Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

Физическая и коллоидная химия. Методические рекомендации к лабораторные работы

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

07.09.2026

Размер:

1 Мб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Таким образом, изоэлектрическая точка – это значение рН, при котором молекула белка электронейтральна. При-

достижении изоэлектрической точки, когда кулоновское взаимодействие групп разного заряда происходит уже по всей длине цепи, молекула белка сворачивается в клубок.

Значение ИЭТ для конкретного белка определяется соотношением основных и кислотных групп в макромолекуле. Для белков различного вида эта величина неодинакова и для большинства белков меньше 7: для желатина ИЭТ равна 4,7, для казеина – 4,6, для глобулина – 5,4. В ИЭТ белок характеризуется минимальной степенью набухания и растворимостью и, кроме того, минимальной вязкостью образующихся растворов. Это связано с изменением эффективного размера макромолекул белка. В ИЭТ разноименно заряженные звенья притягиваются и сжимают молекулу. Напротив, вне ИЭТ в макромолекуле белка появляется больше одноименных зарядов, которые, отталкиваясь, распрямляют молекулу.

Денатурация − необратимая коагуляция белка, вызывае- мая, например, его нагреванием, добавлением спирта, действием световой энергии и др. Этот вид коагуляции из лиофильных коллоидов характерен только для белковых веществ. Так, необратимое изменение свойств яичного белка при его термической обработке (60–65°C) происходит в присутствии воды, тогда как сухой яичный белок не денатурируется при 100°C и даже выше.

Процесс термической денатурации белка, который характерен для белков глобулярного типа, обусловлен разрывом слабых водородных связей внутри глобулы и последующим распрямлением и вытягиванием макромолекулы. При этом вследствие изменения структуры белка изменяются и его свойства, в частности, повышается вязкость раствора и понижается растворимость полимера.

Процесс денатурации белков происходит при засолке и варке мяса и рыбы, при хлебопечении, при взбивании яичного белка со сливками и превращении его в пену, при скисании молока.

Цель работы: Определить степень набухания желатина врастворах с различными значениями рН. По минимуму степени набухания найти изоэлектрическую точку.

Оборудование: Штатив для пробирок, градуированные про-

бирки (8 шт), цилиндр на 10 мл, стеклянные палочки.

Реактивы: Желатин сухой, 0,1 М растворы уксусной кислоты и ацетата натрия.

Порядок работы:

В семь градуированных пробирок насыпают 1 см3 растертого желатина. Наливают в пробирки ацетатные буферные растворы (см. приложение к работе) в соотношениях, указанных в таблице 1. Измеряют значения рН с помощью рН-метра. Вычисляют теоретические значения рН. Через 1−1,5 часа определяют объём желатина и рассчитывают степень набухания по формуле



𝛼



(4.8)





где V0 и V – объем желатина до и после набухания.

Построить график зависимости степени набухания α от рН раствора. По минимуму кривой определяют ИЭТ.

Таблица 1.

№ пробирки 1 2 3 4 5 6 7 0,1 М СН3СООН, мл 1 2 4 5 6 8 9 0,1 М СН3СООNa, мл 9 8 6 5 4 2 1 рН

вычисленное

рН

измеренное

Объем желатина посленабухания, мл Степень набухания, α

Приложение к работе 6а.

Буферным называют раствор, способный поддерживать определенное значение рН при добавлении некоторого количества сильной кислоты или основания, а также при разбавлении.

Буферным действием обладают смеси слабых кислот и их солей с сильным основанием, слабых оснований и их солей с сильной кислотой. Значение рН буферных растворов рассчитывают по формуле:



𝑝𝐻 рК

кисл

𝑙𝑔



кисл соли

(4.9)

где рК слабой кислоты, C

= -lgK

кисл

– показатель константы диссоциации

кисл

и C

– молярные концентрации кис-

соли

лоты и соли в буферном растворе. Понятно, что значение рН

зависит от соотношения концентраций компонентов раствора и не зависит от разбавления. Если концентрации компонентов буферной смеси одинаковы, а рН изменяют соотношением объёмов, то рН можно вычислить по формуле:



𝑝𝐻 рК

кисл

𝑙𝑔



кисл

соли

(4.10)

При расчетах рН примите, что значение константы диссоциации уксусной кислоты Кд = 1,85·10-5(Т=250С).

