Получение эмульсий и изучение их свойств

Цель работы: получение эмульсии методом механического диспергирования, определение типа, изучение обратимости фаз и устойчивости эмульсий.

Приборы и реактивы: микроизмельчитель с регулятором напряжения, бюретки вместимостью 25 см³, стакан на 10 см³, цилиндры вместимостью 10 см³, конические колбы вместимостью 50 см³, пипетки на 5 и 10 см³, пробирки, предметные стекла, фильтровальная бумага; масло (вазелиновое, подсолнечное и т. п.); эмульгаторы – раствор ПАВ, например, олеата натрия концентрацией 0,1 моль/дм³, раствор ВМС, например, желатина концентрацией 0,1 % мас., порошковые эмульгаторы (мел, уголь); красители – метиленовый синий, судан I.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Получение эмульсии, определение ее типа и времени жизни.

1. Получить эмульсию с помощью микроизмельчителя (рисунок).

Стакан 1 вместимостью100 см³ закрепить в держателе 2. Установить мешалку 3 по центру стакана. Бюретку 4 закрепить в штативе, заполнить ее маслом.

Н алить в стакан 1 дистиллированную воду, окрашенную водорастворимым красителем, и раствор эмульгатора по схеме, приведенной в табл. 1. Включить мешалку. В стакан 1 из бюретки 4 по каплям добавить масло в таком количестве, чтобы общий объем равнялся 20 см³. После введения всего масла перемешивать еще в течение 3-5 мин.

1

Рисунок. Схема установки для получения эмульсии

. Для определения типа полученной эмульсии каплю ее и каплю воды, подкрашенной красителем, поместить рядом на предметное стекло и наклонить стекло так,

чтобы они пришли в соприкосновение. Если эмульсия прямая, то капли должны слиться, если обратная – капли не объединяются.

Тип эмульсии можно установить с помощью микроскопа, определяя, какая из фаз окрашена. Учитывая, какой из красителей использован (водорастворимый или жирорастворимый), делают заключение о типе эмульсии [3, 4].

Полученные результаты внести в табл. 1

Таблица 1

Вид эмульгатора _____________________________;

Вид масла ___________________________________

Состав эмульсии: φ = %; С_эм = г/см³.

Номер опыта	1	2	3	4
Объем воды VВ, см^3	10	5	3	0
Объем раствора эмульгатора Vэм, см^3	0	5	7	10
Объем масла VМ, см^3	10	10	10	10
Объемная концентрация масла φ, %
Концентрация эмульгатора Сэм, г/см^3
Тип эмульсии

2. Для изучения устойчивости эмульсии перелить 10 см³ ее из стакана в цилиндр вместимостью 10 см³ и определять через заданные промежутки времени объем отслоившейся жидкости V_от. Результаты наблюдений записать в табл. 2. Построить график зависимости отношения объема отслоившейся жидкости V_от к объему системы V_c от времени . Устойчивость эмульсии определить как котангенс угла наклона прямой.

Сделать вывод о влиянии эмульгатора на характер расслоения эмульсии.

Обработка экспериментальных данных

Рассчитать объемную концентрацию масла в эмульсии , %

.

Рассчитать концентрацию эмульгатора С_эм, г/см³

,

где m – масса эмульгатора в эмульсии, г.

Массу эмульгатора в эмульсии вычислить, используя концентрацию его и объем раствора. Например, если концентрация эмульгатора в растворе выражена в % мас., то

,

где w – концентрация эмульгатора, % мас. ;  – плотность раствора эмульгатора, г/см³.

Результаты расчета записать в табл. 2.

Таблица 2

Время по часам	Время от начала опыта , мин	Объем отслоившегося масла V1, см^3	Объем отслоившейся воды V2, см^3	Общий объем отслоившейся жидкости Vот = V1 + V2	, %	Объем эмульсии VЭ=Vc- Vот, см^3
1	2	3	4	5	6	7

Задание 2. Разрушение эмульсии химическим путем. Обращение фаз эмульсии.

1. Получить 20 см³ эмульсии, стабилизированной олеатом натрия, по методике, описанной в задании 1.

2. Половину эмульсии перенести в чистую колбу и добавить по каплям при встряхивании раствор HCl концентрацией 1 моль/дм³. Записать свои наблюдения. Пояснить происходящее явление.

3. В другую половину эмульсии, оставшуюся в стакане, добавить при перемешивании по каплям ~ 0,5 см³ раствора Ca(NO₃)₂ концентрацией 30 % мас. Определить тип получившейся эмульсии.

Контрольные вопросы и задания

1. Какие системы называются эмульсиями? По каким признакам они классифицируются?

2. В чем причина термодинамической неустойчивости эмульсий? Какие вещества являются стабилизаторами эмульсий?

3. В чем заключается стабилизирующее действие коллоидных ПАВ при получении эмульсий? Какого типа образуются эмульсии при использовании в качестве эмульгатора а) олеата натрия C₁₇H₃₃COONa; б) C₁₇H₃₃COOН? Ответ пояснить.

4. Что называют «обращением фаз эмульсий»? Какие факторы его вызывают?

5. Как разрушить эмульсию? Привести примеры, когда ставится задача разрушения эмульсии.

6. Каково практическое значение эмульсий?