Коллоидная химия: Методические указания к выполнению лабораторных работ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра химии

КОЛЛОИДНАЯ ХИМИЯ МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

Факультет технологии и автоматизации управления в машиностроении Специальность 280202.65 – инженерная защита окружающей среды Направление подготовки бакалавра 280200.62 – защита окружающей среды

Санкт-Петербург 2006

Утверждено редакционно-издательским советом университета УДК 541.18 Коллоидная химия: Методические указания к выполнению лабораторных работ. – СПб.: СЗТУ, 2006. - 32 с. Издание соответствует требованиям государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования. В методических указаниях рассмотрены четыре лабораторные работы, охватывающие основные разделы дисциплины: «Поверхностные явления и адсорбция», «Электрокинетические явления», «Свойства растворов высокомолекулярных соединений», «Структурно-механические свойства дисперсных систем». При составлении методических указаний учтены современные теоретические разработки, результаты научных и экспериментальных исследований последних лет и пожелания специальных кафедр. Методические указания к выполнению лабораторных работ предназначены для студентов 4 курса специальности 280202.65 – «Инженерная защита окружающей среды» и направления подготовки бакалавра 280200.62 – «Защита окружающей среды». Рассмотрено на заседании кафедры химии 25 мая 2006 г., одобрено методической комиссией факультета технологии веществ и материалов 15 июня 2006 г.

Рецензенты: кафедра химии СЗТУ (И. А. Пресс, канд. хим. наук, проф.); С. Г. Изотова, канд. хим. наук, доц. кафедры физической химии СПбТИ(ТУ).

Составители: Г. С. Зенин, д-р техн. наук, проф.; В. Е. Коган, д-р хим. наук, проф.; Л. Р. Пальтиель, канд. хим. наук, доц.; Т. С. Шахпаронова, канд. хим. наук, доц. © Северо-Западный государственный заочный технический университет, 2006 2

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплине «Коллоидная химия» предназначены для студентов всех форм обучения, подготавливающихся по специальности 280202.65 – «Инженерная защита окружающей среды». Лабораторные работы, приводимые в настоящих методических указаниях, являются одним из этапов изучения дисциплины «Коллоидная химия». Их выполнение способствует обучению студентов использованию изученных теоретических положений при решении практических задач. Поверхностные явления и дисперсные системы играют решающую роль практически в любой химической технологии. Поэтому практические навыки, приобретаемые студентами в лаборатории коллоидной химии, имеют особую важность. БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 1. Фролов Ю. Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Альянс, 2004. – 464 с. 2. Фридрихсберг Д. А. Курс коллоидной химии. – СПб.: Химия, 1995. – 368 с. 3. Воюцкий С. С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1975. – 512 с. 4. Щукин Е. Д., Перцов А. В., Амелин Е. А. Коллоидная химия. – М.: Высш. шк., 2004. – 445 с. 5. Зимон А. Д., Лещенко Н. Ф. Коллоидная химия. – М.: Агар, 2001. – 320 с. 6. Гельфман М. И., Ковалевич О. В., Юстратов В. П. Коллоидная химия. – СПб.: Лань, 2003. – 336 с. 7. Практикум по коллоидной химии / Под ред. И. С. Лаврова. - М.: Высш. шк., 1983. – 216 с.

3

1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА НА УГЛЕ» 1.1. Цель работы Определение адсорбции на твердом адсорбенте из бинарных растворов; расчет адсорбции растворенного вещества по изменению состава раствора при адсорбции; построение изотермы адсорбции и анализ ее по уравнению Ленгмюра; определение величины удельной поверхности активированного угля. 1.2. Основные теоретические положения Сорбция – это изменение (как правило, увеличение) концентрации компонента либо у поверхности раздела фаз (адсорбция), либо в объеме одной из фаз (абсорбция). Адсорбция газов (паров) или компонента жидкого раствора твердым телом внешне выглядит как поглощение в объеме пор. Однако при этом не происходит внедрения сорбируемого вещества внутрь соседней фазы, а происходит лишь накопление его у поверхности, т. е. у границы раздела фаз. Адсорбция представляет собой процесс самопроизвольного перераспределения компонентов системы между поверхностным слоем и объемной фазой. Принято более плотную фазу (вещество, на поверхности которого происходит адсорбция) называть адсорбентом; а адсорбирующееся вещество (газ, пар или компонент жидкого раствора) – адсорбатом. При протекании адсорбции наблюдается снижение энергии Гиббса ( ∆G < 0 ) и уменьшение энтропии ( ∆S < 0 ) . Следовательно, исходя из известного

термодинамического соотношения ∆G = ∆H − T ∆S , энтальпия также понижается ( ∆H < 0 ) , т. е. адсорбция – экзотермический процесс. Исходя из сказанного, при повышении температуры величина адсорбции уменьшается. Для количественного описания адсорбции применяют две величины: абсолютную величину адсорбции A, измеряемую количеством вещества адсорбата или его массой в поверхностном слое, приходящимся на единицу площади поверхности или на единицу массы адсорбента, и избыточную, или гиббсовскую адсорбцию Γ , определяемую избытком вещества (компонента) в поверхностном слое по сравнению с его количеством в равном объеме объемной фазы,

4

также отнесенным к единице площади поверхности или к единице массы адсорбата, при условии отсутствия изменения адсорбата у межфазной границы. При адсорбции из газообразной фазы ее величина является функцией температуры Т и давления р, а при адсорбции из растворов – температуры Т и концентрации c. Как правило, в теории адсорбции при рассмотрении адсорбционного равновесия один из этих параметров поддерживается постоянным. Зависимость величины адсорбции от концентрации (или парциального давления) вещества при постоянной температуре называется изотермой. На рис. 1.1 приведен возможный вид изотерм адсорбции при трех температурах (T1 > T2 > T3 ) .

