Полимеры и коллоидные системы
Лабораторные работы по специальности 072500 «Тара и упаковка»
Полимеры и коллоидные системы
Получение эмульсий, определение их типа и устойчивости.
Содержание работы заключается в выполнении заданий, приведенных в разделе 10.4, и записи наблюдений в табл. 10.1.
Эмульсии – это дисперсные системы, в которых и дисперсная фаза и дисперсионная среда являются жидкостями. Получают эмульсии из жидкостей, сильно отличающихся по полярности и по этой причине практически нерастворимых друг в друге. Полярную жидкость в эмульсиях называют «вода» (В), неполярную – «масло» (М), независимо от их природы. Различают два основных типа эмульсий – дисперсии масла в воде (М/В) и дисперсии воды в масле (В/М). Первые относятся к эмульсиям прямого типа, вторые – к эмульсиям обратного типа. Примерами таких эмульсий могут служить сливки, молоко, косметические кремы, сырая нефть, водно-эмульсионная краска и т.д.
В зависимости от концентрации дисперсной фазы эмульсии классифицируют на разбавленные (содержание дисперсной фазы – менее 1 объёмного %), концентрированные (- до 74%) и высококонцентрированные (- свыше 74%).
Получают эмульсии обычно диспергационным методом. В лаборатории наиболее простым приёмом диспергирования является энергичное встряхивание пробирки или колбы с применяемыми жидкостями. При этом одна жидкость в виде мелких капелек распределяется в объёме другой.
Устойчивость эмульсий повышают введением в систему стабилизаторов (в случае эмульсий их называют эмульгаторами), в качестве которых используют ПАВ и ВМС.
Короткоцепочечные ПАВ способны адсорбироваться на поверхности частиц дисперсной фазы, но не образуют механически прочных адсорбционных пленок. На этом основан принцип действия поверхностно – активных деэмульгаторов. При достаточно высокой концентрации они вытесняют длинноцепочечные ПАВ с поверхности частиц и тем самым разжижают упругие структурированные слои, вызывая коагуляцию эмульсий.
Тип эмульсии, образующейся при механическом диспергировании, в значительной мере зависит от соотношения объёмов фаз. Жидкость, содержащаяся в большем объёме, обычно становится дисперсионной средой. При близком объёмном содержании двух жидкостей при диспергировании возникают эмульсии обоих типов, но «выживает» из них та, которая имеет более высокую агрегативную устойчивость, определяемую природой эмульгатора.
Щелочные соли жирных кислот средней молекулярной массы (олеат или стеарат натрия) всегда дают эмульсии типа (М/В), а соли многовалентных металлов, например магния, – эмульсии (В/М).
Стабилизация эмульсий высокодисперсными порошками возможна за счёт избирательного смачивания их поверхности: поверхность должна лучше смачиваться той жидкостью, которая станет дисперсионной средой. Так, при получении эмульсий (М/В) применяют порошки с гидрофильной поверхностью, например, мел, глина, кварц, и др. Если же твердый эмульгатор лучше смачивается неполярной жидкостью (сажа, сульфиды, парафин и др.), то образуется эмульсия (В/М).
На практике тип эмульсии определяют следующими методами:
1. Наносят каплю эмульсии на поверхность пластинки, покрытой слоем парафина. Если капля растекается по поверхности, то эмульсия обратного типа (В/М), если не растекается, то – прямого типа (М/В).
2. По методу разбавления каплю эмульсии вносят в пробирку с водой. Если капля равномерно распределяется в воде, – это эмульсия (М/В). Капля эмульсии (В/М) диспергироваться в воде не будет. Метод осуществляют и по-другому. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло и стекло наклоняют так, чтобы капли пришли в соприкосновение. Если капли сольются, то дисперсной фазой является вода, если не сольются – масло.
3. По методу окрашивания к небольшому объему эмульсии добавляют краситель, растворимый в одной из жидкостей. Получают окрашивание либо капелек фазы, либо дисперсионной среды. Если краситель растворим в воде (конго красный, метиленовый синий и др.), то он в эмульсии (М/В) окрашивает дисперсионную среду, а капельки масла остаются бесцветными; в эмульсии (В/М) – наоборот. Это видно при наблюдении эмульсии на предметном стекле микроскопа. Эмульсия (В/М) равномерно окрашивается по всему объему жирорастворимым красителем.
4. Методом электропроводности. Высокие значения электропроводности (отклонение стрелки амперметра при помещении электродов цепи, составленной из аккумулятора, амперметра и электродов, в исследуемую эмульсию) указывают на то, что дисперсионной средой является вода, а эмульсия относится к типу (М/В). Малые значения электропроводности указывают на образование обратной эмульсии (В/М).
5. На фильтровальную бумагу наносят каплю эмульсии. Если средой является вода, то капля сразу впитывается в бумагу, на которой остается жирное пятно. Капля эмульсии (В/М) не впитывается.
Источник:http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook763/01/part-011.htm