Лабораторная работа №2 влияние различных факторов на степень набухания высокомолекулярных соединений, тепловой эффект процесса набухания



Дата26.06.2017
өлшемі32.22 Kb.
түріЛабораторная работа

Лабораторная работа №2

ВЛИЯНИЕ РАЗЛИЧНЫХ ФАКТОРОВ НА СТЕПЕНЬ НАБУХАНИЯ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ, ТЕПЛОВОЙ ЭФФЕКТ ПРОЦЕССА НАБУХАНИЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ:


Растворение высокомолекулярных веществ с гибкими линейными молекулами, в отличие от растворения низкомолекулярных соединений, сопровождается набуханием. При набухании высокомолекулярное вещество поглощает низкомолекулярный растворитель, значительно увеличивается в массе, при этом изменяет механические свойства без потери однородности. Объем высокомолекулярного вещества при набухании может увеличиваться до 1000-1500%. Причиной набухания является то, что при растворении происходит не только диффузия молекул растворяемого вещества в растворитель, как это имеет место при растворении низкомолекулярных веществ, но, главным образом, диффузия молекул растворителя в высокомолекулярное вещество. Последнее связано с тем, что макромолекулы в обычных аморфных ВМС упакованы сравнительно неплотно и в результате теплового движения гибких цепей между ними периодически образуются весьма малые пространства, в которые могут проникать молекулы растворителя. Так как подвижность маленьких молекул растворителя во много раз больше подвижности макромолекул, сначала, главным образом, происходит диффузия молекул растворителя в полимер, что сопровождается увеличением объема последнего, и только уже затем макромолекулы, связь между которыми сильно ослабилась, отрываются от основной массы вещества и диффундируют в среду, образуя однородный истинный раствор.

Набухание далеко не всегда заканчивается растворением. Одна из причин такого явления может заключаться в том, что высокомолекулярное вещество и растворитель способны смешиваться ограниченно. Поэтому в результате набухания в системе образуются две фазы - насыщенный раствор полимера в растворителе (собственно раствор) и насыщенный раствор растворителя в полимере (гель, студень). Такое ограниченное набухание носит равновесный характер, т.е. объем набухшего до предела высокомолекулярного вещества неограниченно долго остается неизменным, если только в системе не произойдут химические изменения.

Hабухание полимера в жидкости характеризуется степенью набухания α, вычисляемой по уравнению:

α=(m-m0)/m0,

где m0 и m – навеска полимера до и после набухания.

Набухание – избирательный процесс: резина набухает в бензине и не набухает в воде; белки, желатин и другие вещества набухают в воде и водных растворах. Избирательность процесса набухания связана с наличием или отсутствием полярных групп в молекулах. Белки, обладая большим количеством полярных групп, имеют большое сродство к воде.



На процесс набухания влияет температура, добавление электролита и рH среды. Хорошо гидратирующиеся ионы электролита затрудняют процесс набухания. Минимум набухания находится в области изоэлектрической точки, по ту и другую сторону, от которой степень набухания возрастает.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: установить характер влияния электролитов и рH на степень набухания ВМС, определить тепловой эффект (поглощение, либо выделение тепла) процесса набухания.

Вопросы коллоквиума


  1. Стадии растворения ВМС.

  2. Явление набухания ВМС (ограниченное и неограниченное). Степень набухания.

  3. Лиотропный ряд, влияние электролитов на степень набухания ВМС.

  4. Как связан процесс набухания белков с рH среды?

  5. Тепловые эффекты при набухании.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ


  1. Мерные пробирки 7 шт.

  2. Стаканчик химический 1 шт.

  3. Термометр.

  4. Порошок желатина.

  5. 0,1н растворы HCl, NaOH.

  6. 0,5н растворы СH3СООH, СH3СООNa.

  7. 0,5М растворы К2SO4, КCl, КВr, КСNS.

  8. Сухой крахмал.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

а) Влияние рH на набухание


В три мерные пробирки вносят по 0,5 г порошка желатина (высота порошка 1 см). В одну пробирку наливают 8 мл 0,1н HCl, в другую – 8 мл 0,1н NaOH, а в третью – 4 мл 0,5н CH3COOH (Кд = 1,75·10-5) и 4 мл 0,5н CH3COONa. рH добавляемых растворов должен быть предварительно измерен. Содержимое пробирок перемешивают и оставляют на 1 ч (в течение этого времени растворы периодически перемешивают). По истечении 1 ч замеряют высоту набухшего геля. Объяснить наблюдаемую зависимость степени набухания желатины от рH (рHиэт желатина 4,7).

б) Влияние электролитов на набухание


В четыре пробирки насыпают по 0,5 г порошка желатины (высота порошка 1 см). В пробирки соответственно наливают по 8 мл 0,5 М растворов: K2SO4, KCl, KBr, KCNS. Содержимое пробирок оставляют на 1 ч, в течение которого производят периодическое перемешивание. Через час измеряют высоту слоя набухшей желатины. Объяснить различное влияние анионов на процесс набухания.

в) Выделение тепла при набухании


В стакане размешивают 5 мл воды (температуру воды предварительно измеряют) и 5 г сухого крахмала. Затем в смесь погружают термометр и измеряют температуру. Объяснить причины изменения температуры.


Достарыңызбен бөлісу:


©stom.tilimen.org 2019
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет