Лаб журнал

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«МИРЭА – Российский технологический университет»

РТУ МИРЭА

Институт тонких химических технологий им. М.В. Ломоносова

(наименование Института)

Кафедра коллоидной химии им. С.С. Воюцкого

(наименование кафедры)

Лабораторный журнал

Студентки группы ХББО-02-16

Ивановой Елены Анатольевны

Преподаватель:

Буканова Евгения Фёдоровна

Москва, 2019

Лабораторная работа №1 (1+3)

Исследование взаимосвязи между поверхностным натяжением и адсорбцией

Цель работы: определение адсорбции и основных характеристик адсорбционного слоя на границе раствор – воздух по экспериментально найденной изотерме поверхностного натяжения.

Объект исследования: изоамиловый спирт

Метод исследования – сталагмометрический

Исследуемое вещество	Концентрация раствора с, моль/л	Число капель n (угол отрыва)					Поверхностное натяжение σ, мДж/м2
		Опр.1	Опр.2	Опр.3	Ср. значение
Вода	55,56	48	48	-	48	72,7
Изоамиловый спирт	0,03	54	53	53	53	65,8
Изоамиловый спирт	0,06	66	67	66	66	52,9
Изоамиловый спирт	0,12	78	73	80	77	45,3
Изоамиловый спирт	0,18	84	86	85	85	41,1

График 1. Изотерма поверхностного натяжения

График 2. Зависимость поверхностного натяжения от натурального логарифма концентрации раствора ПАВ

y=-0,0136x+0,0166

σ=f(lnc) => tgα=-0,0136

График 3. Изотерма адсорбции

По уравнению Шишковского:

Вывод: в ходе лабораторной работы были определены адсорбция и основные характеристики адсорбционного слоя на границе раствор ПАВ – воздух по экспериментально найденной изотерме поверхностного натяжения.

Лабораторная работа №2 (8)

Исследование адсорбции красителя из раствора на ткани

Цель работы: построение изотермы адсорбции красителя из раствора на ткани, расчет констант уравнения Ленгмюра, удельной поверхности адсорбента.

№ п/п	Сисх, г/л	D1 до адсорбции	D2 до адсорбции	Сравн, г/л	A*106, моль/г	А/с, моль/л
1	0,042	0,8	0,66	0,034	1,45	23596
2	0,021	0,42	0,32	0,016	1,07	14667
3	0,0105	0,23	0,18	0,008	0,45	18243
4	0,00525	0,13	0,095	0,003	0,42	8280
5	0,002625	0,07	0,05	0,001	0,30	3540

График 2.1. Зависимость оптической плотности D от концентрации раствора с.

№ п/п	m ткани
1	0,36
2	0,33
3	0,36
4	0,28
5	0,36

График 2.2. Изотерма адсорбции

График 2.3. Зависимость с_равн/А от с_равн

Вывод: в ходе лабораторной работы была построена изотерма адсорбции красителя из раствора на ткани, рассчитаны константы уравнения Ленгмюра и удельная поверхность адсорбции.

Лабораторная работа №3

Определение размера частиц коллоидных систем, подчиняющихся уравнению Рэлея, турбодиметрическим методом

Цель работы: определение оптической плотности латекса и вычисления глобул по уравнению Рэлея.

Объект исследования: СКС-30

Метод исследования – турбодиметрический

Разведение	D	Смасс, г/см3	Соб, см3полим см3сист	τ, см-1	τ/соб
2 на 100	0,04	1*10-4	1,08*10-4	0,092	851,9
4 на 100	0,065	2*10-4	2,15*10-4	0,1495	695,3
6 на 100	0,095	3*10-4	3,23*10-4	0,2185	674,5
10 на 100	0,16	5*10-4	5,38*10-4	0,368	684,0

τ/с_об (с_об=0) = 562

Вывод: была определена оптическая плотность латекса СКС-30 и вычислены объем и радиус глобул (по уравнению Рэлея), равные 1,94*10^-16см и 35,9 нм соответственно, т.е. латекс является представителем коллоидной химии.

Лабораторная работа №4

Получение дисперсных систем

Цель работы: получение гидрозолей различными методами; наблюдение их опалесценции и определение знака заряда частиц.

1. Получение золя берлинской лазури методом химической конденсации

1. В небольшой стакан пипеткой внесли 9 мл K₄[Fe(CN)₆] 0,025 М и прилили в недостатке (прим. 1 мл) 0,015 М раствор FeCl₃. Получили раствор зелено-синей окраски. При переносе осадка на фильтровальную бумагу произошло окрашивание бумаги в центре нанесения осадка, по краям пятно осталось бесцветным. Золь дает конус Тиндаля.

3K₄[Fe(CN)₆]+4FeCl₃= Fe₄[Fe(CN)₆]₃+12KCl

Мицелла

Ядро

{m(Fe₄[Fe(CN)₆]₃)nFe³⁺(3n-x)Cl^-}xCl^-

Агрегат

Частица

2. Аналогичную реакцию провели с 1 мл K₄[Fe(CN)₆] и избытком (прим. 9 мл) FeCl₃ (оба раствора 0,025 М). Получили раствор темно-синего цвета. При переносе осадка на фильтровальную бумагу окрашивание произошло по всей поверхности пятна нанесения. Наблюдался конус Тиндаля.

3K₄[Fe(CN)₆]+4FeCl₃= Fe₄[Fe(CN)₆]₃+12KCl

Мицелла

Ядро

{m(Fe₄[Fe(CN)₆]₃)n[Fe(CN)₆]^4-(4n-x)K⁺}xK⁺

Агрегат

Частица

Объяснение окрашивания фильтровальной бумаги: бумага имеет отрицательно-заряженную поверхность. В первом случае произошла адсорбция осадка, поскольку частица в мицелле положительно-заряженная, во втором случае произошло растекание, т.к. частица – отрицательно-заряженная.

2. Получение золя диоксида марганца методом химической конденсации

В небольшой стакан прилили 5 мл 1,5% раствора перманганата калия и разбавили до 50 мл дистиллированной водой. Затем по каплям добавили 1% раствор тиосульфата натрия. Получили бордово-красный золь, который дает конус Тиндаля.

Мицелла

Ядро

{mMnO₂nMnO^-₄(n-x) K⁺}xK⁺

Агрегат

Частица

3. Получение золя канифоли методом замены растворителя (физическая конденсация)

В стакан прилили 5 мл 2% спиртового раствора канифоли (желтое окрашивание). Туда же прилили избыток дистиллированной воды. Окраска золя изменилась на белую. Золь дает конус Тиндаля.

4. Получение золя фосфата железа методом пептизации

5 мл насыщенного раствора FeCl₃ разбавили дистиллированной водой до 50 мл. По каплям прилили 10% раствор Na₂HPO­₄. Образовался зеленовато-белесый золь фосфата железа (III), который дает конус Тиндаля.

Мицелла

Ядро

{mFePO₄n PO₄^3-(n-x)Na⁺}xNa⁺

Агрегат

Частица

5. Получение золя гексацианоферрата меди методом химической конденсации

0,5 мл 20% раствора K₄[Fe(CN)₆] разбавили до 100 мл дистиллированной водой. Туда же прилили 4 капли 10% раствора CuSO₄. Образовался красно-бурый золь, который дает конус Тиндаля.

Мицелла

Ядро

{m(Cu₂[Fe(CN)₆])nCu²⁺(n-x)SO₄^2-}x SO₄^2-

Агрегат

Частица

Лабораторная работа №5

Исследование зависимости вязкости растворов полимеров от их концентрации

Цель работы: 1) изучение зависимости вязкости от концентрации раствора полимера и сопоставление с уравнением Эйнштейна; 2) исследование зависимости вязкости от концентрации раствора и вычисление молекулярной массы полимера.

Концентрация раствора полимера с, 1/100 мл	Время истечения τ, с	ηотн	η, сП	ηуд	ηуд/с
Вода	10,5	-	-	-	-
Поливиниловый спирт, 0.75%	14,7	1,4	1,4	0,4	0,53
Поливиниловый спирт, 1%	15,7	1,5	1,5	0,5	0,5
Поливиниловый спирт, 1.5%	21,1	2	2	1	0,67
Поливиниловый спирт, 2%	24,8	2,4	2,4	1,4	0,7

Уравнение Эйнштейна:

где η₀ – вязкость дисперсной системы

α – коэффициент формы частицы

η_уд – удельная вязкость

Вывод: зависимость не подчиняется уравнению Эйнштейна из-за наличия эффекта взаимодействия между частицами.

[η]=0,38

Уравнение Марка-Куна:

а=0,63; k=5,95*10^-4

Вывод: 1. Изучили зависимость вязкости от концентрации раствора полимера и определили, что зависимость не подчиняется уравнению Эйнштейна из-за наличия эффекта взаимодействия между частицами; 2) экспериментально вычислили молекулярную массу поливинилового спирта, которая равна 28366 г/моль.

Лабораторная работа №6

Исследование кинетики ограниченного набухания полимера

Цель работы: исследование кинетики ограниченного набухания ненаполненной резины и числа набухания объемным методом.

Объект исследования: ненаполненная резина в ксилоле

Метод исследования – объемный

Начальная масса резины m₀ = 0,42 г.

Плотность резины ρ₀=0,91 г/мл

Плотность ксилола ρ₁=0,8802 г/мл

Время отсчета	Время прошедшее с начала отсчета, мин	Уровень жидкости в бюретке	Суммарное количество поглощенного растворителя					Qmax-Qτ,%		lg(Qmax-Qτ),%
			Деления бюретки	мл	г	% от массы исходного образца
9.28	0	111	0	0	0	0	102,4		2,01
	15	105	6	0,114	0,1	23.8	78,6		1,9
	30	103	8	0,152	0,13	31	71,4		1,85
	45	97	14	0,266	0,23	54,8	47,6		1,68
	60	94	17	0,323	0,28	66,7	35,7		1,55
	90	89	22	0,418	0,37	88,1	14,3		1,16
	120	85	26	0,494	0,43	102,4	0		-

m₀ = 0,42 г

m₁ = 0,43 г

ρ₀=0,91 г/мл

ρ₁=0,8802 г/мл

N=2,07

Вывод: изучена кинетика ограниченного набухания ненаполненной резины: определено число набухания, равное 2,07 и константа скорости набухания, равная 0,02 мин^-1_.