roztw spr3-potencjał zeta, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia roztworów polimerowych, lab


Laboratorium fizykochemii roztworów polimerowych

Ćwiczenie 3

Wpływ bodźców zewnętrznych na właściwości roztworów polimerów

Wstęp teoretyczny

Dynamiczne rozpraszanie światła (DLS) jest nieinwazyjną metodą pomiaru wielkości cząsteczek i cząstek oraz najnowszą technologią stosowaną dla cząsteczek o wymiarach poniżej 1 nanometra. Typowe zastosowania dynamicznego rozpraszania światła to pomiar wielkości i rozkładu wielkości cząstek emulsji i cząsteczek rozproszonych lub rozpuszczonych w cieczy np. białek, polimerów, miceli, węglowodanów, nanocząsteczek koloidalnych, emulsji, mikroemulsji.

Cząsteczki, emulsje i polimery podlegają ruchom Browna. Jest to ruch wywołany przez bombardowanie przez cząsteczki rozpuszczalnika, które same poruszają się pod wpływem energii cieplnej.

Jeżeli cząstki lub cząsteczki są podświetlane za pomocą lasera, intensywność rozproszonego światła zmienia się w tempie, które zależy od wielkości cząstek. Analiza wahań intensywności daje prędkość ruchu Browna, a tym samym wielkości cząstek.

Średnica cząsteczek, która jest mierzona na podstawie dynamicznego rozpraszania światła nazywana jest średnicą hydrodynamiczną. Odnosi się ona do sposobu cząstek, jakie dyfundują w cieczy.

Translacyjny współczynnik dyfuzji będzie zależał nie tylko od wielkości cząstek, ale również od struktury powierzchni, stężenia i rodzaju jonów w środowisku. Oznacza to, że wielkość może być większa niż mierzona w mikroskopie elektronowym, na przykład, gdy cząstka jest usuwana z jej naturalnego środowiska.

Zalety technologii:

Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia było wyznaczenie potencjału zeta i średnicy hydrodynamicznej poli(kwasu akrylowego) metodą dynamicznego pomiaru intensywności rozpraszania światła laserowego wiskozymetryczną.

Wykonanie ćwiczenia

Do trzech ponumerowanych szklanych fiolek zaopatrzonych w korki wlano odpowiednią ilość 5% wodnego roztworu poli(kwasu akrylowego). W jednej z nich zmierzono pH, które wynosiło 2,38 (temperatura 23°C). W przypadku roztworów znajdujących się w drugiej i trzeciej fiolce przeprowadzono korektę pH. Roztwór w fiolce drugiej zakwaszono 0,2 M wodnym roztworem kwasu solnego do pH równego 1,66, natomiast zawartość trzeciej fiolki zalkalizowano 0,2 M wodnym roztworem wodorotlenku sodu do pH równego 7,88. Tak przygotowane roztwory badanego polimeru trzykrotnie przefiltrowano przy użyciu igieł i strzykawek przez filtry zaopatrzone w membranę o wielkości porów 0,45 μm. Następnie przeprowadzono pomiar potencjału zeta ϛ i średnicy hydrodynamicznej, stosując metodę dynamicznego pomiaru intensywności rozpraszania światła laserowego. Każdą z trzech próbek kolejno wprowadzano do specjalnej kuwety zaopatrzonej w elektrody, tak, aby uniknąć powstawania pęcherzyków powietrza, wstawiano do komory pomiarowej, po zamknięciu której w odpowiednim programie ustalano parametry niezbędne do przeprowadzenia pomiaru. Na koniec wydawano polecenie wykonania analizy, a po jej zakończeniu zapisywano otrzymane wyniki.

Opracowanie wyników

Wyniki przeprowadzonych pomiarów zamieszczone zostały w poniższej tabeli.

Tabela 1. Potencjał zeta i średnica progowa poli(kwasu akrylowego) w badanych roztworach różniących się pH

Parametr

Roztwór 1

Roztwór 2

(zakwaszony)

Roztwór 3

(zalkalizowany)

pH

2,38

1,66

7,88

Potencjał zeta [mV]

-2,1

-0,578

-23,8

Średnica hydrodynamiczna [nm]

