Высокомолекулярные соединения Основные вопросы по теме
Эмульсии и пены; получение и разрушение.
Набухание и виды набухания. Степень набухания.
Гели (студни).
Влияние концентрации, температуры и посторонних электролитов на застудневание.
Синерезис и тиксотропия.
Аэрозоли; получение и разрушение.
Применение аэрозолей.
Вопросы для самоконтроля
Что такое «эмульсии» и «пены»?
Как получают и разрушают эмульсии и пены?
Что такое «полимер»?
Какие виды полимеров вам известны?
Каковы виды растворов ВМС (высокомолекулярных соединений)?
В чем принципиальное отличие коллоидного раствора от раствора ВМС?
Что такое «набухание»?
Что такое «гель», «студень»?
Что такое «синерезис»?
Что такое «тиксотропия»?
Набухание и растворение высокомолекулярных веществ Растворению высокополимера предшествует его набухание. Набухание заключается в следующем: прежде чем перейти в раствор, полимер поглощает значительное количество низкомолекулярной жидкости – растворителя, увеличиваясь в объеме и весе.
Молекулы растворителя проникают в погруженный полимер. Это возможно потому, что цепочечные молекулы полимеров гибкие: их звенья, изгибаясь, создают неплотную упаковку макромолекул. Молекулы растворителя проникают в полимер, заполняют свободное пространство между макромолекулами полимера. Когда макромолекулы набухшего полимера достаточно отодвинуты друг от друга, они начинают отрываться и переходить в раствор.
Набухание не всегда заканчивается растворением.
Неограниченное набухание – это набухание, заканчивающееся растворением.
В этом случае связь между макромолекулами полимера слабая, межмолекулярная. Она примерно в 100 раз более слабая, чем химическая. Энергии теплового движения молекул растворителя достаточно, чтобы отделить друг от друга молекулы полимера.
Ограниченное набухание – это набухание, которое не переходит в растворение. Такие полимеры называют «сшитыми» (например, резина; в ней макромолекулы каучука соединены между собой через молекулы серы). Химическая связь гораздо прочнее межмолекулярной и энергии теплового движения недостаточно для отделения макромолекул друг от друга.
Также ограниченно набухают полимеры, имеющие в своем составе большое количество полярных группировок; между макромолекулами образуется большое количество достаточно прочных водородных связей (водородная связь по прочности занимает промежуточное положение между химической и межмолекулярной связью). К таким природным полимерам относятся белки.
Ограниченно набухают полимеры, имеющие химические связи – «мостики», между макромолекулами.
Если обозначить массу полимера до набухания m0, а массу полимера после набухания m, то отношение можно назвать степенью набухания.
Выраженная таким образом степень набухания численно равна количеству жидкости, поглощенной одним килограммом полимера. Можно также выразить степень набухания в процентах: . Пример 1 Определить степень набухания, если масса сухой древесины 20, а набухшей – 35 кг.
Степень набухания определяется по формуле , где m0 – масса сухого полимера;
m – масса набухшего полимера. Решение
m0 = 20 кг, m = 35 кг, . Пример 2 Определить, сколько растворителя поглотит 5 кг каучука при степени набухания 250%.
Решение. Количество поглощенного растворителя равно m - m0 ; решаем относительно m - m0: . Задание 9 Определить, сколько растворителя поглотит указанное количество высокомолекулярного соединения при заданной степени набухания.
№
п/п
Высокомолекулярное вещество
Растворитель
Степень набухания α, %
9.1
0,1 кг желатина
Вода
120
9.2
0,2 кг резины
Бензол
150
9.3
0,3 кг каучука
Бензол
180
9.4
0,4 кг полистирола
Бензол
30
9.5
0,5 кг метилметакрилата
Хлороформ
50
9.6
0,6 кг гороха
Вода
110
9.7
0,7 кг бобов
Вода
210
9.8
0,8 кг сои
Вода
130
9.9
0,9 кг фасоли
Вода
140
9.10
1,0 кг чечевицы
Вода
90
9.11
1,1 кг лапши
Вода
170
9.12
1,2 кг пшеницы
Вода
180
Вычислить степень набухания, если известна масса сухого полимера m0 и набухшего m. Расчетные данные
№
п/п
m0, кг
m, кг
Высокомолекулярное вещество
9.13
0,05
0,12
Каучук
9.14
0,10
0,30
Резина
9.15
0,15
0,45
Желатин
9.16
0,20
0,30
Полистирол
9.17
0,25
0,40
Полиметилакрилат
9.18
0,30
0,50
Горох
9.19
0,35
0,80
Фасоль
9.20
0,40
0,80
Соя
9.21
0,45
0,95
Бобы
9.22
0,50
1,20
Желатин
9.23
0,55
1,30
Лапша
9.24
0,60
1,70
Резина
9.25
0,65
1,80
Каучук
Задание 10 10.1.Что называется адсорбцией? Чем она обусловлена и какими уравнениями описывается?
10.2. В чем состоят особенности строения молекул ПАВ и ПИВ и их адсорбция?
10.3. Чем отличается физическая адсорбция от хемосорбции?
10.4. Перечислите особенности ионной адсорбции. Как она зависит от размеров и зарядов ионов?
10.5. Какие методы получения дисперсных систем вы знаете?
10.6. Какие оптические методы используют для определения размеров частиц дисперсной фазы?
10.7. Какие явления называются электрокинетическими? Перечислите их, пояснив сущность протекающих процессов.
10.8. В чем состоят различия между молекулярно-кинетическими свойствами коллоидных и истинных растворов?
10.9. Сформулируйте правила коагуляции золей электролитами.
10.10. В чем заключается защитное действие ВМС и сенсибилизация коллоидов?
10.11. Какие свойства называются тиксотропией и синерезисом?
10.12. Что общего и в чем состоит различие между низкомолекулярными и коллоидными ПАВ?
10.13. Как можно классифицировать ВМС по происхождению, по строению молекул?
10.14. Каково строение молекулы белка?
10.15. Что такое «студень» и «явление синерезиса»?
10.16. Чем определяется возможность образования структуры в суспензии? Какие факторы влияют на структурообразование?
10.17. Применение суспензий в пищевой промышленности.
10.18. Какие системы называются эмульсиями? Как они классифицируются и где применяются?
10.19. Какие вы знаете факторы устойчивости пены? Как можно предотвратить образование пены в технологическом процессе?
10.20. Какими методами можно разрушать аэрозоли?
10.21. Что такое «порошок»? Как получают и как классифицируют?
10.22. Какие системы называют нормально вязкими? Как вязкость зависит от приложенного давления?
10.23. Что называется изоэлектрической точкой и каково ее значение для большинства белковых веществ?
10.24. Чем отличается эластичный студень от хрупкого геля? Что такое «тиксотропия»?
10.25. Зависит ли вязкость от приложенного давления? Начертите кривые зависимости вязкости от давления для структурированной системы.
02. 00. 11 Коллоидная химия Коллоидная химия раздел химической науки, изучающий свойства и превращения вещества в дисперсном и ультрадисперсном состояниях и...
можно назвать степенью набухания.
.
.
.
