Учебное пособие знакомит читателя с техникой эксперимента в химии и предназначено для обучения основным приемам работы в хи­мической лаборатории

Молекулярную перегонку применяют для разделения и очистки малолетучих и термически нестойких веществ, которые нельзя перегнать обычным способом или использовать сублимацию и перекристаллизацию. К таким веществам принадлежат высоко молекулярные органические соединения (смолы, жиры, масла, пластификаторы). Этот метод незаменим при выделении витаминов из растительных масел и рыбьего жира.

Для молекулярной перегонки требуется высоковакуумная ап­паратура (см. разд. 10.8), позволяющая значительно снижать температуру испарения жидкости и увеличивать среднюю длину свободного пробега молекул пара, достигающую, например, при давлении 0,001 торр

(,13 Па) в среднем 56 мм. При таком ва­кууме молекулы, оторвавшиеся от поверхности жидкости, могут двигаться к поверхности холодильника прямолинейно, редко соударяясь.

В отличие от дистилляции молекулярная перегонка проходит не при какой-либо определенной температуре, а в любом ин­тервале температур, лежащем ниже температуры кипения жид­кости.

Разделительная способность молекулярной перегонки неве­лика, так как при ее проведении никогда не устанавливается равновесие между удаляемым паром и испаряющейся жид­костью. Максимальное разделение компонентов жидкости на­ступает тогда, когда поверхности испаряющейся жидкости и холодильника расположены возможно ближе друг к другу.

В приборах для молекулярной перегонки - молекулярно-дистилляционных испарителях, работающих при давлении меньше 0,001 торр (≈0,13 Па) с зазором порядка 0,5 - 2,0 см между поверхностями испарения жикости и конденсации пара, не происходит кипения жидкости.

Для эффективной работы таких приборов необходимо, чтобы вакуумная линия имела достаточно большой диаметр (не менее 20 - 30 мм), а температура поверхности холодильника была бы на 60 - 100 °С ниже температуры поверхности испаряющейся жидкости. Перед введением жидкости в молекулярно-дистилляционный прибор из нее удаляют все растворенные га­зы. Простейшее устройство типа "охлаждаемый палец" (рис. 169, а) состоит из сосуда 3, в который наливают около 5 мл очищаемой смеси 6, и пробирки 1 с хладоагентом. Сосуд 3 под­ключают через кран 2 к вакуумной системе для предварительно­го удаления растворенных газов и летучих растворителей. После этой операции в пробирку 1 вносят охлаждающую смесь (см. Разд. 6.11) и нагревают сосуд 3 в жидкостной бане 5 (см. разд. 6.1). Температуру бани подбирают таким образом, чтобы молекулярная перегонка проходила достаточно быстро при сохране­нии необходимого перепада температур жидкость - холодильник без кипения и разложения перегоняемой жидкости.

После окончания перегонки сосуд 3 вынимают из бани и охлаждают под вакуумом. Затем трубку с краном 2 отсоединяют от вакуума, впускают в сосуд 3 воздух и вынимают из него пробирку 1. Твердый конденсат 4 соскабливают или смывают с поверхности пробирки растворителем.

Рис. 169. Приборы для молекулярной перегонки: "охлаждаемый палец" (а). охлаждаемый стакан (б), "палец" с отвесно стекающей пленкой (в) и прибор Хикмена - Стенфорда (г)

Пребывание пленки на поверхности испарения пальца со­ставляет всего 3 - 4 с, что обеспечивает мягкие температурные условия испарения жидкости. Толщина слоя стекающей пленки колеблется от 0,1 до 0,5 мм.

В неразборном приборе Хикмена - Сенфорда (рис. 169, г), снабженном приемником 3 для сбора дистиллята, пар жид­кости конденсируется на стенках холодильника 1, и тонкий слой конденсата стекает в воронку 2. В современных приборах молекулярной перегонки жидкость испаряется с поверхности быстро вращающихся дисков (рис. 170).

В таких установках жидкость по трубке 4 подают в центр ме­таллического диска 6, вращающегося со скоростью 5000 об/мин. Диск обогревают снизу электрической спиралью 5. Образую­щаяся очень тонкая пленка жидкости движется по поверхности диска и подвергается тепловому воздействию лишь в течение доли секунды. Пар жидкости конденсируется на поверхности холодильника 3, а дистиллят стекает в приемник по трубке 10. Остаток жидкости сбрасывается центробежной силой с края Диска в желобковый сборник 8 и удаляется через трубку 9.

Весь прибор герметично закрыт стеклянным колпаком 1, Укрепленным в металлическом основании 2, и через трубку 7 соединен с вакуумной системой.

Хикмен Карл Юстус (1786 - 1878) - немецкий инженер, конструктор перегонных аппаратов.

8.6. Элементарная техника жидкостной экстракции

В настоящем разделе рассмотрены простейшие приборы для экстракции примесей из жидкой фазы жидкими веществами. Экстракция - процесс извлечения одного или нескольких веществ из жидких растворов или твердых смесей (см. разд. 9.9) жидким растворителем, называемым экстрагентом. В основе экстракции как метода разделения и очистки веществ лежит различие в растворимости извлекаемых компонентов в двух не-смешивающихся жидких фазах или в жидкой и твердой фазах.

Важнейшей величиной, характеризующей экстракционное равновесие двух несмешивающихся жидких фаз, является кон­станта распределения K_D (B) вещества В в равновесных фазах:

K
(8.3)

K_D (B) = А_В(орг.1) / А_В(орг.2)

где А_в(орг), А_В(H₂O), А_В(орг.1) / А_В(орг.2) - активности вещества В соответ­ственно в органической и водной фазах, в 1-й и 2-й органических фазах.

Практически используют концентрационные константы рас­пределения вещества В между равновесными несмешивающимися жидкими фазами:

K_D (B) = С_В(орг) / C_В (H₂O) или K_D (B) = С_В(орг.1) / С_В(орг.2) (8.4)

где С_В - концентрация в моль/л.

Значение Kd(B) может быть выражено через единицы любой концентрации (см. разд. 9.1), но в этом случае символ констан­ты помечают символом использованной единицы концентра­ции, например, массовой доли ω K_D (I₂ ) = 86,2 (CCl₄, Н₂О, 25 °С, ω I₂)

0011Простейшим прибором для жидкостной экстракции является делительная воронка (см. рис. 53). В нее заливают жидкое веще­ство, содержащее извлекаемые примеси, при этом количество жидкости не должно превышать половину объема воронки, за­тем добавляют экстрагент от 1/5 до 1/3 объема воронки. Ворон­ку встряхивают вручную или на специальной машине (см. рис. 188). После этого, закрепив воронку в штативе, дают эмульсий полностью разделиться на два прозрачных слоя, которые отде­ляют друг от друга при помощи крана воронки. Если необходи­мо, то процесс экстракции повторяют с новой порцией экстрагента. При энергичном взбалтывании может образоваться очень стойкая эмульсия, расслаивание которой требует много времени. Для разрушения таких эмульсий применяют центрифугирование (см. разд. 9.4), небольшой нагрев делительной ворон­ки с ее содержимым в трубчатой печи (см. разд. 6.5), пропуска­ние через эмульсию переменного или постоянного тока.

Легколетучий экстрагент при встряхивании может создать воронке избыточное давление, иногда вырывающее пробку.

В этом случае в процессе встряхивания воронку периодически переворачива­ют краном вверх и откры­вают его на 1 - 2 с.
Рис .171 Экстракторы для легкого растворителя

с вставной воронкой (а) и с вставным ста­каном и сифоном (б)

Если плотность экстрагента меньше плотности обрабаты­ваемой жидкости, то его подают под слой этой жидкости. В частности, в приборе с вставной воронкой (рис. 171, а) экс­трагент из обратного холодильника 1 попадает сначала в ворон­ку 2, а затем при помощи пористой стеклянной пластинки 6 диспергируется в слое 5 тяжелой очищаемой жидкости, извлекая примеси при своем движении вверх. Капли образуют верхний слой 4 обогащенного примесями экстрагента, который сливает­ся через трубку 3 на регенерацию.