Рис.1.1. Изотермы адсорбции Форма изотермы адсорбции на твердых телах зависит от многих параметров: свойств адсорбента и адсорбата, взаимодействия адсорбент – адсорбат, взаимодействия молекул адсорбата между собой в жидкой или газовой фазах и в адсорбированном состоянии. В области малых концентраций или давлений, соответствующих малым заполнениям поверхности, взаимодействие между молекулами адсорбата незначительно. Зависимости A = fT ( c ) и A = fT ( p ) сводятся к простейшей форме, являющейся математическим выражением закона Генри: A = K Г c, A = K Г′ p , (1.1)

где K Г ( K Γ′ ) – константа распределения, называемая константой Генри; c концентрация адсорбата в объемной фазе; p – давление пара или газа (адсорбата), которое связано с концентрацией согласно уравнению Менделеева – Клапейрона 5

для идеального газа выражением p = cRT , т. е. K Г = K Г′ RT . Любая изотерма при малых заполнениях переходит в уравнение Генри. В области средних концентраций и давлений адсорбция хорошо описывается эмпирическим уравнением Фрейндлиха: A = Kc1/ n или A = K ′p1/ n ,

(1.2)

где K ( K ′ ) и n - константы, характерные для каждой адсорбционной системы. Аналитическим выражением изотермы мономолекулярной адсорбции в широкой области концентраций на равнодоступной поверхности является уравнение изотермы адсорбции Ленгмюра: Kp p Kc или A = A∞ , (1.3) A = A∞ 1 + Kc 1+ Kp p где K и K p – константы адсорбционного равновесия, характеризующие энергию взаимодействия адсорбата с адсорбентом (чем сильнее это взаимодействие, тем больше константа адсорбционного равновесия); A∞ – емкость адсорбционного монослоя, или число адсорбционных центров, приходящихся на единицу площади поверхности или на единицу массы адсорбента (предельная величина адсорбции при монослойном заполнении поверхности молекулами адсорбата). Характерный вид изотермы адсорбции Ленгмюра приведен на рис. 1.2.

Рис. 1.2. Изотерма адсорбции Ленгмюра При очень малых заполнениях (заполнение характеризуется степенью заполнения θ – отношением величины адсорбции A к емкости монослоя A∞ ), когда c → 0 или p → 0 , из выражений (1.3) получаем:

6

A = A∞ Kc или A = A∞ K p p .

(1.4)

Таким образом, в области малых заполнений уравнение Ленгмюра переходит в уравнение Генри (рис. 1.2, участок 1). При больших концентрациях или давлениях, когда Kc >> 1 или K p p >> 1 , из выражений (1.3) получаем:

A = A∞ ,

(1.5)

т. е. величина адсорбции перестает зависеть от давления (рис. 1.2, участок 3). В небольшом интервале концентраций (давлений), соответствующем участку 2 на рис. 1.2, адсорбция может быть приблизительно описана уравнением Фрейндлиха (1.2). Экспериментальные результаты по определению изотермы адсорбции обычно обрабатывают с помощью уравнения Ленгмюра, записанного в линейной форме: 1 1 1 1 1 1 1 1 (1.6) и = + = + A A∞ A∞ K c A A∞ A∞ K p p или c 1 1 c 1 1 c и p. = + = + A A∞ K A∞ A A∞ K p A∞

(1.7)

Линейные зависимости (1.6) и (1.7), как наглядно видно из рис. 1.3 на 1 c ⎛1⎞ примере зависимостей = f ( c ) , позволяют определить оба по= f⎜ ⎟ и A A ⎝c⎠ стоянных параметра ( A∞ и K или K p ) изотермы адсорбции.

Рис. 1.3. Изотерма адсорбции в координатах линейной формы уравнения Ленгмюра: а) – (1.6); б) – (1.7)

7

Соотношение (1.5) отвечает насыщению, когда вся поверхность адсорбента покрывается мономолекулярным слоем адсорбата. Экспериментальное определение величины A∞ позволяет рассчитать удельную поверхность адсорбента:

sуд = A∞ N A ω ,

(1.8)

где A∞ – предельная адсорбция, выражаемая количеством вещества адсорбата на единицу массы адсорбента; N A – постоянная Авогадро; ω – площадь, занимаемая одной молекулой адсорбата («посадочная площадка» молекулы адсорбата). 1.3. Проведение эксперимента и обработка полученных данных

Работа выполняется в несколько этапов: – приготовление рабочих растворов уксусной кислоты и определение их концентрации ( cк,0 , моль/л) путем титрования раствором NaOH по фенолфталеину; – проведение адсорбции из рабочих растворов уксусной кислоты углем; – определение равновесной концентрации ( cк,р , моль/л) растворов уксусной кислоты, отфильтрованных после адсорбции; – расчет величины абсолютной адсорбции (A, моль/г) уксусной кислоты

( )

из рабочих растворов на угле и построение изотермы адсорбции A = f cк,р ; – построение изотермы адсорбции в координатах линейной формы уравнения Ленгмюра

⎛ 1 1 = f ′⎜ ⎜ cк,р A ⎝

⎞ ⎟⎟ и ее анализ; ⎠

(

)

– определение величины удельной поверхности sуд , м 2 / г активированного угля. При обработке экспериментальных данных используются следующие уравнения. Концентрация рабочих растворов уксусной кислоты рассчитывается на основании соотношения cк,0Vк,0 = c0V0 , (1.9) исходя из которого

8

cк,0 =

c0V0 , Vк,0

(1.10)

где ск,0 – искомая концентрация рабочего раствора уксусной кислоты, моль/л;

Vк,0 – объем титруемой пробы рабочего раствора уксусной кислоты (0,01 л);

c0 – концентрация раствора NaOH, используемая для титрования (0,2 моль/л); V0 – объем раствора NaOH, пошедшего на титрование, л. Равновесная концентрация растворов уксусной кислоты, отфильтрованных после адсорбции, рассчитывается на основании соотношения cк,рVк,р = c0V0 , (1.11) исходя из которого cк,р =

c0V0 , Vк,р

(1.12)

где ск,р – искомая равновесная концентрация раствора уксусной кислоты, отфильтрованного после адсорбции, моль/л; c0 – концентрация раствора NaOH, используемого для титрования (0,2 моль/л); V0 – объем раствора NaOH, пошедшего на титрование, л; Vк,р – объем титруемой пробы раствора уксусной кислоты, отфильтрованного после адсорбции (0,01 л). При использовании пористых адсорбентов величины абсолютной адсорбции A и гиббсовской адсорбции Γ становятся практически равными. Поэтому для расчета величины адсорбции справедливо соотношение:

(

)

cк,0 − cк,р V n , (1.13) = m m где A – абсолютная адсорбция, моль/г; n – количество вещества адсорбированной уксусной кислоты, моль; m – масса адсорбента – активированного угля A=

(5 г);

n – удельная адсорбция, моль/г; cк,0 – концентрация рабочего раствора m

уксусной кислоты, моль/л [рассчитана по формуле (1.10)]; ск,р – равновесная концентрация раствора уксусной кислоты, отфильтрованного после адсорбции, моль/л [рассчитана по формуле (1.12)]; V – объем рабочего раствора уксусной кислоты, из которого проведена адсорбция (0,05 л). Линейная форма уравнения изотермы адсорбции Ленгмюра применительно к рассматриваемому эксперименту аналогична уравнению (1.6): 1 1 1 1 . (1.14) = + A A∞ A∞ K cк,р 9

При соответствии опытных данных уравнению изотермы адсорбции Ленгмюра зависимость

⎛ 1 1 = f ′⎜ ⎜ cк,р A ⎝

⎞ ⎟⎟ линейна, что позволяет определить A∞ и K ⎠

(см. рис. 1.3, а). Величина удельной поверхности активированного угля (м2/г) определяется уравнением (1.8), в котором площадь, приходящаяся на одну молекулу уксусной кислоты в мономолекулярном слое, ω = 0,21·10–18 м2. Из исходного раствора уксусной кислоты с концентрацией 2 моль/л методом последовательного разбавления вдвое готовят пять рабочих растворов по 0,1 л каждого. Приготовление растворов осуществляют в мерной колбе на 100 мл, в которую с помощью бюретки наливается необходимое количество кислоты (50 мл, 25 мл, 12,5 мл, 6,25 мл, 3,125 мл соответственно для первого, второго, третьего, четвертого и пятого рабочих растворов), доводят дистиллированной водой объем раствора до метки и перемешивают. Мерная колба перед приготовлением каждого следующего рабочего раствора ополаскивается водой. Полученные рабочие растворы переливаются в соответствующую колбу, помеченную белой точкой. Для определения концентрации полученных рабочих растворов из них отбирают пробы по 0,01 л ( Vк,0 = 0,01 л), добавляют по 0,04 л дистиллированной воды и титруют с помощью бюретки на 25 мл раствором NaOH с концентрацией c0 = 0,2 моль/л (индикатор фенолфталеин, 2 – 3 капли). Результаты титрования и расчета концентрации рабочих растворов уксусной кислоты по выражению (1.10) сводят в таблицу по форме 1.1. Форма 1.1 Результаты титрования и расчета концентрации рабочих растворов уксусной кислоты Объем раствора NaOH, пошед- Концентрация рабочего раствора Номер CH3COOH cк,0 , моль/л шего на титрование, V0 , л раствора 1 2 3 4 5 В пять сухих конических колб, помеченных черной точкой, отвешивают по 5 г активированного угля и помещают в сушильный шкаф на 20 – 30 мин. 10

Затем в каждую из этих колб вливают по 0,05 л соответствующего рабочего раствора. Колбы неплотно закрывают пробками и встряхивают в течение 20 мин. Далее растворы отфильтровывают через складчатый бумажный фильтр с сухой воронкой: первые порции фильтрата (0,002 – 0,005 л) – в колбу для сливов, остальное – в соответствующие сухие конические колбы, помеченные красной точкой. Для определения равновесной концентрации растворов уксусной кислоты, отфильтрованных после адсорбции, отбирают пробы по 0,01 л ( Vк,р = = 0,01 л), разбавляют их до 0,05 л дистиллированной водой и титруют с помощью бюретки на 25 мл раствором NaOH с концентрацией c0 = 0,2 моль/л (индикатор фенолфталеин, 2 – 3 капли). Результаты титрования и расчета [по уравнению (1.12)] равновесной концентрации растворов уксусной кислоты, отфильтрованных после адсорбции, сводят в таблицу по форме 1.2. Форма 1.2 Результаты титрования и расчета равновесной концентрации растворов уксусной кислоты, отфильтрованных после адсорбции Концентрация раствора Объем раствора NaOH, пошедНомер CH3COOH, отфильтрованного шего на титрование, V0 , л раствора после адсорбции, cк,р , моль/л 1 2 3 4 5 Экспериментальные данные и расчетные величины, необходимые для по-

( )

строения изотермы адсорбции A = f cк,р и изотермы адсорбции в координатах линейной формы уравнения Ленгмюра (1.14) сводят в таблицу по форме 1.3. По данным таблицы по форме 1.3 строят графики зависимостей ⎛ 1 ⎞ 1 = f ′⎜ . По их характеру делают вывод о соответствии или ⎜ cк,р ⎟⎟ A ⎝ ⎠ несоответствии опытных данных уравнению Ленгмюра (1.14). При соответствии полученных результатов уравнению Ленгмюра рассчитывают емкость монослоя A∞ и константу адсорбционного равновесия K (см.

( )

A = f cк,р и

рис. 1.3, а). 11

Форма 1.3 Экспериментальные данные и расчетные величины, необходимые для построения изотермы адсорбции Объем Концентрация АбсолютКонценраствора раствора ная адНомер трация 1 CH3COOH, от- CH3COOH, Масса сорбция 1 , , экспе- рабочего фильтрованного из которо- адсорc A А, моль/г к,р раствора го прове- бента рипосле [расчет по г/моль л/моль COOH CH 3 дена адm, г мента адсорбции, выражению cк,0 , моль/л сорбция, cк,р , моль/л (1.13)] V, л 1 0,05 5 2

0,05

5

3

0,05

5

4

0,05

5

5

0,05

5

По выражению (1.8) определяют величину удельной поверхности адсорбента (активированного угля). 1.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать: – цель работы; – краткое содержание работы; – уравнения и расчетные формулы с объяснением всех буквенных обозначений и размерностей; – таблицы экспериментальных и расчетных величин; – графики изотермы адсорбции уксусной кислоты активированным углем ⎛ 1 ⎞ 1 = f ′⎜ ; ⎜ cк,р ⎟⎟ A ⎝ ⎠ – результаты расчета значений константы адсорбционного равновесия (K, л/моль), емкости адсорбционного монослоя (А∞, моль/г) и величины удельной поверхности адсорбента ( sуд , м2/г).

( )

в виде зависимостей A = f cк,р и

12

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАКА ЗАРЯДА КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА» 2.1. Цель работы

Приготовление коллоидного раствора диоксида марганца методом химической конденсации. Определение знака заряда коллоидных частиц. 2.2. Основные теоретические положения

Возникновение двойного электрического слоя (д. э. с.) на межфазных поверхностях, как и адсорбция, является результатом взаимодействия соприкасающихся фаз благодаря избыточной поверхностной энергии. Стремление гетерогенной системы к уменьшению поверхностной энергии вызывает определенное ориентирование полярных молекул и ионов в поверхностном слое, в результате чего соприкасающиеся фазы приобретают заряды противоположного знака, но равные по величине. Причины возникновения заряда могут быть различными. Во-первых, возможна диссоциация соединений, входящих в состав поверхностного слоя, например ионизация молекул кремниевой кислоты на поверхности частиц кремнезема SiO2 (стекло, кварц и т. д.) в воде, сопровождающаяся переходом в раствор ионов водорода или катионов, входящих в состав стекла. Вовторых, на поверхности твердой фазы может происходить адсорбция ионов электролита из раствора. При этом преимущественно адсорбируются ионы, входящие в состав твердой фазы или изоморфные с ними. Например, на поверхности частиц золя хлорида серебра AgCl в присутствии нитрата серебра AgNО3 преимущественно адсорбируются ионы Ag+, а в присутствии в растворе галогенидов металлов – галогенид-ионы. Оба явления – и диссоциация поверхностных соединений, и адсорбция ионов из раствора – приводят к образованию на поверхности электрического заряда. Ионы, обусловливающие заряд поверхности, носят название «потенциалопределяющие ионы». Заряд поверхности компенсируется благодаря концентрированию вблизи поверхности ионов противоположного знака, называемых «противоионами». В целом д. э. с. электронейтрален. Согласно современным представлениям некоторое количество противоионов прочно связано с твердой поверхностью в результате действия как электрических, так и адсорбционных сил и образует так называемый слой Гельмгольца (адсорбционный слой). Остальные противоионы благодаря тепловому 13

движению и взаимному отталкиванию находятся на большом расстоянии от поверхности, образуя так называемый диффузный слой Гуи, удерживаемый у поверхности только электростатическими силами. Таким образом, д. э. с. состоит из заряженной поверхности с потенциалом φ0 и противоположно заряженной части слоя, в котором находятся противоионы (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Строение двойного электрического слоя Поверхностный потенциал частицы определяется свойствами поверхности (величиной стандартного электродного потенциала) и концентрацией электролита и рассчитывается по уравнению Нернста. Установлено, что потенциал в адсорбированном слое при увеличении расстояния от слоя потенциалопределяющих ионов снижается до потенциала диффузного слоя ϕδ , называе-

мого также штерновским потенциалом, линейно, а затем (в самом диффузном слое) по экспоненте. При этом за толщину диффузного слоя λ принято расстояние, на котором потенциал диффузного слоя ϕδ уменьшается в e раз (т. е. в 2,718… раз). При относительном смещении фаз (независимо от причин его вызывающих) происходит разрыв д. э. с. по плоскости скольжения (рис. 2.1, штрихпунктирная линия). Плоскость скольжения обычно проходит вблизи границы адсорбционного и диффузного слоев и часть ионов последнего остается в дисперсионной среде. Потенциал, возникающий на плоскости скольжения при отрыве 14

ионов диффузного слоя от твердой фазы, носит название электрокинетического потенциала или ζ -(дзета-) потенциала (см. рис. 2.l). При изменении концентрации электролита в д. э. с. изменяется соотношение между влияниями адсорбционного и электростатического притяжений и влиянием диффузии, определяющими распределение ионов в наружной обкладке д. э. с. При увеличении концентрации противоионов в растворе д. э. с. сжимается, диффузия противоионов в раствор уменьшается, так как уменьшается разность концентраций между адсорбционным слоем и раствором. Соответственно уменьшается число противоионов в диффузном слое и увеличивается число противоионов в адсорбционном слое. При этом полный потенциал поверхности φ0 изменяется незначительно. Толщина д. э. с. уменьшается. Такое изменение д. э. с. с увеличением концентрации приводит к уменьшению ζ -потенциала. При увеличении заряда противоионов (при одинаковой концентрации электролита) вследствие их более сильной поляризуемости и адсорбируемости также происходит уменьшение толщины д. э. с. При увеличении размера ионов одинакового заряда (например, в пределах одной группы Периодической системы элементов) эффект сжатия д. э. с. усиливается. По значению электрокинетического потенциала ионы с одинаковым зарядом располагаются в так называемые лиотропные ряды: Li+ > Na+ > K+ > Rb+ > Cs+; Mg2+ > Ca2+ > Sr2+ > Ba2+. В этих рядах слева направо растет радиус иона, его способность поляризоваться в электрическом поле, а следовательно, и адсорбироваться. Одновременно с увеличением радиуса уменьшается способность ионов к гидратации, уменьшается объем гидратированного иона. Соответственно в этих рядах возрастает влияние присутствия этих ионов в растворе на строение д. э. с. Явления, связанные с взаимодействием электрического поля с зарядом жидкости или с поверхностным зарядом диспергированных частиц твердого тела, называются электрокинетическими. Различают электрокинетические явления двух видов: в одних случаях относительное смещение фаз вызывается внешним электрическим полем – электроосмос и электрофорез, в других, напротив, относительное смещение фаз приводит к проявлению разности потенциалов – потенциал течения и потенциал седиментации. Электроосмосом называют явление перемещения жидкости в пористых телах под действием электрического поля. Электроосмос можно наблюдать в сосуде, в котором дисперсионная среда (раствор электролита) разделена пористой перегородкой. Под действием электрического поля жидкость перете-

15

кает сквозь диафрагму из одной части сосуда в другую, при этом можно наблюдать изменение уровней жидкости. Выражение, связывающее электрокинетический потенциал с постоянной линейной скоростью течения жидкости относительно мембраны, называется уравнением Гельмгольца – Смолуховского: η u0 ζ= , (2.1) ε0 εE где η – вязкость среды, Па⋅с; u0 – линейная скорость течения, м/с; Е – напряженность внешнего электрического поля, В/м; ε – относительная диэлектрическая проницаемость среды; ε0 = 8,85⋅10–12 Ф/м – электрическая постоянная. Входящее в выражение (2.1) соотношение u0 / E называется электроосмотической подвижностью uэо и измеряется в м2/(с·В). Электроосмотическую линейную скорость в выражении (2.1) удобнее заменить на объемную скорость течения жидкости v , м3/с v = u0 s , (2.2)

где s – площадь поперечного сечения всех капилляров в пористой мембране. При этом следует понимать что, исходя из самого термина «объемная скорость течения жидкости», ее практически можно определить по выражению v =V /τ. (2.3) С учетом закона Ома уравнение Гельмгольца – Смолуховского (2.1) легко преобразуется к виду: ηæv ζ= , (2.4) ε0 εI где æ – удельная электрическая проводимость, См/м; I- сила тока, А. Уравнение (2.4) позволяет по экспериментально определяемым значениям величин v , æ , η, I рассчитать электрокинетический потенциал. Необходимо отметить, что уравнения (2.1) и (2.4) справедливы для случая, когда радиус капилляра гораздо больше толщины д. э. с. Если же размеры капилляра сопоставимы с толщиной д. э. с. (это имеет место в микропористых системах), то необходимо вводить поправку на поверхностную проводимость. Соотношения (2.1) и (2.4) справедливы и для единого цилиндрического капилляра, и для системы капилляров различной формы, поскольку в них не включены геометрические параметры капилляров. Электрофорезом называют движение частиц дисперсной фазы относительно дисперсионной среды под действием внешнего электрического поля. Экспериментально электрофорез обнаруживают по выделению на одном 16

из электродов (или около него) дисперсной фазы или по смещению границы раздела коллоидный раствор – дисперсионная среда к одному из электродов. Уравнение Гельмгольца – Смолуховского (2.1), приведенное для случая электроосмоса, справедливо и для электрофореза. Отличие состоит только в выбранной системе координат. Если при электроосмосе движется жидкость относительно твердого тела, то при электрофорезе, наоборот, частицы движутся относительно жидкой среды. Отношение u0/Е при электрофорезе называют электрофоретической подвижностью uэф. Как и электроосмотическая подвижность, она измеряется в м2/(с·В). Для расчета ζ - потенциала (В) на частицах, находящихся в разбавленных водных растворах при 20 °С, можно пользоваться простым соотношением: ζ = 1,46⋅106 uэф. (2.5) Строение дисперсных частиц определяется наличием д. э. с. на их поверхности. В качестве примера рассмотрим образование коллоидного раствора AgCl при избытке KCl. При добавлении небольшого количества раствора AgNO3 к раствору KCl образуются твердые частицы AgCl и на их поверхности могут адсорбироваться имеющиеся в растворе ионы K+, Cl−, NO3−. Согласно правилу Фаянса – Панета, на поверхности кристалла преимущественно адсорбируются ионы, образующие с ионами агрегата изоморфные кристаллу соединения, способные достраивать кристаллическую решетку. Такому условию среди перечисленных ионов отвечают ионы Cl−, преимущественная адсорбция которых на поверхности агрегата сообщает образующемуся ядру [AgCl]mnCl− отрицательный заряд. Ионы Cl− – потенциалопределяющие ионы. Нейтрализация заряженного ядра достигается электростатическим притяжением и адсорбцией свободных, противоположно заряженных ионов (противоионов), в данном случае катионов K+. Обусловленное диффузией стремление к выравниванию концентрации ионов K+ по всему объему раствора приводит к частичному отдалению ионов K+ от заряженной поверхности. В результате прочно связанной с поверхностью оказывается только часть противоионов (n-x)K+. Они образуют так называемый адсорбционный слой. Ядро с адсорбционным слоем называют гранулой (коллоидной частицей или просто частицей). Недостающее до полной нейтрализации частицы количество противоионов xK+ образует внешний диффузный слой. Полностью нейтрализованную частицу называют мицеллой. Для рассмотренного случая формула мицеллы записывается следующим образом:

17

Противоионы, входящие в адсорбционную и диффузную части д. э. с., различаются по своему поведению во внешнем электрическом поле. Ионы адсорбционного слоя, прочно связанные с частицей, вместе с нею совершают направленное движение к положительному электроду. Ионы диффузного слоя под влиянием внешнего электрического поля движутся к противоположно заряженному (отрицательному) электроду. Движущаяся в электрическом поле частица имеет заряд (-x). Изменение строения д. э. с. приводит к изменению стабильности коллоидных растворов. При увеличении концентрации электролитов д. э. с. сжимается; «действующий» заряд частицы, т. е. заряд, проявляемый частицей при движении в электрическом поле, уменьшается, и в системе наблюдается коагуляция. При этом главную роль играют ионы, заряженные одноименно с противоионами, и влияние их тем сильнее, чем выше их адсорбционная способность (больше заряд, размер, поляризуемость). 2.3. Проведение эксперимента и обработка полученных данных

Для электрофоретического определения знака заряда коллоидных частиц по направлению их движения применяют прибор, изображенный на рис. 2.2.

18

Рис. 2.2. Прибор для электрофоретического определения знака заряда коллоидных частиц Прибор представляет собой U-образную трубку, к нижней части которой припаяна узкая стеклянная трубочка с воронкой и краном. Для определения знака заряда частицы полученного золя последовательно проводят следующие операции: – при открытом кране пипеткой медленно по стенке в воронку наливают небольшое количество коллоидного раствора так, чтобы вытеснить воздух из нижней части трубки и крана и заполнить их коллоидным раствором (после заливки уровень коллоидного раствора должен быть на 2 – 5 мм выше крана); затем закрывают кран и доливают в узкую трубку и в воронку коллоидный раствор; – в оба колена U-образной трубки с помощью пипетки аккуратно наливают 5 – 10 мл дистиллированной воды; при заполнении прибора необходимо внимательно следить за тем, чтобы в нем не оставалось пузырьков воздуха; – тщательно промытые электроды опускают в оба колена U-образной трубки, закрепляя их на высоте около одной трети от ее верхнего края (3 – 4 см); затем подключают электроды к источнику постоянного тока, отмечая знак электродов; – медленно приоткрывая кран, вводят коллоидный раствор в U-образную трубку; граница раздела вода – коллоидный раствор при этом должна быть четкой; когда расстояние между электродами и границей раздела становится 5 – 15 см, кран закрывают и включают источник постоянного тока; вследствие перемещения коллоидных частиц к одному из электродов граница раздела колло19

идный раствор – вода поднимается в одном колене и опускается в другом. Если перемещение границы недостаточно хорошо заметно, следует опустить электроды в коллоидный раствор и наблюдать за коагуляцией. Получение золя диоксида марганца относится к конденсированному методу образования дисперсных систем и связано с выделением новой фазы из гомогенной системы, находящейся в метастабильном состоянии. Золь диоксида марганца для эксперимента готовят путем восстановления перманганата калия тиосульфатом натрия в нейтральной среде. Для этого 5 мл 1,5% раствора KMnO4 разбавляют дистиллированной водой до 50 мл. В разбавленный раствор вводят по каплям 1,5 – 2 мл 1% раствора Na2S2O3. Вишневокрасный золь диоксида марганца образуется по реакции, уравнение которой 8KMNO 4 + 3Na 2S2 O3 + H 2 O → 8MnO 2 + 4K 2SO 4 + 2Na 2SO 4 + 2NaOH. 2.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать: – цель работы; – краткое содержание работы; – методику приготовления золя диоксида марганца и уравнение химической реакции; – схему прибора для определения знака заряда с указанием стрелкой направления движения коллоидных частиц; – вывод о знаке заряда коллоидных частиц; – формулу мицеллы. 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ БЕЛКА» 3.1. Цель работы

Изучение свойств растворов полиэлектролитов.

20

3.2. Основные теоретические положения Полиэлектролитами называются высокомолекулярные соединения (ВМС), способные в растворе диссоциировать с образованием высокомолекулярного иона. Важнейшими представителями полиэлектролитов являются белки. Молекулы белков построены на основе аминокислот и содержат оснóвные группы –HONH3 и кислотные группы –COOH. В общем виде формулу белков можно представить как НОNH3–R–СООН, где R – достаточно длинный углеводородный радикал. В кислой среде (например НС1) подавлена ионизация карбоксильных групп и белок ведет себя как слабое основание: НОNH3–R–СООН + Н+ → +NH3–R–COOH + Н2О. Молекула при этом приобретает положительный заряд. Так как между одноименно заряженными группами, разбросанными по всей длине молекулы, действуют силы отталкивания, цепная молекула белка в кислой среде будет стремиться развернуться. Однако при большом избытке НС1 из-за высокого содержания хлорид-ионов степень ионизации соединения ClNH3-.R-COOH будет понижаться и молекула снова свернется в более плотный клубок. В щелочной среде (например NaOH) из-за большого количества гидроксид-ионов, подавлена ионизация групп HONН3+ и белок ведет себя как слабая кислота: HONH3-R-СООН +ОН– → HONH3-R-COO– + Н20. Молекула при этом приобретает отрицательный заряд. И в этом случае цепная молекула стремится развернуться вследствие электростатического отталкивания групп СОО–. Однако при большом избытке щелочи из-за высокого содержания ионов Na+ заряд будет уменьшаться и молекула будет находиться в форме клубка. Таким образом, как в кислой, так и в щелочной среде молекулы белка обладают нескомпенсированным зарядом разного знака. Регулируя рН белкового раствора, можно добиться перевода белка в изоэлектрическое состояние. Изоэлектрическим состоянием белка называется состояние белковой молекулы, при котором ее положительные и отрицательные заряды взаимно скомпенсированы. Молекулу белка в изоэлектрическом состоянии мож-

21

но считать нейтральной, хотя в ней имеются ионизированные группы. Условно молекулу белка в изоэлектрическом состоянии можно изобразить как + NН3–R–СОО–. Изоэлектрическая точка белка (ИТБ) – это значение рН, при котором белок переходит в изоэлектрическое состояние. Так как белок обычно является более сильной кислотой, чем основанием, то его ИТБ лежит при рН < 7. Иначе говоря, для достижения изоэлектрического состояния в растворе должен находиться некоторый избыток кислоты для подавления ионизации кислотных групп. Так как в ИТБ число ионизированных оснóвных и кислотных групп одинаково, гибкая макромолекула сворачивается в клубок. При этом происходит вытеснение сольватированного растворителя, и белковое соединение выпадает в осадок. Практически все свойства растворов белков проходят через экстремальные значения в изоэлектрическом состоянии: осмотическое давление и вязкость в изоэлектрической точке (ИЭТ) минимальны и сильно возрастают в кислой и щелочной средах вследствие возрастания асимметрии молекул. Минимальна также способность вещества к набуханию, оптическая плотность раствора в ИЭТ максимальна. Изучение всех этих свойств используется для определения ИТБ. 3.3. Проведение эксперимента и обработка полученных данных

Для приготовления исходного раствора в качестве белка берут казеин, который тщательно растирают в ступке до состояния пудры. Затем отвешивают на аналитических весах навеску по указанию преподавателя (около 0,2 г), высыпают ее в мерную колбу на 50 мл и приливают 5 мл 1М раствора ацетата натрия. Затем в колбу добавляют 30 – 40 мл дистиллированной воды. Колбу нагревают на водяной бане до температуры, не превышающей 70 °С (колба не должна касаться дна водяной бани), и при периодическом сильном встряхивании растворяют казеин. Раствор охлаждают до комнатной температуры, после чего в мерную колбу добавляют дистиллированной воды до метки. Полученный раствор может быть слегка мутным, но не должен содержать хлопьев и осадка. В четыре стакана наливают воду и уксусную кислоту в количествах, указанных в таблице, а затем по 5 мл раствора казеина. Через 10 мин отмечают, в каких колбах произошла коагуляция. В строке таблицы «наблюдения» делаются пометки: «раствор прозрачный», «раствор мутный», «небольшой осадок», «выпадение осадка». 22

Производят измерение pH всех растворов на pH-метре (для этого необходимо пользоваться инструкцией, находящейся на лабораторном столе). Полученные значения pH заносят в таблицу и делают вывод о pH, при котором наблюдается изоэлектрическая точка. Таблица Составы растворов, результаты наблюдений и измерений Номер пробы 1 2 3 4 H2O, мл 42,0 40,0 35,0 5,0 0,1М раствор 9,0 0 0 0 CH3COOH, мл 0,01М раствор 0 5,0 10,0 40,0 CH3COOH, мл Раствор казеина, мл 5,0 5,0 5,0 5,0 Наблюдения pH 3.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать: – цель работы; –краткое содержание работы; – результаты наблюдений; – значения pH; – вывод о значении pH, при котором наблюдается изоэлектрическая точка. 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ВЯЗКОСТЬ РАСТВОРОВ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПОЛИМЕРОВ ПО ВЯЗКОСТИ ИХ РАСТВОРОВ» 4.1. Цель работы

Определение вязкости растворов ВМС различной концентрации и расчет его молекулярной массы по уравнению Марка – Куна – Хаувинка.

