Раздел 7-8. Коллоидная химия (стр. 2 )

,

где - масса набухшего образца полимера.

Растворы полимеров во многом подобны дисперсным системам, хотя и являются молекулярными растворами. Например, они склонны к структурированию. Это сообщает им так называемую структурную вязкость, характерной особенностью которой является ее зависимость не только от концентрации раствора, но и от интенсивности движения жидкости. В связи с этим растворы полимеров характеризуются:

относительной вязкостью – ;

удельной вязкостью – ;

приведенной вязкостью – ;

характеристической вязкостью – .

где и  - вязкости испытуемого раствора и чистого растворителя, определенные при одинаковых условиях; с – концентрация раствора, выраженная в моль/, в расчете на мономерное звено («основной» моль) испытуемого полимера.

Характеристическая вязкость растворов полимеров не зависит от их концентрации и определяется природой полимера и растворителя. Поэтому ее используют при вискозиметрическом определении молярной массы М полимера:

- уравнение Штаудингера,

где и - коэффициенты, остающиеся постоянными для растворов соединений одного и того же полимергомологического ряда в данном растворителе.

Для точного определения средней молярной массы М полимеров пользуются осмометрическим методом, в основу которого положено уточненное уравнение зависимости осмотического давления (Па) от массовой концентрации полимера в растворе:

.

Примеры решения задач

Пример 1. В три колбы было налито по 100 золя . Чтобы вызвать коагуляцию золя, потребовалось в первую колбу добавить 10,5 1 н, во вторую – 65,2 0,01 н сульфата натрия, в третью – 37,0 см 0,001 н фосфата натрия. Вычислить порог коагуляции каждого электролита и определить знак заряда золя.

Решение: определяем количество мг-экв в 10,5 1 н хлорида калия: 10,5.1=10,5 мг-экв. . Общий объем раствора (золь+электролит) равен 100+10,5=110,5. Вычислим порог коагуляции (мг-экв.) для хлорида калия:

Рассчитываем пороги коагуляции для электролитов и : 62,5*0,01=0,625 мг-экв. . Порог коагуляции

  37,0*0,001=0,037 мг-экв. . Порог коагуляции

Во всех электролитах катионы одного заряда, а анионы разного заряда. Чем выше заряд иона, тем меньше порог коагуляции. Наибольшей коагулирующей способностью обладают ионы .

Следовательно, золь заряжен положительно.

Пример 2. Пороги коагуляции золя , для электролитов и соответственно равны 10,0 и 0,195 ммоль/литр золя. Во сколько раз коагулирующая способность бихромата калия больше, чем у йодида калия?

Решение: Коагулирующие способности электролитов являются величинами, обратными их порогам коагуляции.

 

Отсюда

Для золя коагулирующая способность бихромата калия больше, чем йодида в 51 раз.

Пример 3. Определите, к какому электроду должны перемещаться частицы золя, получаемого по реакции при небольшом избытке :

Решение. Потенциалопределяющими ионами в данном случае могут быть ионы SH, так как в состав агрегата входят ионы серы. В состав адсорбционного слоя могут входить ионы . Ионы образуют диффузный слой. Таким образом, схематическое строение мицеллы золя можно выразить следующей формулой:

.

Частица имеет отрицательный заряд – следовательно, электрофоретическое движение направлено к аноду.

Пример 4. Золь иодида серебра, получаемый по реакции:

,

При некотором избытке , коагулируют растворами сульфата калия и ацетата кальция. Коагулирующее действие какого электролита сильнее?

Решение: Строение мицеллы таково:

.

Ионами, образующими диффузный слой, т. е. противоионами, являются катионы . Следовательно, при сравнении коагулирующего действия необходимо сравнивать заряды катионов вводимого электролита. Так как заряд иона выше заряда иона , то в соответствии с правилом Шульце-Гарди коагулирующее действие  сильнее.

Пример 5. Константы уравнения для синтеза каучука в хлороформе таковы:

.

Определите, чему равна характеристическая вязкость образца, молекулярная масса которого .

Решение: Расчетная формула имеет следующий вид:

.

По условию задачи . Следовательно,

.

Задачи

1. Рассчитайте электрофоретическую скорость передвижения частиц золя трисульфида мышьяка по следующим данным: -потенциал частиц – 42,3 мВ, расстояние между электродами 0,4 м, внешняя разность потенциала 149 В, вязкость среды , относительная диэлектрическая проницаемость 80,1.

2. Рассчитайте -потенциал поверхности частиц бентонитовой глины по результатам электрофореза при следующих условиях: расстояние между электродами 25см, напряжение 100 В, за 15 мин частицы перемещаются на 6 мм к аноду, относительная диэлектрическая проницаемость среды 78,2 (при 298 К), вязкость  .