Лабораторная работа 6б. Определение молекулярной массы полимера методом вискозиметрии.

Краткая теория:

Многие свойства ВМС, в частности способность к набуханию и растворению, прочность и эластичность зависят от молекулярной массы полимера. Высокомолекулярные соединения часто состоят из макромолекул различной молекулярной массы. Поэтому говорят о средней молекулярной мас- се того или иного полимера. Одним из наиболее распространенных методов определения молекулярной массы ВМС является вискозиметрический метод, основанный на измерении вязкости растворов ВМС различных концентраций.

Вязкость характеризует силы внутреннего трения жидкостей, то есть способность жидкости сопротивляться силе, вызывающей её течение. Она обусловлена взаимодействием молекул жидкости друг с другом и проявляется при течении жидкости.

Рис 11. Вискозиметр Оствальда

Для измерения вязкости разбавленных растворов ВМС используют метод капиллярного истечения жидкости с помощью вискозиметра Оствальда капиллярные вискозиметры представляют собой U–образные трубки, в одном из колен которых помещен капилляр. Исследуемую жидкость заливают в вискозиметр через широкую трубку 1, затем её засасывают через капилляр 2 выше метки А. Измеряют время истечения, за которое жидкость опуститься отметки А до метки В.

Определение вязкости с помощью капиллярного вискозиметра основано на законе Пуазейля, согласно которому объем жидкости V, проходящий через капилляр, прямо пропорционален времени истечения t, давлению столба жидкости р и радиусу капилляра r. Кроме того, объём жидкости

обратно пропорционален длине капилляра l и вязкости жидкости η:

𝑉





(4.11)

Отсюда абсолютная вязкость равна:



𝜂



(4.12)

При исследовании разбавленных растворов полимеров определяют обычно не абсолютную вязкость, а относительную, то есть отношение вязкости раствора полимера η к вязкости чистого растворителя η0, которое при условии, что плотности раствора и растворителя практически совпадают, равно



𝜂

отн









(4.13)





где t и t

– время истечения раствора и чистого растворителя.

Величина (η

– 1) = η

отн

показывает относительный прирост

уд

вязкости из-за введения в растворитель полимера и называется удельной вязкостью. Отношение удельной вязкости к концентрации раствора полимера ηуд/С называют приведённой вязкостью ηпр. Приведенная вязкость увеличивается при увеличении концентрации. Приведенная вязкость бесконечно разбавленного раствора называется характеристической вязкостью [η]:

[η] = limη

, C→0

пр

Характеристическую вязкость можно определить методом графической экстраполяции значений приведенной вязкости при разных концентрациях к концентрации, равной нулю. Характеристическая вязкость зависит от размеров макромолекул в растворе, природы растворителя и температуры. Зная [η] можно вычислить среднюю молекулярную массу ВМС по уравнению Марка – Куна – Хаувинка:

[η] = KM

где К – константа, характерная для полимеров одного гомологического ряда; α – константа, характеризующая гибкость макромолекул и их взаимодействие с растворителем. Для гибких макромолекул в хороших растворителях в зависимости от плотности клубков α может меняться от 0,6 до 0,8; для жестких макромолекул α = 1.

Цель работы: По результатам измерения времени течения

растворов полимера различной концентрации, определить характеристическую вязкость и рассчитать молекулярную массу полимера.

Оборудование: Вискозиметр Оствальда, секундомер, цилиндр на 10 мл, стеклянные палочки. Реактивы: Насыщенный раствор полимера, растворитель.

Внимание! Все растворы, используемые в данной работе, следует сливать в специальный слив для органических веществ.