23

4.2. Основные теоретические положения

Основы теории вязкости разбавленных лиозолей (суспензий) были заложены Эйнштейном. Он исходил из гидродинамических уравнений для макроскопических твердых сферических частиц, которые при сдвиге приобретают дополнительное вращательное движение. Рассеяние энергии при этом является причиной возрастания вязкости. Эйнштейном была установлена связь между вязкостью дисперсной системы η и объемной долей дисперсной фазы ϕ : η = η0 (1 + 2,5ϕ ) ,

(4.1)

где η0 — вязкость дисперсионной среды. При выводе этого уравнения предполагалось, что система несжимаема, отсутствуют скольжение между частицами и жидкостью, турбулентность и взаимодействие между частицами. Неоднократные экспериментальные проверки уравнения Эйнштейна в основном подтвердили его справедливость. Было установлено, что коэффициент при ϕ зависит от формы частиц. Поэтому уравнению Эйнштейна можно придать более общий вид: η = η0 (1 + αϕ ) ,

(4.2)

где α – коэффициент, зависящий от формы частиц дисперсной фазы. Из теории Эйнштейна следует, что разбавленные и устойчивые дисперсные системы являются ньютоновскими жидкостями, что их вязкость линейно связана с объемной долей дисперсной фазы и не зависит от дисперсности. Теория Эйнштейна была использована Штаудингером для установления формулы вязкости разбавленных растворов полимеров. Вязкость растворов ВМС при идентичных условиях (одинаковый состав, равная концентрация и температура) может быть переменной. Поэтому ее сопоставляют с вязкостью чистого растворителя. Для характеристик связи между вязкостью дисперсной системы η и вязкостью дисперсионной среды η0 используют ряд величин. Относительную вязкость ηот можно определить по времени истечения

раствора ВМС через калиброванное отверстие вискозиметра η τ ηот = = , η0 τ0

(4.3)

где τ и τ0 – время истекания из вискозиметра раствора ВМС и дистиллированной воды соответственно.

24

⎛ τ ⎞ Последнее соотношение ⎜ ηотн = ⎟ легко получить из уравнения Пуаτ0 ⎠ ⎝

зейля

V πr 4 ∆p v= = , τ 8ηl

(4.4)

учитывая, что ∆p = gρ∆h и ρ ≈ ρ0 , где v – объемная скорость течения (истечения) жидкости (2.3); r – радиус капилляра; ∆p – перепад давлений, вызывающий движение жидкости; l – длина капилляра; g = 9,81 м/с2 – ускорение свободного падения; ∆h – высота столба жидкости; ρ и ρ0 – плотности частиц дисперсной фазы и дисперсионной среды соответственно. Удельная вязкость ηуд , показывающая на сколько увеличилась вязкость ВМС по сравнению с вязкостью растворителя, определяется по выражению η − η0 ηуд = = ηотн − 1 . (4.5) η0 Использование приведенной вязкости ηпр обусловлено зависимостью конформации и ориентации макромолекул (относительно направления течения раствора) от концентрации. Она определяется соотношением ηуд ηпр = , (4.6) ω где ω – концентрация ВМС, выраженная в массовых долях. Приведенная вязкость, экстраполированная к бесконечному разведению, т. е. рассчитанная для условий, исключающих взаимодействие частиц дисперсной фазы между собой, называется характеристической вязкостью [ η] дисперсной системы: lim [η] = ω→ 0

ηуд

. (4.7) ω Приведенная вязкость обычно линейно зависит от концентрации ВМС. Поэтому на практике значение характеристической вязкости определяют как ηуд отрезок на оси ординат, получаемый экстраполяцией зависимости = f ( ω) . ω По Штаудингеру, для растворов, содержащих палочкообразные макромолекулы, должно соблюдаться соотношение ηуд = KM r ω, (4.8) где K — константа, характерная для данного полимергомологического ряда в данном растворителе; M r – молекулярная масса полимера.

25

По представлениям Штаудингера, чем больше длина молекулы полимера, тем больший объем вращения она имеет и тем больше вязкость раствора (при одной и той же концентрации ω ). Уравнение (4.8) используют для определения молекулярной массы полимеров. Константу K определяют независимым методом, например по значению молекулярной массы низкомолекулярных членов полимергомологического ряда, найденной криоскопическим методом. Молекулярную массу определяют по графической зависимости ηуд = f ( ω) . Уравнение Штаудингера (4.8) справедливо только для растворов полимеров с короткими и жесткими цепями, которые могут сохранять палочкообразную форму. Гибкие молекулы полимеров, имеющие длинные цепи, обычно свертываются в клубок, что уменьшает сопротивление их движению. При этом K изменяется и зависимость вязкости от молекулярной массы оказывается нелинейной. В последнем случае более правильно связывать с молекулярной массой полимера характеристическую вязкость [ η] , так как именно этой величиной

оценивается прирост вязкости раствора, вызванный наличием макрочастиц и их вращением. Наиболее широкое распространение для определения молекулярной массы полимеров получило соотношение Марка — Куна — Хаувинка, иногда называемое также обобщенной формой уравнения Штаудингера

[η] = KM ra ,

(4.9)

где K – константа, характерная для данного гомологического ряда, зависящая от взаимодействия молекул ВМС с растворителем; a– величина, зависящая от гибкости полимера и изменяющаяся от 0,5 до 1. Исходя из соотношения (4.9) молекулярную массу ВМС можно рассчитать по выражению Mr = a

[η] .

(4.10) K Вязкость растворов полимеров до концентраций 10 – 20 масс.% удовлетворительно описывается уравнением Мартина: ηуд = [ η] exp ( K M [ η] ω) (4.11) ω или в логарифмической форме

26

ln

ηуд ω

= ln [ η] + K M [ η] ω .

(4.12) ηуд

= f ( ω) можно опреω делить величину ln [ η] (отрезок, отсекаемый на оси ординат), а следовательно,

Исходя из выражения (4.12), по зависимости ln

и характеристическую вязкость. 4.3. Проведение эксперимента и обработка полученных данных

Для проведения настоящей работы используют капиллярный вискозиметр Оствальда (рис. 4.1).

