Лабораторная работа. Получение и обращение фаз эмульсий
Цель работы: получение эмульсий методом диспергирования, определить ее тип, провести инверсию фаз при изменении природы эмульгатора.
Реактивы: бензол или толуол, вода дистиллированная, раствор олеата натрия с массовой долей 2 %, раствор хлорида кальция концентрации 0,005 моль/л, раствор красителя с массовой долей судана III в толуоле 10 %.
Оборудование: пробирки с притертыми пробками вместимостью 20 мл, штатив для пробирок, мерные пипетки, микроскоп оптический, стеклянные палочки, предметное стекло.
Методика работы
В две конические колбы вместимостью 50 мл с хорошо притертыми пробками наливают по 10 мл раствора олеата натрия с массовой долей 2 %, в другую – 10 мл дистиллированной воды. В каждую колбу добавляют по 2-3 капли раствора с массовой долей судана III в толуоле 10%. Эмульсию готовят путем интенсивного перемешивания в течение 5-10 мин. Затем оставляют колбы стоять и сопоставляют устойчивость эмульсий в первой и во второй колбах.
Для определения типа эмульсии методом окрашивания
2-3 капли ее из колбы с олеатом натрия наносят на предметное стекло, помещают в поле объектива микроскопа, наблюдают за тем, что окрашено: капли (дисперсная среда) или их окружение (дисперсионная среда). Учитывая, что судан III растворяется только в неполярной жидкости (толуоле), делают вывод о типе полученной эмульсии.
К оставшейся в колбе части эмульсии, стабилизированной олеатом натрия, приливают 3-5 мл раствора хлорида кальция концентрации 0,005 моль/л, тщательно перемешивают до образования устойчивой эмульсии и снова определяют тип эмульсии, наблюдая под микроскопом картину окрашивания.
Убеждаются, что в этом случае происходит обращение фаз эмульсии, и объясняют причину этого явления. Микроскопическую картину эмульсии типа М/В и В/М зарисовывают.
Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля
1. Методы получения коллоидных растворов. В чем их сущность?
2. Какие эмульсии бывают в зависимости от массовой доли дисперсной среды?
3. Что такое стабилизаторы? Как приготовить устойчивую эмульсию?
4. В чем отличие гидрофобных золей от гидрофильных золей? Как получаются гидрофильные золи?
5. Какие дисперсионные системы относятся к эмульсиям. Приведите примеры.
6. Что собой представляют эмульсии? Какие методы используются для их получения?
7. Объясните явление обращение фаз эмульсий.
8. Что такое эмульгирование?
9. В чем причина термодинамической неустойчивости эмульсий?
10. Чем обусловлена агрегативная устойчивость эмульсий?
11. Какие методы используются для определения типов эмульсий? На чем они основаны?
12. Какие вещества используются в качестве стабилизаторов эмульсий? Привести примеры их действия.
13. Нарисовать схему строения эмульсий типа м/в и в/м, стабилизированных эмульгаторами ПАВ.
14. Какова сущность обращения фаз эмульсий? Назвать факторы, вызывающие обращение эмульсий.
15. Какие вещества могут вызвать разрушение эмульсии?
16. Объясните понятия: коалесценция, деэмульгирование, седиментация, инверсия.
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учебник для мед. вузов / под ред. Ю.А. Ершова. М.: Высш. шк., 2002. 560 с.
2. Мушкамбаров Н.Н. Физическая и коллоидная химия: учебник для мед. вузов / науч. ред. В.Н. Тимербаев. М.: ГЕОТАР-МЕД, 2001. 383 с.
3. Евстратова К.И., Купина Н.А., Малахова Е.Е. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1990. 487с.
4. Равич-Щербо М.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1976. 328 с.
5. Ленский А.С. Введение в биоэнергетическую и биофизическую химию: учеб. пособие для студ. мед. вузов. М.: Высш. шк., 1989. 256 с.
6. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1974. 504 с.
7. Практикум по физической и коллоидной химии / Е.В. Бугреева, К.И. Евстратова, Н.А. Купина; под ред. К.И. Евстратовой. М.: Высш. шк., 1990. 255 с.
8. Практикум по общей химии. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учеб. пособие для студ. мед. спец. вузов / В.А. Попков, А.В. Бабков, С.А. Пузаков; под ред. В.А. Попкова. М.: Высш. шк., 2001. 237 с.