В экстракторе с вставным стаканом 5 (рис. 171, 6) и сифоном 6 экстрагент после конденсации проходит воронку 4 и попадает на дно стакана, содержащего очищаемую жидкость 7. Диспергирование экстрагента происходит при помощи стеклянной по­ристой пластинки 8. Заполнив верхнюю часть стакана, экс­трагент переливается через его край в зазор между стаканом и сосудом 2 и сифонируется в трубку 9 на регенерацию. Пар экс­трагента поступает в холодильник 1 через трубку 3.

Длительность процесса экстракции в приборах первого и второго типов устанавливается экспериментально.

Для очистки больших количеств жидкости применяют экс­тракторы со склянкой емкостью 2 - 5 л (рис. 172, а). В этом приборе экстрагент не диспергируется, а из трубки 3 большими каплями проходит через слой 7 жидкости и собирается над ней в слое 6. Как только экстрагент закроет отверстие 5 трубки 3, он начинает подниматься по ней ц по достижении верхнего колена сифона 4 переливаться в колбу g для регенерации.




Рис. 172. Экстракторы для легкого растворителя с сифоном (а)

и со вставные стаканом и спиралью (6)

Когда необходимо нагревать обрабатываемую экстрагентом жидкость, применяют прибор с коаксиальными цилиндрами 2 и 4 (рис. 172, б).

Вставной стакан 4 содержит стеклянную спираль 5, поднима­ясь по которой, экстрагент извле­кает из жидкости 6 те или иные примеси и выливается через край стакана в колбу 7 для регенерации. Пар экстрагента омывает на­ружную поверхность стакана, подогревает находящуюся в нем жидкость и конденсируется в холодильнике 1. По окончании операции стакан вынимают, извлекают из него воронку 3 и спи­раль, выливают содержимое в делительную воронку и сливают слой 6 очищенной жидкости.

При использовании более тяжелого, чем очищаемая жид­кость, экстрагента, применяют приборы с распыляющей по­ристой стеклянной пластинкой и сифоном (рис. 173). В этих экстракторах конденсат проходит пористую стеклянную плас­тинку 4 и падает в виде мелких капель на поверхность очищае­мой жидкости 5 и, извлекая по ходу своего движения примеси, опускается на дно сосуда. Со дна сосуда экстракт 6 через сифон 7 попадает в колбу для регенерации экстрагента.

В приборе с нижним сифоном (рис. 173, а) экстракт 6 посте­пенно накапливается на дне сосуда 3 и, поднявшись до уровня верхнего колена сифона 7, сбрасывается с его помощью в колбу Благодаря давлению слоя 5 очищенной жидкости, уровень экс­тракта в правом колене сифона несколько выше, чем в сосуде 3-В экстракторе с боковым сифоном 7 (рис. 173, б) сброс экс­тракта в перегонную колбу по паропроводу 8 также происходи по мере подъема его уровня в сифоне.



Рис. 173. Экстракторы для тяжелого растворителя с нижним сифоном (а),

с боковым сифоном (б) и с пальчиковым холодильником (в):

7 - сифон; 8 - паровая трубка;

в: 1 - пальчиковый холодильник; 2 - паровая трубка; 3 - воронка; 4 - пористая плас­тинка; 5 - очищаемая жидкость:

6 - экстрагент; 7 - сифон; 8, 9 – трубки

Предлагаемые приборы для жидкостной экстракции приме­нимы только в том случае, если удаляемые из жидкости приме­си не обладают заметной летучестью и накапливаются в колбе с кипящим экстрагентом.

Достигнуть хорошего распределения экстрагента в очищае­мой жидкости с помощью приведенных выше приборов трудно, часто мелкие капли экстрагента соединяются в крупные или передвигаются в пристеночном слое.

Более эффективны лабораторные экстракторы колонного типа и типа смеситель - отстойник с электронным управлением,.выпускаемые рядом фирм. В этой книге они не рассматриваются.

Температура кипения чистой жидкости - это температура фазо­вого равновесия жидкость  пар, при котором давление пара жидкости равно внешнему давлению. Из р-Т-диаграммы (_См рис. 137) следует, что фазовое равновесие характеризуется кривой кипения, начинающейся от тройной точки и заканчи­вающейся критической точкой К. Кривая кипения - кривая давления насыщенного пара жидкости, когда жидкость и пар имеют одну и ту же температуру. Кривая кипения отражает за­висимость давления пара от температуры кипения, и наоборот. Аналитически она описывается уравнением Клапейрона - Клаузиуса:

dP/dT = H/(TV) (8.5)

где H - изменение энтальпии при кипении жидкости (кДж/моль); V - изме­нение объема (в л) при фазовом переходе жидкость - пар.

Кипение - процесс эндотермический (H > 0), сопровож­дающийся увеличением объема V > 0). Для чистых индивиду­альных жидкостей температура кипения - физическая констан­та.

Любая кипящая жидкость является перегретой,и термометр, погруженный в нее, показывает температуру кипения под дав­лением, равным сумме давления на поверхности жидкости и гидравлического давления на той глубине, где находится ртут­ный резервуар термометра. Истинной температурой кипения жидкости будет температура, при которой термометр смочен тонким слоем стекающего конденсата, находящегося в равнове­сии со своим паром.

Клапейрон Бенуа Пьер Эмиль (1799 - 1864) - французский физик и инже­нер, установил зависимость температуры плавления от давления.

Клаузиус Рудольф Юлиус Эмануэль (1822 - 1888) - немецкий физик, один из основателей термодинамики.

В насадке Кальбаума термометр 1 находится во внутренней трубке корпуса 2 и капельно-жидкая фаза из колбы 4 на него непосредственно попасть не может, он как бы защищен паровом рубашкой. В силу этого на термометре образуется постоянно обновляющаяся тонкая пленка конденсата, находящаяся в со­стоянии теплового равновесия с окружающим ее паром. Перегонку жидкости с насадкой Кальбаума ведут для определения температуры кипения со скоростью конденсации 1-2 капли секунду.

Наиболее часто применяют для определения температуры кипения прибор Рупе (рис. 175, а), позволяющий получать точные значения этой константы жидкого вещества.

эбулиометр с колоколом (в)

В начале определения температуры кипения пар конденсиру­ется в сосуде 3, нагревает находящуюся в нем жидкость до ки­пения. Постоянная температура устанавливается через 5-10 мин. Так как термометр полностью находится в паре иссле­дуемой жидкости, исключается необходимость внесения по­правки на выступающий столбик ртути (см. разд. 5.1). Точность определения температуры кипения жидкости при помощи при­бора Рупе в условиях равномерного и спокойного кипения ее составляет +0,005 °С. Для равномерного кипения жидкости в нее помещают капилляры 7, а нагрев сосуда 4 осуществляют колбо-нагревателем 8.

Рупе Ганс (1866 - 1951) - швейцарский химик-органик, синтезировал мн гие оптически активные соединения.
С такой же точностью определяют температуру кипения жидкостей на простом эбулиометре Свентославского (рис. 175, б) . Исследуемая жидкость кипит в небольшом целиком заполненном грушевидном сосуде 8. Образующийся пар увлекает кипяoe. жидкость по тонкой трубке 5 (внутренний диаметр око­ло 7 мм) и выбрасывает ее в сосуд частичной конденсации 6 на поверхность кармана 4, в который помещен термометр 2 или термометр сопротивления (см. разд. 5.4). Карман заполнен си­ликоновым маслом и имеет снаружи напаянную стеклянную спираль для стекания конденсата без образования разрывов на жидкой пленке. Для равномерного кипения жидкости в сосуд 8 бросают капилляры или припаивают к внутренней поверхности толченое стекло. Конденсат, стекающий из обратного холодиль­ника 1, проходит через счетчик капель 3 и возвращается по трубке 7 в колбу 8. Опыты показали, что температура вдоль всей поверхности кармана 4 постоянна и равна температуре кипения жидкости.

Число капель практически пропорционально интенсивности нагревания. Для каждой исследуемой жидкости находят предва­рительно свою интенсивность нагревания, наблюдая за измене­нием температуры кипения и числом образующихся капель. Например, для воды число капель может изменяться от 8 до 25 в 1 мин. Если число капель больше 25, то давление внутри эбулиометра поднимается, и измеренная температура кипения бу­дет несколько выше истинного значения. Наблюдения за темпе­ратурой кипения прекращают, когда результаты последних пяти измерений совпадают в пределах 0,05 - 0,1 °С. Найденная тем­пература кипения индивидуальной жидкости соответствует ат­мосферному давлению на момент измерения.

