WYZNACZANIE CIĘŻARU CZĄSTECZKOWEGO MAKROCZĄSTE

Ćwiczenie nr 5
WYZNACZANIE CIĘŻARU CZĄSTECZKOWEGO MAKROCZĄSTECZEK Z POMIARU LEPKOŚCI ROZTWORU KOLOIDALNEGO
Aparatura
Wiskozymetr, stoper.
Przebieg ćwiczenia
Rys. 1 Schemat górnej części wiskozymetru
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 (0,45%; 0,6%; 0,9%; 1,2% i 1,5%) i wpisać je do tabeli 1 sprawozdania.
UWAGA: Wiskozymetr napełniać do 3/4 objętości dolnego zbiorniczka.
Roztwory po pomiarze przelać z powrotem do odpowiednich butelek.
Każdy pomiar należy powtórzyć trzykrotnie, 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:
ηwz = ηr / η0 = tx/ t0
gdzie: η0 – lepkość wody = 1 cP = 1 . 10-3 N . s . m-2,
tx – czas przepływu roztworu przez wiskozymetr,
b. lepkości specyficzne:
ηsp = (ηr - η0)/ η0 = (tx / t0 ) - 1
c. wielkości: ηsp/c.
5. Wyniki obliczeń wpisać do tabeli 1 zamieszczonej w sprawozdaniu.
6. Sporządzić wykres ηsp/c = f (c), przeprowadzić ekstrapolację do stężenia zerowego, odczytać
wartość |η|.
7. Znając |η| (lepkość graniczną) można obliczyć masę cząsteczkową korzystając ze wzoru:
=
| |
[1]
Bezpośredni wzór na masę można otrzymać na wiele sposobów. Poniżej pokażemy jak to zrobić za pomocą
logarytmów. W pierwszym kroku logarytmujemy obustronnie równanie [1]:
log
= log
| |
Następnie korzystamy z własności logarytmów:
∙ log
= log
Dzielimy obustronnie przez a:
=
log
1
log
| |
| |
ponownie korzystamy z własności logarytmów i otrzymujemy:
log
= log
| |
Równość logarytmów implikuje równość argumentów, zatem ostateczny wzór przybiera postać:
=
| |
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.
Literatura
1. G. M. Barrow, „Chemia fizyczna”, 1978.
2. M. Bryszewska, W. Leyko, „Biofizyka dla biologów”, PWN,1997.
3. T. Dryński, „Ćwiczenia laboratoryjne z fizyki”, PWN, 1978.
4. L. Sobczyk, A. Kisza, „Chemia fizyczna dla przyrodników”, PWN, 1975.
5. B. Kędzia, „Materiały do ćwiczeń z biofizyki i fizyki”, PZWL, Warszawa 1982.
Uniwersytet Medyczny
we Wrocławiu
Katedra Biofizyki
Zakład Biofizyki
Ćwiczenie 5
Wyznaczanie ciężaru cząsteczkowego makrocząsteczek z pomiaru lepkości roztworu koloidalnego
Podpis prowadzącego ćwiczenia
.......................................................
.......................................................
Imiona i nazwiska studentów
Wydział:
Data
Grupa studencka:
Grupa ćwiczeniowa:
Stopień zaliczenia
1. Pomiar czasu przepływu.
Tabela 1
Ciecz
mierzona
Stężenie
roztworu
[g/dm3]
Czas
wypływu
[s]
pomiar
pomiar
pomiar
1
2
3
ηwz = ηr /η0 = tx/t0
średnia z
pomiarów
woda
0
roztwór 1
0,45
roztwór 2
0,6
roztwór 3
0,9
roztwór 4
1,2
roztwór 5
1,5
2. Wyznaczanie z wykresu (aproksymując do c=0) wartości [η].
[η] =
4. Obliczanie masy cząsteczkowej z zależności Kuhna.
 [η ] 
M = 
K
M=
1
a
ηsp= (ηr - η0)/η0
= (tx/t0) - 1
ηsp/c
[dm3/g]