9. Захарченко В.Н. Коллоидная химия. М.: Высш. шк., 1989. 238 с.
10. Рубина Х.М., Добринская М.А., Романчук Л.А. Практикум по физической и коллоидной химии. М.: Высш. шк., 1972. 152 с.
ПРИЛОЖЕНИЯ
1. Плотность растворов сильных кислот и щелочей
при 20 оС, г/см3
| При массовой доле кислоты и щелочи, % | H2SO4 | HNO3 | HCl | KOH | NaOH | NH3 |
| 1,012 | 1,009 | 1,008 | 1,016 | 1,021 | 0,990 | |
| 1,025 | 1,020 | 1,018 | 1,033 | 1,043 | 0,981 | |
| 1,038 | 1,031 | 1,028 | 1,048 | 1,065 | 0,973 | |
| 1,052 | 1,043 | 1,038 | 1,065 | 1,087 | 0,965 | |
| 1,066 | 1,054 | 1,047 | 1,082 | 1,109 | 0,958 | |
| 1,080 | 1,066 | 1,057 | 1,100 | 1,131 | 0,950 | |
| 1,095 | 1,078 | 1,068 | 1,118 | 1,153 | 0,943 | |
| 1,109 | 1,090 | 1,078 | 1,137 | 1,175 | 0,936 | |
| 1,124 | 1,103 | 1,088 | 1,156 | 1,197 | 0,930 | |
| 1,139 | 1,115 | 1,098 | 1,176 | 1,219 | 0,923 | |
| 1,219 | 1,180 | 1,149 | 1,286 | 1,328 | 0,892 | |
| 1,303 | 1,246 | 1,198 | 1,411 | 1,430 | - | |
| 1,395 | 1,310 | - | 1,538 | 1,525 | - | |
| 1,498 | 1,367 | - | - | - | - | |
| 1,611 | 1,413 | - | - | - | - | |
| 1,727 | 1,452 | - | - | - | - | |
| 1,814 | 1,483 | - | - | - | - | |
| 1,830 | 1,513 | - | - | - | - |
2. Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов
| Индикатор | Область перехода | Окраска | |
| в кислой среде | в щелочной среде | ||
| Метиловый оранжевый | 3,1–4,4 | красная | желтая |
| Метиловый красный | 4,2–6,3 | красная | желтая |
| Нейтральный красный | 6,5–8,0 | красная | желтая |
| Фенолфталеин | 8,3–10,0 | бесцветная | красная |
| Универсальный | 1,0–10 | малиновый | синий |
| Универсальные индикаторные бумаги | 0–12 | малиновый | синий |
| Крезоловый красный | 7,2–8,8 | желтая | красная |
3. Удельная электрическая проводимость c, См/м,
водного раствора КСl
| T, °С | При концентрации, моль/л | T, °С | При концентрации, моль/л | ||
| 0,02 | 0,01 | 0,02 | 0,01 | ||
| 0,2243 0,2294 0,2345 0,2397 0,2449 0,2501 | 0,1147 0,1173 0,1199 0,1225 0,1251 0,1278 | 0,2553 0,2606 0,2659 0,2712 0,2765 | 0,1305 0,1332 0,1359 0,1386 0,1417 |
4. Предельная эквивалентная электрическая проводимость
ионов в воде при 25 оС
l¥t = l¥25 [1 + a (t – 25)].
В интервале от 15 до 35 °С температурный коэффициент электрической проводимости a » 0,02.
| Катионы | l¥+×104, См×м2/моль | a×102 | Анионы | l¥–×104, См×м2/моль | a×102 |
| Н+ К+ NН4+ 1/2 Pb2+ 1/3 Fе3+ Ag+ 1/2 Сu2+ 1/2 Zn2+ Na+ Li+ | 349,8 73,5 73,5 68,0 61,9 56,6 50,1 38,6 | 1,42 1,87 1,87 1,78 »2 1,94 2,40 1,85 2,08 2,14 | ОН -– 1/2SО42-– С1– NО3-– 1/2С2О42-– НСОО-– СН3СОО– С2Н5СОО– С3Н7СОО-– С6Н5СОО– | 198,3 80,0 76,35 71,46 54,6 40,9 35,8 32,6 32,3 | 1,96 2,06 1,94 1,84 »2 »2 2,06 »2 »2 |
5. Константы диссоциации слабых кислот и оснований
в водных растворах при 25 оС
В таблице приведены термодинамические константы диссоциации, выраженные через активности. Цифрами I, II, III обозначены ступени диссоциации.
