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.

Налить 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.

Рисунок. Схема установки для получения эмульсии

1. 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
Объем воды VВ, см3
Объем раствора эмульгатора Vэм, см3
Объем масла VМ, см3
Объемная концентрация масла φ, %
Концентрация эмульгатора Сэм, г/см3
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 t. 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 j, %

.

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. ; r – плотность раствора эмульгатора, г/см³.

Результаты расчета записать в табл. 2.

Таблица 2

Время по часам	Время от начала опыта t, мин	Объем отслоившегося масла V1, см3	Объем отслоившейся воды V2, см3	Общий объем отслоившейся жидкости Vот = V1 + V2	, %	Объем эмульсии VЭ=Vc- Vот, см3

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?

Библиографический список

1. Краткий справочник физико-химических величин [Текст] / под ред. А. А. Равделя, А. М. Пономаревой. – СПб. : Спец. Литер., 1999.– 230 с.

2. Некряч, Е. Ф. Теплоты смачивания и гидрофильность некоторых высокомолекулярных соединений [Текст] : автореферат дис. … канд. хим. наук / Е. Ф. Некряч. – Киев, 1954. – 18 с.

3. Щукин, Е. Д. Коллоидная химия [Текст] / Е. Д. Щукин,
А. В. Перцов, Е. А. Амелина. – М.: Высш. шк., 2004. – 445 с.

4. Зимон, А .Д. Коллоидная химия [Текст] : учеб. для вузов / А. Д. Зимон, Н. Ф. Лещенко. – М. : АГАР, 2001. – 320 с.

Учебное издание

Дисперсные системы

И структурообразование