Хорошие результаты дает также эбулиометр с колоколом (рис. 175, в). В этом приборе кипящая жидкость из углубления 8 через колокол 7 выбрасывается вместе с паром по трубке 6 в сосуд 2 на расположенный в нем термометр 1 и стекает обратно в колбу 5 через нижний отросток сосуда 2, а пар выходит через отверстие 4 и через трубку 3 попадает в холодильник. Конденсат возвращается в сосуд 5.

Свентославский Войцех Алоизий (1881 - 1968) - польский физикохимик. Свой эбулиометр сконструировал в 1924 г.

t =k(760-p)t, (8.6)

(где t - поправка, вносимая в найденную температуру кипения для давления p (торр) атмосферы, при котором была измерена температура кипения..

Коэффициент к для большинства жидкостей имеет значение 1,2 * 10^-4, но для воды, спиртов и карбоновых кислот его значение несколько меньше и равно 1*10^-4. Чтобы не вводить поправки в температуру кипения жидкости, ее определяют в стан­дартных условиях: р = 101325 Па = 1 атм = 760 торр, поддерживая это давление при помощи маностата (см. разд. 10.6).

Вязкость - свойство жидкостей и газов оказывать сопротивление перемещению одной их части относительно другой при разных видах деформации. Количественной характеристикой вязкости являются динамическая и кинематическая вязкости.

dF = η(dυ/dl)dS. (8.7)

где dF - сила внутреннего трения, действующая на площадку dS внутреннего слоя жидкости при градиенте скорости dυ >/dl, с^-1.

Внесистемная единица коэффициента вязкости - пуаз (П): 1 П = 0,1 Па*с. Коэффициент вязкости воды при 20 °С довольно точно равен 0,01 П или 1 сП (сантипуазу). Более точное значение η(Н₂О) при 20 ^СС равно 0,010019 ± 0,000003 П.

υ = η/ (8.8)

Единица кинематической вязкости, равная 1 см²/^с» получила название стокса (Ст). Величина, обратная коэффициенту вязкости,

 = η ^-1 (8.9)

является текучестью жидкости.

Относительная вязкость (символ η _от, безразмерная величина) равна отно­шению коэффициента вязкости жидкости η_в к значению коэффициента вяз­кости чистого растворителя - эталонной жидкости с известным значением η_э^:

η _от = η_B /η_Э (8.10)

Обычно в качестве эталонной жидкости применяют воду, для которой при 20 °С η_Э = 1,0019 сП = 1,0019* 10^-2 Па • с. Рекомендуют и другие эталонные жидкости: бензол С₆Н₆ (η_Э = 6,468* 10^-4 Па • с, 20 °С), этанол С₂Н₅ОН (η_Э = 1,09 • 10^{- 3} Па*с, 25 °С).

Большой диапазон значений динамической вязкости и свойств исследуемых жидкостей обусловили разнообразие методов определения вязкости и конструкций вискозиметров: капиллярные, шариковые, ротационные, ультразвуковые, вибрационные и др., позволяющие измерять значения η_Э до 10¹² Ш^,с от нескольких градусов кельвина до 1500 К при давлениях до

1 ГПа.

В этом разделе рассматриваются только наиболее часто употребляемые в обычных лабораториях капиллярные вискозиметры.

Микровискозиметр (г) и насадка Эппельбея (д)

Наиболее широко используют в лабораториях капиллярный вискозиметр Оствальда (рис. 176, а). Чтобы определить вязкость с его помощью, точно измеренный объем эталонной жидкости (2-5 мл) пипеткой вносят в колено 4 прибора, который затем помещают в термостат, поддерживающий температуру 20 ± 0,1 °С. Ртутный резервуар контрольного термометра должен находиться при этом на одном уровне с серединой капилляра 3,а уровень жидкости в вискозиметре не должен быть выше уров­ня жидкости в термостате.

Значение динамической вязкости жидкости сильно зависит от температуры. Например, вязкость воды при 20 °С изменяется на 2,5% при изменении температуры на 1 ⁰С, а вязкость касторового масла при той же температуре изменяется на 8,5% с из­менением ее на 1 °С.