| Кислота | Ка | pК | |
| Бензойная С6Н5СООН | 6,3×10–5 | 4,20 | |
| Масляная СН3СН2СН2СООН | 1,5×10–5 | 4,82 | |
| Муравьиная НСООН | 1,8×10–4 | 3,75 | |
| Пропионовая СН3СН2СООН | 1,3×10–5 | 4,87 | |
| Уксусная СН3СООН | 1,74×10–5 | 4,76 | |
| Щавелевая НООС-СООН | I II | 5,6×10–2 | 1,25 |
| 5,4×10–5 | 4,27 | ||
| Фосфорная H3PO4 | I | 7,1×10–3 | 2,15 |
| H2PO4- | II | 6,2×10–8 | 7,21 |
| HPO42- | III | 5,0×10–13 | 12,30 |
| Основание | |||
| Гидроксид аммония NН4ОН | 1,76×10–5 | 4,755 |
6. Стандартные электродные потенциалы
в водных растворах при 25 °С
| Электрод | Реакция | j°, В |
| Электроды, обратимые относительно катиона | ||
| Zn2+, Zn | Zn2+ +2 e– ® Zn | –0,763 |
| Cu2+, Cu | Cu2+ + 2 e– ®Cu | +0,337 |
| Электроды второго рода | ||
| Ag , AgCl, Cl– | AgCl + e–® Ag + Cl – | +0,222 |
| Окислительно-восстановительные электроды | ||
| Fe3+, Fe2+(Pt) | Fe3+ + e– ® Fe2+ | +0,771 |
| Fe(CN)63-, Fe(CN)64-(Pt) | Fe(CN)63- + e–® Fe(CN)64- | +0,364 |
| J3– 3J-(Pt) | J3- + 2 e–® 3J-– | +0,545 |
| H+, C6H4O2, C6H4(OH)2(Pt) | C6H4O2 + 2H+ + 2 e–® C6H4(OH)2 | +0,699 |
7. Буферные ряды
| Соотношение компонентов в буферной смеси | рН буферной системы при температуре 25 °C | ||
| ацетатной | фосфатной | аммиачной | |
| 9 : 1 8 : 2 7 : 3 6 : 4 5 : 5 4 : 6 3 : 7 2 : 8 1 : 9 | 3,72 4,05 4,27 4,45 4,63 4,80 4,99 5,23 5,57 | 5,91 6,24 6,47 6,64 6,81 6,98 7,17 7,38 7,73 | 10,28 9,95 9,73 9,55 9,37 9,20 9,01 8,77 8,43 |
8. Поверхностное натяжение и плотность воды
при различных температурах
| T,°C | s×103, Дж/м2 | r, кг/м3 | T,°C | s×103, Дж/м2 | r, кг/м3 |
| 75,64 | 999,84 | 72,59 | 997,99 | ||
| 74,92 | 999,96 | 72,44 | 997,77 | ||
| 74,22 | 999,70 | 72,28 | 997,53 | ||
| 74,07 | 999,60 | 72,13 | 997,29 | ||
| 73,93 | 999,49 | 71,97 | 997,04 | ||
| 73,78 | 999,37 | 71,82 | 996,78 | ||
| 73,64 | 999,24 | 71,66 | 996,51 | ||
| 73,49 | 999,10 | 71,50 | 996,23 | ||
| 73,34 | 998,94 | 71,35 | 665,94 | ||
| 73,19 | 998,77 | 71,18 | 995,64 | ||
| 73,05 | 998,59 | 70,38 | 994,03 | ||
| 92,90 | 998,40 | 69,56 | 992,21 | ||
| 72,75 | 998,20 | 67,91 | 988,04 |
9. Физико-химические свойства
некоторых органических жидкостей
| Жидкость | Молекулярная масса | r (при 20 °C), кг/м3 | s×103 (при 20 °C), Дж/м2 |
| Этанол | 46,07 | 22,4 | |
| Пропанол-1 | 60,10 | 23,7 | |
| Пропанол-2 | 60,10 | 21,3 | |
| Бутанол | 74,12 | 25,4 | |
| Пентанол-1 | 88,15 | 25,8 | |
| Пентанол-2 | 88,15 | 24,0 | |
| Ацетон | 58,08 | 24,0 | |
| Глицерин | 92,10 | 62,4 | |
| Бензол | 78,10 | 28,9 | |
| Уксусная кислота | 60,05 | 27,6 |
ОГЛАВЛЕНИЕ
| Тема 1. Химическая посуда и оборудование……………………...…….. | |
| Лабораторная работа. Химическая посуда и оборудование………………. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 2. Обработка результатов экспериментов………………………... | |
| Тема 3. Численное выражение состава раствора………………………. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Решение типовых задач……………………………………………………... | |
| Задачи для самостоятельного решения…………………………………….. | |
| Тема 4. Индикаторы и титрование……………………………................. | |
| Лабораторная работа 4.1. Определение активной кислотности растворов по изменению окраски индикаторов……………………………………….. | |
| Лабораторная работа 4.2. Определение концентрации раствора щелочи титрованием………………………………………………………………….. | |
