Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Кинетику электролитной коагуляции латексов, являющихся «белыми» золями, удобно исследовать оптическим методом.
Оптическую плотность латекса, в котором протекает электролитная коагуляция, можно выразить уравнением
п = — 24"3 ( "| ~ "о У V
2,3 ' X4 \п\ + 2п1) ^_"т
где I — длина слоя латекса, рассеивающего свет; X — длина волны падающего света; п.1 Пц — показатель преломления соответственно дисперсной фазы и дисперсионной среды; Ум, Ут — численная концентрация и объем т-мерных частиц.
Учитывая, что по теории кинетики коагуляции
Уо (г/В)т~] 1
из уравнения (VI. 9) получаем следующее выражение для оптической плотности латекса:
?>= Ау0У\(\ + К^0т) (VI. 11)
где Уо — численная концентрация исходного латекса (до коагуляции); 1/4 = с/(р\>0)—¦ объем частиц в исходном латексе (одномерных); с — массовая концентрация золя; р — плотность вещества дисперсной фазы; .4—константа, равная
3
/ 2АлЛ / «1 — «о "\ 2,3 - X4 \п2{+ 2га2, )
По мере развития процесса коагуляции латекса размеры частиц возрастают, поэтому рассеяние света будет меньше, чем это следует из уравнения (VI.11). Однако оптическая плотность латекса в начальный период коагуляции линейно зависит от времени процесса т.
Дифференцируя по времени уравнение (VI. 11), получаем:
^=А^\К (VI. 12)
В этом уравнении К — константа медленной коагуляции.
Отсюда можно получить уравнение для линейного участка кинетической кривой коагуляции:
(йО\ Ас2К
которое позволяет найти константу коагуляции по зависимости оптической плотности от времени коагуляции.
Теоретическую константу быстрой коагуляции можно рассчитать по уравнению
ЛЬТ
167
Рис. 49. Зависимость (<Л)/йт)г^.0 от концентрации электролита с5л в золе.
Фактор стабильности латекса находят как отношение № = Кб/К.
Найденное таким образом значение фактора стабильности дает возможность оценить потенциальный барьер АЕ (сте-рический множитель принимается равным Ра 1):
с* см АЕ = — ЯТ 1п 117 (VI. 15)
С ростом концентрации электролита в золе потенциальный барьер АЕ уменьшается, скорость коагуляции частиц возрастает, соответственно этому увеличивается значение (сШ/б?т)т_>о. Это позволяет по графической зависимости ((Ю/с1х)х^й от концентрации электролита сЭл определять порог быстрой коагуляции ск золя при условии, если Ш — 1 и К = Кь (рис. 49).
Для изучения кинетики электролитной коагуляции латексов используют оптический метод, определяя оптическую плотность серии проб латексов после введения в них электролита. Оптическую плотность измеряют с помощью установки, состоящей из фотоэлектроколориметра типа КТ^ (см. примечание в работе 10), усилителя измерительной схемы и автоматического самопишущего потенциометра КСП-4.
С помощью этой установки можно измерить оптическую плотность двумя способами: в автоматическом непрерывном режиме фиксирования измеряемой величины или путем периодического измерения ее (через определенные интервалы времени).
Порядок работы с прибором Кр следующий. При втором способе измерений вилку / (рис. 50) устанавливают в положение, обозначенное «нормаль». Переключатель 2 устанавливают в положение «0» и прибор включают в сеть. В гнездо 6 вставляют светофильтр.
В находящийся под крышкой 4 кюветодержатель помещают две кюветы: слева-—кювету с растворителем (водой), справа — кювету с исследуемым образцом латекса. С помощью рукоятки 7 кюветодержатель устанавливают в положение, при котором поток света проходит через кювету, заполненную водой. Переключатель 2 переводят в положение « ~». После этого стрелку измерительного при-
Рис. 50. Общий вид фотоэлектроколориметра типа
1 — вилка; 2—переключатель ; 3 — рукоятка грубого регулирования чувствительности; 4— крышка отсека; 5—рукоятка точного регулирования чувствительности; 6— гнездо светофильтра; 7—рукоятки кюветодержателя; 8-—шкала измерительного прибора.
168
бора 8 устанавливают на нулевое значение (по шкале оптической плотности) . Для этого рукоятку точной регулировки чувствительности 5 выводят в крайнее правое положение (путем поворота ее против часовой стрелки), а переключатель грубого регулирования 3 устанавливают в таком положении, при котором стрелка измерительного прибора уходит вправо от нулевого значения шкалы. Затем, вращая рукоятку 5 по часовой стрелке, устанавливают стрелку измерительного прибора 8 на нулевое деление.
Для измерений оптической плотности образца рукоятку 7 перемещают в левое положение до упора и тем самым на пути светового потока устанавливают правую кювету с исследуемым раствором. Значения оптической плотности отсчитывают по показаниям стрелки измерительного прибора 8.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для проведения работы необходимы:
Установка для измерения и регистрации оптической плотности.
Кюветы емкостью 10 мл, 2 шт.
Секундомер.
Пипетки емкостью 1 и 5 мл. Шприц емкостью 1 мл.
Полистирольный латекс, 0,1 %-ный (масс). Электролиты: ЪМ раствор NaCl и 0,5М раствор ВаС12.
Часть 1. Исследование влияния электролитов с одно- и двухзарядными коагулирующими катионами на кинетику коагуляции латекса
Исследуют две серии проб, содержащих 5 мл латекса, воду и электролит (в одной серии — хлорид натрия, в другой — хлорид бария):