Коллоидная химия. Учебное пособие (лабораторный практикум)

величины π, r2,∆P,V, l будут иметь постоянные значения, следовательно, вязкость, определяемая с помощью капиллярных вискозиметров, вычисляется по времени вытекания определенного объема жидкости через капилляр.

Метод основан на измерении концентрационной зависимости вязкости растворов ПАВ с помощью стеклянного капиллярного вискозиметра типа ВПЖ-1, предназначенного для измерения вязкости прозрачных жидкостей (рис. 9.1).

рез капилляр определенного объема жидкости из измерительного резервуара.

Перед определением вязкости жидкости вискозиметр должен быть тщательно промыт и высушен.

Вискозиметр вначале необходимо промыть бензином, затем петролейным эфиром. После этого промыть водой и залить не менее чем на 5‒6 часов хромовой смесью. После этого вискозиметр промывают дистиллированной водой и сушат. Для более быстрой сушки вискозиметр можно промыть спиртом-ректификатором или ацетоном.

61

Оборудование и материалы

Вискозиметр ВПЖ-1; мерные цилиндры на 200 мл; пипетки на 10 мл; химический стакан; груша; 3 %-ный раствор желатина; 1 н. раствор роданида аммония; 1 н. раствор сульфата калия; 0,01 н. и 0,2 н. растворы соляной кислоты; 0,025 н. и 0,2 н. раствор гидроксида натрия

Указания по технике безопасности

При выполнении работы необходимо соблюдать меры предосторожности при работе со стеклом.

Указания по порядку выполнения работы

Испытуемая жидкость заливается в чистый вискозиметр через трубку (7) так, чтобы уровень ее установился между отметками М3 и М4. На концах трубок (5) и (6) надевают резиновые трубки, причем первая из них снабжена краном и резиновой грушей, вторая – краном, засасывают грушей при закрытой трубке (6) жидкость выше отметки М1 примерно до половины резервуара (4) и перекрывают кран, соединенный с трубкой (5).

Если вязкость жидкости менее 500‒1000 мм2/с, открывают кран на трубке (5) и освобождают зажим на трубке (6). При более вязких жидкостях сначала открывают трубку (6), затем трубку (5).

Далее измеряют время понижение уровня в трубке (5) от отметки М1 до отметки М2. Необходимо при этом обращать внимание на то, чтобы к моменту подхода уровня жидкости к отметке М1 в резервуаре (1) образовался висячий уровень, а в капилляре не было бы пузырьков воздуха.

Кинематическая вязкость вычисляется по среднему времени истечения жидкости:

где g – ускорение свободного падения на высоте места проведения опыта над уровнем моря (м/с2), η – кинематическая вязкость (мм2/с), K – постоянная вискозиметра (0,008153 мм2/с2), t – время истечения жидкости (с).

Ускорение свободного падения вычисляется по приближенной формуле (см/с2):

g 978,049(1 0,005288sin 0,000006sin2 2 ) 0,0003086H , (9.7)

62

где H – высота над уровнем моря, ‒ широта местности. Примем, что H = 670 м, = 45 02 с.ш.

Опыт 1. Зависимость вязкостных свойств желатина от концентрации

С помощью вискозиметра определяют время истечения дистиллированной воды, а затем растворов желатина различной концентрации. Измерения проводят не менее трех раз и рассчитывают среднее значение. Значение кинематической вязкости вычисляем по формуле 9.6. Результаты заносим в таблицу 9.1.

Таблица 9.1

Зависимость вязкостных свойств желатина от концентрации

По данным таблицы строят график зависимости η = f(C).

Опыт 2. Зависимость вязкостных свойств желатина от рН среды

Измеряем вязкость предварительно приготовленных растворов, состоящих из 15 мл 3 %-ого раствора желатина и 15 мл растворов, указанных в таблице 9.2.

Таблица 9.2

Зависимость вязкостных свойств желатина от рН среды

По данным таблицы строят график зависимости

η = f(рН).

63

Опыт 3. Определение вязкостных свойств раствора желатина в зависимости от температуры

Измеряем вязкость 0,5 %-ого раствора желатина при 0 °С. Вискозиметр, заполненный раствором желатина, помещаем в водно-ле- дяную смесь, через 20‒30 минут проводим измерение вязкости. Поместив вискозиметр в воду, нагретую до 20, 40 и 60 °С, проводим такие же измерения. Провести измерение времени истечения дистиллированной воды при этих же температурах. Полученные данные заносим в таблицу 9.3

По данным таблицы строят график зависимости

η = f(температура).

Опыт 4. Определение вязкостных свойств раствора желатина в присутствии различных электролитов

Измеряем вязкость предварительно приготовленных растворов, состоящих из 15 мл 3 %-ого раствора желатина и 15 мл растворов, указанных в таблице 9.4

64

Содержание отчета

Отчет о выполнении работы должен содержать: название и цель работы, законспектированный ход выполнения работы, заполненные таблицы, графики, наблюдения и выводы.

Контрольные вопросы

1.В чем заключается аномальная вязкость растворов ВМС?

2.Какие факторы оказывают влияние на вязкостные свойства

ВМС?

3.Почему отдельные анионы оказывают влияние на вязкость?

4.Из каких стадий складывается процесс взаимодействия ВМС с растворителем?

5.При каких условиях время истечение жидкости и вязкость раствора пропорциональны?

Литература: 1, 2, 5, 6.

65

ЛИТЕРАТУРА

1.Гельфман, М. И. Коллоидная химия : учебник для вузов / М. И. Гельфман, О. В. Ковалевич, В. П. Юстратов. ‒ 7-е изд., стер. ‒

Санкт-Петербург : Лань, 2020. ‒ 336 с. ‒ ISBN 978-5-8114-5699-4.

2.Зима, Т. М. Коллоидная химия : учебное пособие (лабораторный практикум) / Т. М. Зима. ‒ Новосибирск : Новосибирский государственный технический университет, 2017. ‒ 71 с. ‒ ISBN 978-5- 7782-3463-5.

3.Коллоидная химия: практикум по адсорбции / сост. Г. И. Остапенко. ‒ Тольятти : ТГУ, 2010. ‒ 71 с.

4.Коллоидная химия: примеры и задачи : учебное пособие / В. Ф. Марков, Т. А. Алексеева, Л. А. Брусницына, Л. Н. Маскаева ; науч. ред. В. Ф. Марков ; М-во образования и науки Рос. Федерации, Урал. федер. ун-т. – Екатеринбург : Изд-во Урал. ун-та, 2015. – 188 с. ‒ ISBN 978-5-7996-1435-5.

5.Лосева, М. А. Коллоидная химия: поверхностные явления, дисперсные системы, наноматериалы : учебное пособие / М. А. Лосева, Н. А. Расщепкина, С. Ю. Кудряшов. ‒ Самара : Самарский государственный технический университет, ЭБС АСВ, 2020. ‒ 164 с. ‒

ЭБС «IPRbooks». ‒ URL: https://www.iprbookshop.ru/105209.html

6.Малов, В. А. Коллоидная химия. Поверхностные явления и

дисперсные системы : словарь-справочник / В. А. Малов, В. Н. Наумов. ‒ Санкт-Петербург : Лань, 2020. ‒ 180 с. ‒ ISBN 978- 5-8114-4075-7.

66

Учебное издание

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ (лабораторный практикум)

Авторы-составители:

Светлана Николаевна Соловьева, Вячеслав Петрович Тимченко

Технический редактор, компьютерная верстка О. В. Черкасова

Отпечатано в Издательско-полиграфическом комплексе ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет» 355029, г. Ставрополь, пр-т Кулакова, 2

67