Работа 12. Определение солюбилизирующей способности пав

Цель работы: Изучение процесса солюбилизации олеофильного вещества раствором ПАВ одним из описанных методов. Определение мольной солюбилизирующей способности ПАВ.

Для определения солюбилизирующей способности пользуются методами определения количества олеофильного вещества, равновесно солюбилизированного раствором ПАВ до состояния насыщения. Методы основаны на измерении некоторых величин, характер изменения которых в ходе солюбилизации позволяет зафиксировать состояние насыщенности и рассчитать либо определить непосредственно количество поглощенного в этом состоянии вещества.

Турбидиметрическое определение солюбилизации.

Метод основан на том, что при образовании насыщенного раствора углеводорода в водном растворе ПАВ избыточное количество добавки эмульгируется, в связи с чем резко возрастает мутность системы. Таким образом, точка резкого излома на кривой зависимости D = f (V) указывает объем углеводорода, который соответствует образованию насыщенного раствора.

Необходимое условие применения этого метода - достаточная разность показателей преломления углеводорода и раствора ПАВ. Если их оптические свойства близки, то эмульгирование может и не увеличить мутность .

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

Ввести в 10 конических колб емкостью 150 мл от 0 до 2 мл различных количеств бензола с интервалом 0.2 мл. Добавить по 50 мл 0.2 М раствора олеата натрия. Содержимое колб тщательно перемешать, закрыть колбы пробками и оставить на сутки (или до следующего занятия). Перед определением оптической плотности колбы встряхивают 15-20 минут в аппарате для встряхивания для лучшего эмульгирования не растворившегося углеводорода.

Измеряют оптическую плотность полученных растворов на фотоэлектроколориметре при зелёном светофильтре.

Строят график зависимости оптической плотности D от объема прибавленного углеводорода. Абсцисса точки резкого излома кривой даст объем углеводорода, поглощенного 50 мл раствора ПАВ до насыщения. Мольную солюбилизирующую способность V_Mданного раствора ПАВ рассчитывают по уравнению:

(1)

где С - концентрация ПАВ, моль/л.

Рефрактометрическое определение солюбилизации

Метод основан на том, что коэффициент рефракции раствора возрастает по мере увеличения количества коллоидно растворённого в нем углеводорода, достигая наибольшего и постоянного значения при образовании раствора, насыщенного углеводородом. На кривой зависимости показателя преломления от объема углеводорода, прибавленного к определенному количеству раствора ПАВ, n=f(V), наблюдается перегиб, свидетельствующий о достижении состояния насыщения.

Наряду с солюбилизацией происходит также частичное эмульгирование углеводорода. Поэтому по перегибу кривой n = f (V) можно лишь ориентировочно судить о количестве углеводорода, солюбилизированного раствором ПАВ при насыщении. Истинное количество коллоидно-растворенного углеводорода рассчитывают на основании известного правила аддитивности удельной рефракции по уравнению:

(2)

где V_y– объем углеводорода, солюбилизированного в данном объемеV_эраствора ПАВ определённой концентрации,

где n – показатель преломления. Индексы «p», «э», «y» относятся соответственно к полученному в результате солюбилизации раствору, исходному раствору ПАВ и чистому углеводороду.

Образование эмульсии углеводорода, как правило, не мешает определению, т. к. микрокапельки ее лишь рассеивают свет, но не влияют на показатель преломления водной фазы.

Однако в некоторых случаях избыток углеводорода создает столь высокодисперсную и устойчивую эмульсию, что ее присутствие оказывает влияние на показатель преломления. В этом случае, чтобы ускорить расслоение эмульсии, можно применять центрифугирование образцов.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ:

В конические колбы на 50 мл наливают пипеткой по 10 мл раствора ПАВ одинаковой концентрации. Из микробюретки в них вводят углеводород в количестве, постепенно возрастающем от колбы к колбе, с таким расчетом, чтобы в последнюю колбу был введён 1.5 – 2 кратный избыток его сверх ожидаемой растворимости. Так, исследуя 0.1 М раствор олеата натрия, можно ввести следующие добавки бензола (мл):

0; 0.04; 0.06; 0.08; 0.10; 0.13; 0.16; 0.20; 0.25.

Плотно закрыв колбы пробками, перемешивают содержимое вращательными движениями и оставляют при комнатной температуре на одни сутки (или до следующего занятия) для достижения равновесной солюбилизации.

Измеряют показатели преломления полученных растворов и раствора ПАВ.

Для этого 1-2 капли раствора наносят на призму рефрактометра типа Аббе и измеряют показатель преломления с точностью до 1-2·10^-4.

Получают таким образом величины n_p для разных добавок углеводорода, n_э (показатель преломления раствора, в который не добавлялся углеводород). Определяют величину n_y по графику зависимости n_p от количества прибавленного углеводорода. По формуле (2) рассчитывают объем солюбилизированного в состоянии насыщения углеводорода.

Мольную солюбилизирующую способность данного раствора ПАВ рассчитывают по уравнению (1)

ВОПРОСЫ И ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Как классифицируют поверхностно-активные вещества?

2. Чем отличаются коллоидные ПАВ от истинно растворимых? Что называется мицеллообразованием?

3. Что такое критическая концентрация мицеллообразования и каковы методы ее определения?

4. Какие факторы влияют на ККМ?

5. Охарактеризуйте поверхностные и объемные свойства растворов ПАВ.

6. Какое явление называют солюбилизацией? Чем обусловлено это явление и каково его практическое значение?

7. На чем основано практическое применение ПАВ? В чем заключается механизм моющего действия ПАВ?