолинейного и пространственного строения.

Карбамидо-формальдегидные олигомеры и полимеры широко используются в качестве клеев. Отвердитель (катализатор) может способствовать снижению температуры отверждения клея, в результате чего получается клей холодного отверждения. Холодному отверждению способствуют добавки хлорида аммония, трихлоруксусной кислоты, нефтяных сульфокислот. В водных растворах соль реагирует со свободным формальдегидом, освобождая соответствующую сильную кислоту. Это приводит к снижению рН клея и ускоряет отверждение. Наиболее достоверной реакцией отверждения является следующая реакция:

4 NН₄Сl + 6 СН₂O → (СН₂)₆N₄ + 6Н₂O + 4 НСl

Отвердитель вводят в таком количестве, чтобы получить клей с достаточной жизнеспособностью, т.е. временем, в течение которого клей сохраняет свои клеящие свойства. Жизнеспособность клея уменьшается с увеличением количества отвердителя.