30,53

32,36

371,5

Wnioski

Roztwór poli(kwasu akrylowego), jak można było się spodziewać, ma odczyn kwaśny, ponieważ w swojej cząsteczce posiada grupy karboksylowe, których proton może ulec odszczepieniu (dysocjacja). Potwierdza to również znak minus przed wartością potencjału zeta, który świadczy o tym, że na cząsteczce zgromadzony jest ładunek ujemny. Na podstawie bezwzględnej wartości potencjału zeta można stwierdzić, że wraz ze wzrostem pH roztworu (dodatek zasady) następuje zwiększenie ładunku ujemnego na cząsteczce, natomiast obniżenie pH przez dodanie kwasu powoduje obniżenie ilości ładunku na cząsteczce polimeru. Spowodowane jest to tym, że dodanie kwasu cofa dysocjację grup karboksylowych występujących w cząsteczce badanego polimeru, a dodatek zasady powoduje reakcję ich zobojętniania z wytworzeniem większej ilości ładunków ujemnych na cząsteczce tego polimeru - powstaje sól sodowa poli(kwasu akrylowego).

Zmniejszenie ilości ładunków na cząsteczce polimeru powoduje zmniejszenie jego siły oddziaływania elektrostatycznego z polarnym rozpuszczalnikiem, jakim jest woda. W konsekwencji tego wraz z obniżeniem pH roztworu poli(kwasu akrylowego) następuje silniejsze zwinięcie się jego łańcuchów w strukturę kłębkową, co w pewnym momencie może spowodować agregację poszczególnych kłębków, a nawet aglomerację. Potwierdza to wynik pomiaru średnicy hydrodynamicznej kłębka polimeru. W środowisku zasadowym cząsteczka poli(kwasu akrylowego) ulega rozwinięciu w postać bardziej liniową na skutek odpychającego oddziaływania powstałych w dużej ilości na jej powierzchni ładunków jednoimiennych (ujemnych). Polimer ten w czystym roztworze wodnym ma cząsteczki zorganizowane w postaci kłębka, który w środowisku zasadowym ulega rozwinięciu (większa średnica), natomiast w środowisku silniej kwaśnym powinien ulegać ściśnięciu, silniejszym upakowaniu. Wyniki przeprowadzonego doświadczenia niestety temu przeczą, gdyż średnica hydrodynamiczna kłębka badanego poli(kwasu akrylowego) jest większa przy wyższym pH niż przy niższym. Prawdopodobnie jest to spowodowane występowaniem zanieczyszczeń w badanym roztworze polimeru lub też przy obniżonym pH roztworu mógł zacząć następować proces agregacji kłębków polimeru.

2



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
reometr, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia roztworów polimerowych, lab, Makrocząsteczka Laborat
makr 6, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia roztworów polimerowych, lab, Makrocząsteczka Laborato
Instrukcja Goralski, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia powierzchni, lab
fpow spr-mikroskop elektronowy, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia powierzchni, lab
Instrukcja Fizykochemia pow Grams, studia, nano, 3rok, 5sem, fizykochemia powierzchni, lab
radiacja spr3-polimeryzacja radiacyjna, studia, nano, 3rok, 5sem, chemia i technologia radiacyjna po
Dozymetr alaninowy, studia, nano, 3rok, 5sem, chemia i technologia radiacyjna polimerów, lab
Chemia i technologia radiacyjna polimerow Cw2 - Dozymetria CalorymetriaAlanina, studia, nano, 3rok,
Projekt cwiczenie 1, studia, nano, 3rok, 5sem, zarządzanie jakością, projekt
foto52, studia, nano, 3rok, 5sem, podstawy fotochemii i fotofizyki, fotofizyka, lab, 52
fotochemia opracowanie, studia, nano, 3rok, 5sem, podstawy fotochemii i fotofizyki, fotochemia, wykł
Projekt cwiczenie 5, studia, nano, 3rok, 5sem, zarządzanie jakością, projekt
ekologia, studia, nano, 3rok, 5sem, ekologia i etyka środowiska
radiacja spr1-dozymetr Frickego, studia, nano, 3rok, 5sem, chemia i technologia radiacyjna polimerów
Projekt cwiczenie 2, studia, nano, 3rok, 5sem, zarządzanie jakością, projekt
Projekt cwiczenie 3, studia, nano, 3rok, 5sem, zarządzanie jakością, projekt
Chemia i technologia radiacyjna polimerow Cw3 - Polimeryzacja radiacyjna - instrukcja, studia, nano,
Projekt cwiczenie 4, studia, nano, 3rok, 5sem, zarządzanie jakością, projekt
foto51, studia, nano, 3rok, 5sem, podstawy fotochemii i fotofizyki, fotofizyka, lab, 51

więcej podobnych podstron