| Лабораторная работа 4.3. Определение концентрации раствора кислоты титрованием………………………………………………………………….. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 5. Химическая кинетика и равновесие…………………................ | |
| Лабораторная работа 5.1. Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ…………………………………… | |
| Лабораторная работа 5.2. Зависимость скорости реакции от температуры | |
| Лабораторная работа 5.3. Влияние концентрации реагирующих веществ на химическое равновесие…………………………………………………... | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 6. Буферные растворы………………………………………………. | |
| Лабораторная работа 6.1. Приготовление буферных смесей……………... | |
| Лабораторная работа 6.2. Влияние разбавления на рН буферного раствора………………………………………………………………………. | |
| Лабораторная работа 6.3. Влияние кислоты и щелочи на рН буферного раствора………………………………………………………………………. | |
| Лабораторная работа 6.4. Определение буферной емкости раствора……. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 7. Потенциометрия………………………………………................... | |
| Лабораторная работа 7.1. Определение рН с использованием двойной хингидронной цепи………………………………………………………….. | |
| Лабораторная работа 7.2. Измерение электродного потенциала окислительно-восстановительного электрода……………………………………... | |
| Лабораторная работа 7.3. Потенциометрическое титрование……………. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 8. Кондуктометрия………………………………………................... | |
| Лабораторная работа 8.1. Кондуктометрическое определение электрической проводимости растворов слабых электролитов……………………… | |
| Лабораторная работа 8.2. Кондуктометрическое определение электрической проводимости растворов сильных электролитов……………………. | |
| Лабораторная работа 8.3. Кондуктометрическое титрование……………. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 9. Физико-химия поверхностных явлений. Хроматография ….. | |
| Лабораторная работа 9.1. Определение поверхностного натяжения…….. | |
| Лабораторная работа 9.2. Измерение поверхностного натяжения растворов ПАВ сталагмометрическим методом…………………………………... | |
| Лабораторная работа 9.3. Влияние растворителя на адсорбцию…………. | |
| Лабораторная работа 9.4. Адсорбция электролитов, красителей и золей углем………………………………………………………………………….. | |
| Лабораторная работа 9.5. Хроматографическое разделение ионов железа, меди и кобальта……………………………………………………………… | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 10. Получение и очистка коллоидных систем…………………… | |
| Лабораторная работа. Получение золей……………………………………. | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Тема 11. Получение и использование эмульсий………………………... | |
| Лабораторная работа. Получение и обращение фаз эмульсий…………… | |
| Вопросы для самостоятельной подготовки и контроля…………………… | |
| Список рекомендуемой литературы……………………………………... | |
| Приложения…………………………………………………………………. |
Учебно-практическое издание
Колямшин Олег Актарьевич
Александрова Ольга Анатольевна
Петрухина Вера Антоновна
ХИМИЯ
Лабораторный практикум
Редактор Л.Г. Григорьева
Компьютерная верстка и правка Е.В. Ивановой
Согласно Закону № 436-ФЗ от 29 декабря 2010 года
данная продукция не подлежит маркировке
Подписано в печать 15.09.2014. Формат 60´84/16.
Бумага газетная. Печать офсетная. Гарнитура Times.
Усл. печ. л. 5,58. Уч.-изд. л. 5,25. Тираж 200 экз. Заказ № 734.
Издательство Чувашского университета
Типография университета
428015 Чебоксары, Московский просп., 15