После установления постоянной температуры эталонную жидкость при помощи груши, одетой на левое колено 1, засасывают через капилляр из колена 4 так, чтобы ее мениск был несколько выше метки M₁ и расширение 2 было полностью заполнено. После этого грушу снимают и дают возможност. жидкости стекать. Время τ_э, необходимое для перемещения мениска эталонной жидкости от метки М₁ до метки М₂, измеряв секундомером с точностью до 0,05 с. Коэффициент вязкости эталонной жидкости η_э дается выражением

где к - постоянная вискозиметра, Па • мл/г; _Э - плотность эталонной жидкости (в г/мл) при температуре опыта.

Из этого выражения находят постоянную к вискозиметра. За­тем опыт повторяют с тем же точным объемом исследуемой жидкости В:

η_в = _Bτ_B. (8.12)

После деления первого выражения на второе получаем рас­четную формулу

η_в = η_э (_Bτ_B /_Эτ_Э) (8.13)

Определение постоянной вискозиметра проводят периодиче­ски перед каждым измерением коэффициента вязкости. Прежде чем выполнять измерения вискозиметр последовательно промы­вают бензином или ацетоном, хромовой смесью, чистой водой, этанолом, диэтиловым эфиром, после чего продувают обеспы­ленным сухим воздухом (см. разд. 2.9). Размеры прибора, длину и диаметр капилляра, эталонную жидкость выбирают так, чтобы значения τ_B и τ_Ээ лежали в интервале 100 - 200 с.

В основе уравнения (8.13) лежит предположение о посто­янстве среднего столба жидкости между метками M₁ и M₂, так как в прибор вводят точный и постоянный объем жидкости при одной и той же температуре жидкости в пипетке и термостатируемом вискозиметре.

Если же температуры жидкости до и после ее введения в прибор различны, то средняя высота столба жидкости уже не будет постоянной, что, естественно, внесет некоторую погреш­ность в определение вязкости.

Ошибку в измерения может внести и различие в поверхност­ном натяжении эталонной и исследуемой жидкостей. Пока уровень жидкости понижается в расширении 2 (рис. 176, о), имеющем достаточно большой диаметр, чтобы капиллярными явлением можно было пренебречь, существенной погрешности в измерение не вносится. Но когда жидкость опустится в нижнюю конусообразную часть расширения 2, влияние поверхностного натяжения начнет возрастать и достигнет максимального значения в капилляре до отметки М_2. Для устранения этого влияния Джонс и Визей предложили выше и ниже метки М₂ на 10 мм делать диаметр капилляра таким же, как и у метки М₁ (более широким).

Джоне Гарри (1865 - 1916) - американский физикохимик, ученик Оствальда

Перед измерениями вискозиметр следует тщательно устано­вить в вертикальном положении (по отвесу), чтобы гидростати­ческое давление при истечении жидкости через капилляр было одним и тем же как при калибровке, так и при измерении вяз­кости исследуемой жидкости.

Когда капилляр имеет внутренний диаметр порядка 0,1 -0, 2 мм, то при точности измерений около 0,1 % необходимо сле­дить, чтобы в жидкость и вискозиметр не попала пыль, мель­чайшие капли другой жидкости, не смешивающейся с исследу­емой, или пузырьки газа. В противном случае эти инородные включения фактически уменьшат диаметр капилляра и вызовут большие погрешности в определении вязкости. Надо заметить, что инородные включения могут иметь размер, ненаблюдаемый визуально.

Поэтому весь вискозиметр и особенно капилляр перед рабо­той подвергают, как было сказано выше, тщательной очистке от поверхностных загрязнений. Также должна быть очищена от взвешенных и коллоидных частиц эталонная и исследуемая жидкости (перегонкой, фильтрованием через стеклянный по­ристый фильтр,( см. разд. 1.5).

Наилучшим способом обнаружить погрешность, появив­шуюся от загрязнений капилляра, является повторение измере­ния вязкости жидкости при помощи других вискозиметров того же типа.

Для предотвращения попадания в вискозиметр посторонних частиц из воздуха применяют приставку Эппельбея (рис. 176, д), надеваемую на трубки 1 и 4 вискозиметров. В шариках пристав­ки располагают плотные тампоны из полимерной ваты.

