- •Физическая и коллоидная химия лабораторный Практикум
- •Рецензент:
- •Содержание
- •Введение
- •Лабораторная работа №1 Определение молярной массы неэлектролита криоскопическим методом
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №2 Измерение электропроводности электролитов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №3 Определение вязкости растворов
- •Типа впж-2
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №4 Определение константы скорости гидролиза сахарозы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 5 Изучение микрогетерогенных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 6 Седиментационный анализ суспензий и порошков
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 7 Измерение поверхностного натяжения водных растворов пав
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №8 Изучение процесса адсорбции на твердом сорбенте
- •Лабораторная работа № 9 Получение коллоидных растворов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №10 Изучение электролитной коагуляции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №11 Электрофорез. Измерение величины дзета-потенциала
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №12 Образование и разрушение растворов высокомолекулярных веществ
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 13 Измерение стационарных потенциалов металлов. Измерение токов коррозии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 14 Потенциометрическое титрование и определение рН
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №15 Фотоколориметрическое определение концентраций растворов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 16 Кондуктометрическое титрование
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 17 Фотонефелометрия
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа №18 Определение размеров частиц золя турбидиметрическим методом
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 19 Определения нитратов в растительной продукции и кислотности пищевых объектов потенциометрическим методом
- •7. Определение нитратов в растительной продукции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Лабораторная работа № 20 Фотоколометрическое определение содержания лактозы в молоке и растворимых белков в мясе
- •Рекомендуемая литература для подготовки
- •Рекомендации по оформлению отчетов о лабораторных работах Оценка точности измерения физико-химических величин
- •1. Обработка результатов прямых измерений
- •2. Обработка результатов косвенных измерений
- •3. Вычисления без точного учета погрешностей
- •Правила составления таблиц и построения графиков
- •Словарь
- •Приложения
- •Основные свойства логарифмов
- •Отыскание логарифма по числу
- •Физическая и коллоидная химия лабораторный Практикум Чураков Владимир Григорьевич
- •426069, Г. Ижевск, ул. Студенческая, 11.
Вопросы для самоконтроля
1. Что называется удельной электропроводностью?
2. Как удельная электропроводность зависит от концентрации для растворов слабых и сильных электролитов?
3. Что называется эквивалентной электропроводностью?
4. Что называется эквивалентной электропроводностью при бесконечном разбавлении?
5. При 18 0С удельная электропроводность 5%-ного раствора Mg(NO3)2 равна 4,38 См/м; плотность 1,038 г/см3. Вычислить кажущуюся степень диссоциации Mg(NO3)2 в указанном растворе, если подвижность ½ Мg2+ = 4,46 См ∙ м2 ∙ кг ∙ экв-1; подвижность = 6,26 См ∙ м2 ∙ кг ∙ экв-1.
Лабораторная работа №3 Определение вязкости растворов
Цель работы научиться работать с капиллярным вискозиметром и изучить влияние природы жидкости и внешних параметров на вязкость коллоидных растворов.
Теоретическая часть
Вязкость жидкости есть следствие внутреннего трения между отдельными слоями жидкости движущимися с разными скоростями. Различают два вида систем в зависимости от их поведения при действии нагрузки, вызывающей течение.
1. Нормальные или ньютоновские системы, подчиняющиеся при течении законам Ньютона (1) и Пуазейля, например, чистые жидкости, растворы веществ небольшого молекулярного веса, некоторые коллоидные растворы, имеющие частицы правильной формы, малые размеры.
2. Аномально-вязкие или упруго-пластичные (структурированные) системы не подчиняющиеся законам Ньютона и Пуазейля, например, растворы высокомолекулярных соединений.
По уравнению Ньютона (1) сила трения F между параллельно движущимися слоями жидкости пропорциональна градиенту скорости (при площади слоев S = 1 см² )
F = η · (1)
Коэффициентом пропорциональности служит η – вязкость системы, являющаяся константой жидкости при данной температуре. Размерность η в системе CGS : г ∙ см-1 · с-1; эта единица называется пуазом (по имени французского ученого Пуазейля); в системе СИ вязкость имеет следующую размерность :
[] = Па ∙ с =
Вязкость дисперсной системы может быть рассчитана по уравнению Эйнштейна:
η = η0 · ( 1 + α · φ ), (2)
где η – вязкость золя; η0– вязкость дисперсионной среды; α – коэффициент, учитывающий форму частиц дисперсной фазы (для сферических частиц α = 2,5); φ - объемная концентрация дисперсной фазы (3).
φ = . (3)
Пуазейль вывел уравнение для расчета объема жидкости вытекающей из капилляра (4).
, (4)
где V– объем жидкости, вытекающей из капилляра, см3;– время протекания, с;r– радиус капилляра, см; – длина капилляра, см;η– вязкость жидкости, Па ∙ с;P– давление, вызывающие течение жидкости, г ∙ см / с2.
Отсюда (5)
Для нормальных жидкостей вязкость не зависит от приложенного давления при ламинарном режиме течения.
Графики зависимости η = f (P) и называются реологическими кривыми (рисунок 3.1). На рисунке 3.1Pкр – отвечает переходу ламинарного режима течения в турбулентный.
При течении аномальных жидкостей могут иметь место два основных случая.
η
Ркр Р Р кр Р
Рисунок 3.1 Реологические кривые для нормальных (ньютоновских) жидкостей
Системы имеют непрочную пространственную структуру (рисунок 3.2). Здесь при малых давлениях пространственная структура разрушается незначительно и успевает восстанавливаться (участок АВ). На участке ВС происходит разрушение структуры и ориентация обрезков структуры вдоль оси течения жидкости, вязкость поэтому уменьшается. Участок СД характеризуется постоянной вязкостью до Ркр, при котором ламинарный режим течения переходит в турбулентный.
Связь между частицами дисперсной фазы достаточно прочная, система приобретает твердообразный характер (рисунок 3.3). В таких системах течение начинается лишь при определенном Р0 – предельное напряжение сдвига, при котором начинает разрушаться пространственная структура. На участке АВ происходит разрушение структуры и понижение вязкости.
АВ
А Д
С Д
В С
Ркр Р Р
V V
Д́
Д́ С́
Е́
С́
А́ В́ А́
Ро Р1 Ркр Р Ро Р1 Ркр Р
Рисунок 3.2 Реологические кривые Рисунок 3.3 Реологические кривые
для аномальных жидкостей с для пластично – вязких жидкостей
непрочной пространственной
структурой
Относительную вязкость можно определить по времени вытекания одинаковых объемов испытуемой и стандартной жидкости через капилляр с одинаковой длиной и радиусом. За стандартную жидкость обычно принимают дистиллированную воду (при t = 20º C, = 0,001Па·с). Из уравнения (5)
(6)
При постоянных условиях опыта r, l, V величины постоянные, входящие в константу К. Если жидкости вытекают под влиянием собственной тяжести при равных высотах столба жидкостей, то отношение давлений можно заменить отношением плотностей:
. (7)
Тогда относительная вязкость испытуемой жидкости рассчитывается из уравнения
. (8)