Изучение гидрофильности ВМС природного происхождения

Цель работы: овладение экспериментальным методом определения теплоты набухания и гидрофильности ВМС природного происхождения.

Реактивы и материалы: хлористый калий KCl, дистиллированная вода; желатин, крахмал, казеин, крупы и др.

Порядок выполнения работы

Для определения теплоты набухания образца ВМС используют калориметр (рис. 5), состоящий из ячейки 1 с теплоизоляционной оболочкой 2 и крышкой 3 с отверстиями для датчика температуры 4 и введения образца 5 с помощью шприца 6. Термодатчик подключен к контролирующему устройству 7, на экране которого фиксируются значения температуры. Ячейка снабжена магнитной мешалкой для равномерного распределения температуры по объему жидкости.

Калориметрические измерения заключаются в установлении зависимости температуры Т в ячейке от продолжительности процесса τ (температурный ход). Эксперимент состоит из двух этапов. В задачу первого входит определение теплового значения калориметра (постоянной прибора) измерением температурной зависимости Т = f (τ) при растворении навески стандартного вещества KCl. Задача второго состоит в определении теплоты, выделяющейся в процессе набухания навески образца, измерением зависимости Т = f (τ).

 

12

Для проведения измерений подготовить калориметр к работе. В ячейку налить 80 см³ дистиллированной воды, поместить ее в термостатирующую оболочку и закрыть крышку. Включить магнитную мешалку. Навеску вещества поместить в шприц и ввести его в ячейку через отверстие в крышке. Включить термодатчик. Показания термодатчика фиксировать в течение всего опыта через каждые 5 секунд. После установления стационарного режима из шприца ввести в жидкость навеску вещества. Снимать значения температуры до установления стационарного режима.

Выключить магнитную мешалку, термодатчик, удалить из ячейки содержимое, промыть.

Для выполнения первого этапа использовать навеску хлорида калия, второго – навеску исследуемого образца. Результаты внести в табл. 2.1 и 2.2.

Таблица 2.1

Исследуемое вещество –___ KCl ___;

масса вещества m = __________ г;

Продолжительность опыта, с
Показания прибора

Таблица 2.2

Исследуемое вещество –________________________________;

масса вещества m = __________ г;

Продолжительность опыта, с
Показания прибора

Обработка экспериментальных данных

1. Построить кривые Т = f (τ) (температурный ход) процессов растворения KCl и набухания образца (рис. 6).

2. В первом и втором случаях выделить предварительный, главный и заключительный периоды.

3. Определить изменение температуры Δ Т ₁ при растворении стандартного вещества и Δ Т ₂ при набухании образца, используя

29

Контрольные вопросы и задания

1. Какие системы называются эмульсиями? По каким признакам их классифицируют?

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

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

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

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

6. Практическое значение эмульсий в общественном питании?

28

13

полученный экспериментально температурный ход процессов растворения KCl и набухания образца.

Для этого точки В и С (крайние точки, лежащие на прямых AB и ED, до и после перегиба) спроецировать на ось температур и найти середину отрезка bc (точка k), через которую провести горизонтальную линию kl. Через точку m провести вертикальную линию до пересечения с прямыми AB и CD в точках E и F. Длина отрезка EF равна изменению температуры Δ Т в ходе процесса.

Описанная методика графического определения Δ Т необходима для исключения влияния теплообмена с внешней средой.

4. Вычислить тепловое значение (полную теплоемкость) калориметра по формуле

,

причем теплоту растворения рассчитать по формуле

,

где n – число моль растворившегося хлорида калия

;

 – мольная теплота растворения KCl [1], Дж/моль;

 – масса навески KCl, г;

 – молярная масса KCl, г/моль.

5. Вычислить теплоту набухания образца

.

6. Рассчитать удельную теплоту набухания q, Дж/г

,

где m – масса образца, г.

7. Вычислить гидрофильность x образца ВМС, то есть массу воды, удерживаемую 1 г вещества, учитывая, что энергия перехода воды из свободного состояния в связанное составляет
334 Дж/г [2]. Расчет выполнить по формуле

.

14

27

Задание 2. Изучение влияния неионогенных ПАВ на устойчивость пен.

В химических стаканах приготовить растворы для вспенивания, содержащие различные количества ионогенных и неионогенных ПАВ (табл. 4.2).

Таблица 4.2

Номер раствора	1	2	3	4	5
Ионогенное ПАВ, см3	100	75	50	25	0
Неионогенное ПАВ, см3	0	25	50	75	100

Определить устойчивость пен способом, описанным в задании 1.

Построить зависимость устойчивости пены () от соотношения ионогенного и неионогенного ПАВ. Сделать вывод об устойчивости пен в зависимости от состава смеси.

26

15

16

Лабораторная работа № 3.