Рис. 4.1. Капиллярный вискозиметр Оствальда В правое колено вискозиметра впаян капилляр 1, соединенный с полым шариком 2. Левое колено представляет собой широкую трубку, заканчивающуюся емкостью 3. Назначение емкости 3 состоит в том, чтобы поддерживать по возможности постоянным уровень жидкости в левом колене. В левое колено прибора через воронку наливают исследуемую жидкость, причем уровень жидкости не должен быть выше середины емкости 3. Необходимо проверить вертикальность положения прибора. Жидкость при закрытом пальцем левом колене засасывают с помощью резиновой груши в правое колено настолько, чтобы ее верхний мениск оказался несколько выше верхней метки над расширителем 2, и дают жидкости свободно вытекать из правого колена. Секундомером измеряют время прохождения мениска жидкости от верхней метки до нижней. При выполнении лабораторной работы вискозиметр калибруют по чистому растворителю (дистиллированная вода). Время прохождения мениска 27

жидкости между метками измеряется несколько раз, причем расхождение между измерениями не должно быть более 0,2 с. Для проведения работы первоначально готовят 200 мл 1% водного раствора желатина, т. е. в этом растворе ω = 0,01. Для этого отвешивают 2 г желатина, помещают в колбу и доливают холодной дистиллированной водой до 200 мл. После выдержки в течение 2 – 3 часов для набухания желатина проводят его растворение при нагревании и постоянном перемешивании. Полученный прозрачный раствор охлаждают до комнатной температуры. Из 100 мл исходного раствора методом последовательного разбавления вдвое готовят еще три раствора. При этом во всех случаях 100 мл полученного раствора оставляют для измерения, а 100 мл используют для получения следующего раствора (помещают в чистую колбу, добавляют 100 мл дистиллированной воды и перемешивают). Первоначально проводят калибровку вискозиметра по чистому растворителю. По пяти измерениям определяют среднее время истечения воды, которое в последующих расчетах принимают за τ0. Данные по определению среднего времени истекания воды сводят в таблицу по форме 4.1. Форма 4.1 Определение среднего времени истекания воды № опыта Время истекания воды, с Среднее время истекания воды τ0, с 1 2 3 4 5 Определяют время истекания четырех приготовленных водных растворов желатина и рассчитывают ηотн, ηуд, ηпр [соответственно по уравнениям (4.3), (4.5), (4.6)] и ln ηпр . Полученные результаты сводят в таблицу по форме 4.2. По

полученным результатам строят графики зависимостей ηуд ηуд = ln ηпр = f ′ ( ω) . По графикам определяют значения = ηпр = f ( ω) и ln ω ω характеристической вязкости [η] и ее натурального логарифма (как отрезки, от-

28

секаемые на осях ординат). Понятно, что, зная величину ln [ η] , легко определить значение [η]. Форма 4.2 Экспериментальные данные по времени истекания растворов желатина и расчетные величины Концентрация раствора же1 0,5 0,25 0,125 латина ω ⋅ 102 1. 1. 1. Время исте- 1. 2. 2. 2. кания раство- 2. Среднее Среднее Среднее ра желатина Среднее τ, с ηотн [уравнение (4.3)] ηуд [уравнение (4.5)] ηпр [уравнение (4.6)] ln ηпр

Величину молекулярной массы желатина находят по уравнению (4.10), ηуд используя значения [η], полученные по зависимости ln = ln ηпр = f ′ ( ω) . Для ω водного раствора желатина при 20 oC K = 3,0·10–4, a = 0,67. 4.4. Содержание отчета

Отчет должен содержать: – цель работы; – краткое содержание работы; – уравнения и расчетные формулы с объяснением всех буквенных обозначений и размерностей; – рисунок капиллярного вискозиметра Оствальда с пояснениями; – таблицу определения среднего времени истекания воды (калибровка вискозиметра);

29

– таблицу значений относительной, удельной, приведенной вязкостей и натурального логарифма приведенной вязкости для растворов желатина всех концентраций; ηуд ηуд – графики зависимостей = ηпр = f ( ω) , ln = ln ηпр = f ′ ( ω) и вывод ω ω о соответствии или несоответствии величин характеристической вязкости, полученных на их основании; – рассчитанное значение молекулярной массы желатина.

30

СОДЕРЖАНИЕ ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ ............................................................................................... 3 БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК .................................................................. 3 1. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ УКСУСНОЙ КИСЛОТЫ ИЗ ВОДНОГО РАСТВОРА НА УГЛЕ» ................ 4

1.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ....................................................................................................... 4 1.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ .......................................................... 4 1.3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ................. 8 1.4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ........................................................................................ 12 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЗНАКА ЗАРЯДА КОЛЛОИДНЫХ ЧАСТИЦ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОФОРЕЗА» .............. 13

2.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ..................................................................................................... 13 2.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ........................................................ 13 2.3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ............... 18 2.4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ........................................................................................ 20 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ТОЧКИ БЕЛКА»....................................................... 20

3.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ..................................................................................................... 20 3.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ........................................................ 21 3.3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ............... 22 3.4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ........................................................................................ 23 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА «ВЯЗКОСТЬ РАСТВОРОВ ВЫСОКОМОЛЕКУЛЯРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ МАССЫ ПОЛИМЕРОВ ПО ВЯЗКОСТИ ИХ РАСТВОРОВ» .......................................................................................................... 23

4.1. ЦЕЛЬ РАБОТЫ ..................................................................................................... 23 4.2. ОСНОВНЫЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ........................................................ 24 4.3. ПРОВЕДЕНИЕ ЭКСПЕРИМЕНТА И ОБРАБОТКА ПОЛУЧЕННЫХ ДАННЫХ ............... 27 4.4. СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА ........................................................................................ 29 31

Редактор Т. В. Шабанова Сводный темплан 2006г. Лицензия ЛР № 020308 от 14.02.97 Санитарно-эпидемиологическое заключение № 78.01.07.953.П.005641.11.03 от 21.11.2003 г. Подписано в печать 2006. Формат 60х84 1/16 Б. кн.-журн. П.л. 2,0. Бл. 1,0. Издательство СЗТУ Тираж 75 Заказ Северо-Западный государственный заочный технический университет Издательство СЗТУ, член Издательско-полиграфической ассоциации университетов Росиии 191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, д. 5