лб5

Министерство науки и высшего образования РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»

Кафедра химии

Лабораторная работа №5

«Изучение реологических свойств растворов ПАВ»

Выполнил:

студент группы Б-122

Мартин М.Р.

Проверил:

Пикалов Е.С.

Владимир, 2024

Теоретическая часть

Реология – это наука о деформациях и течении материальных систем. Ее задача – найти законы, описывающие поведение различных материалов под нагрузкой. Основные реологические характеристики – это вязкость, упругость и прочность.

– вязкость системы. Ее обозначение в единицах СИ или . Принимая одно из веществ за эталон, определить вязкость исследуемой жидкости можно по формуле:

где – плотность жидкости,

– время истечения жидкости.

В зависимости от поведения материалов при действии нагрузки, вызывающей деформацию различают:

1) нормальные или ньютоновские системы (жидкости); вязкость таких тел не зависит от нагрузки ( = const).

2) аномально-вязкие или структурированные системы, для которых вязкость зависит от нагрузки. Вязкость дисперсной системы может быть рассчитана по уравнения Эйнштейна:

где – вязкость дисперсной среды,

– объемная доля дисперсной фазы,

– коэффициент, учитывающий форму частиц дисперсной фазы,

Время истечения жидкости рассчитывалось с помощью капиллярного вискозиметра. Сначала измерялось время истечения через капилляр фиксированного объема дистиллированной воды, а после фиксированного объема раствора ПАВ. Измерения проводить последовательно в порядке увеличения концентрации растворов. Перед измерением для каждой новой концентрации раствора капилляр промывался исследуемым раствором.

Цель: определение вязкости и скорости течения нормальной (ньютоновской жидкости) методом капиллярного вискозиметра, измерение вязкости и скорости течении структурированной дисперсной системы (раствора ПАВ), построение реологических кривых.

Выполнение работы

1) Измеряем время истечения фиксированного объема дистиллированной воды и растворов ПАВ с различной концентрацией. Перед каждым новым раствором промываем несколько раз капилляр исследуемым раствором.

Таблица 1. Время истечения эталонной жидкости и растворов ПАВ

Концентрация растворов ПАВ	Эталонная жидкость	С1 1%	С2 2%	С3 4%
Время истечения	1 мин 30 сек 1 мин 31 сек 1 мин 30 сек	1 мин 15 сек 1 мин 15 сек 1 мин 16 сек	1 мин 53 сек 1 мин 57 сек 1 мин 54 сек	2 мин 26 сек 2 мин 25 сек 2 мин 26 сек
Среднее значение	1 мин 30 сек	1 мин 15 сек	1 мин 55 сек	2 мин 26 сек

Время истечения эталонной жидкости оказалось больше, чем время истечения раствора ПАВ с концентрацией 1% (С1), т.к. перед применением капилляра он был недостаточно хорошо промыт, а так же причина заключается в слишком большом сроке хранения растворов ПАВ, за время которого некоторые частицы в дисперсном растворе могли изменить свойства раствора и его концентрацию.

2) Определяем плотность раствора ПАВ методом взвешивания на весах/

= 5,445 г – чистый сухой пикнометр

= 11,575 г – пикнометр с дистиллированной водой

=11,595 г – пикнометр с раствором ПАВ

Уточненный объем пикнометра при :

Плотность раствора ПАВ:

3) Строим графики зависимости времени истечения от концентрации:

Рисунок 1. Зависимость времени истечения от концентрации

4) Рассчитаем вязкость растворов ПАВ.

Таблица 2. Вязкость эталонной жидкости и растворов ПАВ

Концентрация растворов	Эталонная жидкость	С1 1%	С2 2%	С3 4%
Вязкость растворов	1,005	0,8407	1,2891	1,6365

5) Определяем критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) в растворах ПАВ и строим графики зависимости вязкости от концентрации растворов ПАВ

Рисунок 2. Зависимость вязкости от концентрации растворов ПАВ

По графику ККМ = 1,75 %

6) Рассчитаем несколько значений , характеризующих процесс структурирования, используя уравнение Эйнштейна при

Построим графики зависимости φ от концентрации растворов ПАВ.

Рисунок 3. Зависимость φ от концентрации растворов ПАВ

Вывод:

Мы определили вязкости и скорости течения нормальной (ньютоновской жидкости) и структурированной дисперсной системы (раствора ПАВ), методом капиллярного вискозиметра. Мы построили график зависимости времени истечения от концентрации. Время истечения жидкости прямо пропорционально концентрации раствора. Мы определили критическую концентрацию мицеллообразования (ККМ) в растворах ПАВ, ККМ = 1,75 %. Мы построили графики зависимости φ от концентрации растворов ПАВ, зависимость оказалсь прямопропорциональная. При увеличении концентрации раствора ПАВ происходит увеличение вязкости, это объясняется тем, что при увеличении концентрации в растворе уменьшается расстояние между слоями жидкости и увеличивается сила трения, это в свою очередь вызывает повышение вязкости раствора.