Порядок работы:

1. В чистый вискозиметр Оствальда наливают растворитель объемом 6 мл. С помощью груши засасывают растворитель в верхний шарик до верхнего капилляра.

Определяют время истечения растворителя от верхнего до нижнего капилляра – t0. Измерения проводят не менее трех раз и берут среднее из полученных значений.

Таблица 2.

№ V

р-

полимера

ля

мл

С,% t,0C η

ηуд ηпр [η] M

отн

мл 1 6 0 2 4 2 3 3 3 4 2 4 5 0 6

2. Заменяют растворитель на раствор наименьшей концентрации и проводят измерение времени истечения раствора – t. Подобным образом определяют t для всех растворов полимера в порядке возрастания их концентрации.

3. Результаты записывают в таблицу, рассчитывают относительную, удельную и приведенную вязкость.

4. Строят график зависимости приведенной вязкости от концентрации полимера. Экстраполяцией прямой на ось ординат определяют характеристическую вязкость.

5. По уравнению Марка-Куна-Хаувинка находят молекулярную массу полимера: [η] = KMα

6. После окончания работы вискозиметр 2 – 3 раза промывают растворителем.

Вопросы к работе 6

1. Сравните свойства растворов ВМС и лиофобных коллоидных растворов.

2. Для лиофобных коллоидов характерно наличие мицелл. А каково строение частиц растворов ВМС?

3. Каковы особенности растворения ВМС? Какой процесс называют набуханием?

4. Какие факторы и как влияют на набухание ВМС?

5. Какова роль набухания в физиологии животных и растений?

6. Какие факторы вызывают денатурацию белка? Каков механизм денатурации?

7. Что называют изоэлектрической точкой белка? Какие

свойства белка резко меняются в изоэлектрическом состоянии и почему?

8. В каком из растворителей – вода, спирт, толуол, фи-

зиологический раствор – желатин будет набухать, а в каком – нет? Почему?

9. Изоэлектрическая точка миозина мышц равна 5.При каких значениях рН: 2, 5 или 7 набухание будет наименьшим?

10. При рН = 6 инсулин при электрофорезе не движется. К какому электроду инсулин будет перемещаться в растворе НСl с концентрацией 0,1 моль/л?

11. В чём заключается сущность вискозиметрическогометода определения молекулярной массы полимера?

12. Какое уравнение лежит в основе вискозиметрического метода определения молекулярной массы полимеров? Проанализируйте это уравнение.

13. Чем объясняется аномально высокая вязкость растворов ВМС?

14. Время истечения из вискозиметра 0,8%-ого раствора полимера (С

Сl-)n равно 53 с, а время истечения

5Н5

растворителя 40 с. Рассчитайте относительную, удельную и приведенную вязкости.

Глава V.

КОЛЛИГАТИВНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ

Лабораторная работа 7. Определение изотонического ко- эффициента i электролита в водном растворе методом криоскопии.

Краткая теория:

Раствором называется термодинамическая система, состоящая не менее чем из двух компонентов, любая часть которой имеет одинаковый состав и химические свойства. Наиболее простым закономерностям подчиняются идеальные растворы.

Для того, чтобы законы, выведенные для идеальных растворов, можно было использовать для растворов электролитов, вводится поправочный коэффициент – изотонический коэффициент Вант – Гоффа (i), показывающий во сколько раз изменится фактическое число частиц в растворе вследствие диссоциации.

Изотонический коэффициент определяется по уравнению

i=1+α(v-1) (5.1)

где α − степень диссоциации, v − фактическое число частиц, образующихся при диссоциации из одной молекулы электролита: для растворов электролитов i >1, для раство-

ров неэлектролитов i = 1.

Свойства идеального разбавленного раствора из нелетучего вещества в летучем растворителе при постоянной температуре определяется законом Рауля: понижение давления Δp пара растворителя над раствором нелетучего вещества по сравнению с давлением пара над чистым растворителем р0 определяется уравнением:

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 78 / 108 9 10 > Следующая >>>

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]