Ćwiczenie nr 5
WYZNACZANIE CI
ŻARU CZ
STECZKOWEGO MAKROCZ
STE-
CZEK Z POMIARU LEPKOŚCI ROZTWORU KOLOIDALNEGO
Roztwory koloidalne zawierające duże cząsteczki substancji rozpuszczonej wykazują znacznie
wyższe lepkości, niż lepkość czystego rozpuszczalnika (�0). Roztwory makrocząsteczek (m. in. roz-
twory białek, kwasy nukleinowe, polisacharydów i.t.p.) charakteryzują się tzw. lepkością graniczną
(lepkość charakterystyczna), która jest zależna od wielkości i kształtu makrocząsteczek. Wielkość ta
odnosi się do pojedynczych molekuł i określa zmianę lepkości roztworu przypadającą na jednostkę
�ł1 łł
�ł �ł
[�] =
�łc �ł�r -1�łśł
lim
�ł� �ł
c0
0 [1]
�ł łł
�ł �ł
gdzie: [�] - lepkość graniczna; �r/ �0 - 1 = �sp - lepkość specyficzna (właściwa) oraz �r - lepkość roz-
tworu, �0 - lepkość rozpuszczalnika, c - stężenie roztworu w g/cm3.
Pomiary lepkości granicznej stosuje się do szybkiego wyznaczania względnych mas cząstecz-
kowych, opierając się na zależności Kuhna:
[�] = K . Ma , (K = 9,3 . 10-4 oraz a = 0,55) [2]
gdzie: M - masa cząsteczkowa substancji rozpuszczonej, K, a - stałe zależne od kształtu makroczą-
steczek, rodzaju rozpuszczalnika i temperatury.
W celu wyznaczenia lepkosci granicznej należy przeprowadzić ekstrapolację lepkości właściwej
podzielonej przez stężenie do wartości zerowej (do przecięcia z osią rzędnych na wykresie
�
= f (c)
c [3]
Pomiar lepkości zostanie wykonany za pomocą wiskozymetru Ostwalda (opis metody pomiaru - vide
T. Dryński: Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki, str. 172, rok 1976), stosując wodę jako ciecz wzorcową.
Przebieg ćwiczenia:
1. Zmierzyć czas przepływu wody (t0 ) przez wiskozymetr (między kreskami górnego zbiorniczka).
2. Zmierzyć czasy przepływu t1, t2, t3, t4 i t5 dla pięciu roztworów polimeru o stężeniach c1, c2, c3, c4
i c5 (0,3%; 0,6%; 0,9%; 1,2% i 1,5%).
UWAGA: Wiskozymetr napełniać do 3/4 objętości dolnego zbiorniczka. Roztwory po pomiarze przelać
z powrotem do odpowiednich butelek.Każdy pomiar należy powtórzyć 3-krotnie, przetłaczając ciecz
do górnego zbiorniczka wiskozymetru za pomocą pompki.
3. Po wykonaniu pomiarów dla wszystkich roztworów polimeru, przepłukać wiskozymetr dwukrotnie
wodą i ponownie zmierzyć t0.
4. Obliczyć kolejno:
a/ lepkość względną roztworów:
�wz = �r / �0 = tx/ t0
gdzie: h0 - lepkość wody = 1 cP = 1 . 10-3 N . sek . m-2,
tx - czas przepływu roztworu przez wiskozymetr,
b/ lepkości specyficzne:
�sp = (�r - �0)/ �0 = tx/ t0 - 1
c/ wielkości: �sp/c.
5. Wyniki obliczeń wpisać do tabeli zamieszczonej w sprawozdaniu.
6. Sporządzić wykres �sp/c = f (c), przeprowadzić ekstrapolację do stężenia zerowego, odczytać war-
tość [ � ].
7. Znając [ �] obliczyć masę cząsteczkową, korzystając ze wzoru:
[�]
ą
M =
K [4]
Dla badanego polimeru: a = 0,55 , K = 9,3 . 10-4.
Wymagane wiadomości teoretyczne:
1. Lepkość cieczy - prawo Newtona - współczynnik lepkości, jednostki lepkości.
2. Prawo Poisseuille a, metoda Ostwalda pomiaru lepkości.
3. Dlaczego lepkość roztworów polimerów zależy od stężenia?
4. Czynniki wpływające na wielkość lepkości granicznej.
5. Rodzaje oddziaływań międzycząsteczkowych.
6. Co to jest solwatacja i jaki jest jej wpływ na lepkość.
PROPONOWANA LITERATURA:
1. G. M. Barrow; Chemia fizyczna.
2. M. Bryszewska, W. Leyko; Biofizyka dla biologów.
3. T. Dryński; Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki.
4. L. Sobczyk, A. Kisza; Chemia fizyczna dla przyrodników.
5. B. Kędzia; Materiały do ćwiczeń z biofizyki i fizyki .
 Ćwiczenie 5
Akademia Medyczna we Wrocławiu Wyznaczanie ciężaru cząsteczkowego
Katedra Biofizyki makrocząsteczki z pomiaru lepkości
roztworu koloidalnego
..................................................................
..................................................................
Imiona i nazwiska studentów Podpis prowadzącego ćwiczenia
Wydział: Data:
Grupa studencka:
Numer zespołu: Ocena:
1. Wypełnić tabelę:
Stężenie Czas wypływu
Ciecz mierzona roztworu [s] �wz= �r/�0= tx/t0 �sp= �sp/c
[g/100 cm3] (�-�0)/�0 [100 cm3/g]
woda 0
roztwór 1 0,3
roztwór 2 0,6
roztwór 3 0,9
roztwór 4 1,2
roztwór 5 1,5
2. Sporządzić na papierze milimetrowym wykres zależności �sp/c=f(c)
3. Z wykresu (aproksymując do c=0) odczytać wartość �gr.
4. Korzystając z zależności Kuhna obliczyć masę cząsteczkową:
M=10A (A=1/a log[�gr/K])
M=