При засасывании жидкости через капилляр резиновой гру­шей на резиновую трубку приставки надевают зажим Гофмана, который открывают во время измерения времени истечения жидкости.

С помощью вискозиметра марки ВПЖ-1 отечественного производства (рис. 176, б) определяют кинематическую вязкость следующим образом. В колено 4 вводят такое количество жид­кости, чтобы мениск ее в колене 1 чуть не доходил до нижнего отверстия капилляра 3. Затем вискозиметр опускают в термостат выдерживают 10- 15 мин при 20 ±0,1 °С. После этого, не вынимая его из термостата, закрыв пальцем отросток 5 при помощи груши, надетой на колено 1, засасывают жидкость выше метки M₁, следя за тем, чтобы в резервуаре 6 не образовалось разрыва жидкости. Прекратив засасывание и отняв палец от трубки 5, дают жидкости стекать в расширение 6 и наблюду за понижением ее мениска. Как только он коснется метки М₁ включают секундомер, который останавливают в момент при­косновения мениска к метке М₂.

Записав время истечения жидкости, повторяют эксперимент не менее 4-5 раз. Затем вискозиметр моют, сушат и вновь за­полняют, но уже эталонной жидкостью и проводят не менее 4 - 5 измерений.

Если результаты двух последних измерений совпадают в пре­делах 0,3%, то находят среднее арифметическое время истечения и вычисляют постоянную вискозиметра (в сСт/с):

Параметры вискозиметров марок ВПЖ-1 и ВПЖ-2 (ГОСТ 10028-67) приведены в табл. 30.

Значение кинематической вязкости (в сСт) вычисляют из со­отношения

Υ =kτg/980,7, . (8.15)

где τ - время истечения, с; g - ускорение силы тяжести в месте измерения вязкости, см/с².

Допускают, что g/980,7 1, если погрешность ±0,02% не имеет значения.

При использовании пипеточного вискозиметра Мартина (1925 г.) избыток исследуемой или эталонной жидкости вводят в трубку 4 (рис. 176, в), после чего прибору придают наклонное положение и через капилляр 3 засасывают в расширение 2 жид­кость до уровня немного более высокого, чем метка M₁. Когда восстанавливают вертикальное положение вискозиметра, жид­кость в трубке 7 должна закрывать только нижний конец капил­ляра. Емкость расширения 2 составляет 3-6 мл, капилляр имеет длину 100 - 200 мм, а внутренний диаметр-0,1-0,3мм. Перед измерением вискозиметр с закрытой трубкой 1 погружа­ют в термостат и по достижении равенства температур термо­статной и исследуемой жидкостей (10-20 мин) открывают трубку 1.

Считают, что погрешности, связанные с различными значе­ниями поверхностного натяжения исследуемой и калибровоч­ной жидкостей и неполным их вытеканием, являются незначительными. Допускают, что толщина жидкой пленки, остающейся на стенках вискозиметра, приблизительно постоянна для различных жидкостей.

Мартин Арчер Джон Портер (р. 1910) - английский биохимик и физикохимик, лауреат Нобелевской премии.

Таблица 30. Параметры вискозиметров ВПЖ-1,ВПЖ-2

Внутренний диаметр капилляра, мм	Значение постоянной к, сСт/с	Вместимость резервуара 2 (рис. 176, 6, в), мл
0,34 ±0,02 0,54 ± 0,02	3 *10-3 0,01	1,5 ±0,2 0, 3,0 ± 0,3

Если надо определить вязкость небольшого объема жидкости, хо применяют микровискозиметр (рис. 176, г). Прибор состоит из капилляра 4 с нанесенной на него шкалой, помешенного в термостатируемую рубашку 2 с термометром 5. Концы капилля­ра сообщаются с сосудами 1 вместимостью около 1 мл. Левый сосуд 1 содержит исследуемую жидкость 3, которую под строго контролируемым давлением (водяной манометр, см. разд. 10.4) вводят в капилляр до метки M₁. Затем создают небольшое дав­ление и пускают секундомер, отмечая время, в течение которого столбик жидкости пройдет путь от метки M₁ до метки М₂- Ана­логичную операцию проводят и с эталонной жидкостью при точно таком же внешнем давлении. Значение коэффициента вязкости вычисляют, как и при работе с вискозиметром Ост­вальда.