ЖОҒары молекулалық Қосылыстар

Павлодар

ББК 24. 7я7

В 93


С.Торайғыров атындағы ПМУ Ғылыми кеңесімен мақұлданған

Рецензент:

Құрастырған: Т. С. Байжұманова

В 93 Жоғары молеулалық қосылыстар: лабораториялық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар/ құраст. Т. С. Байжұманова. – Павлодар, 2005. – 21 б.

"Жоғары молекулалық қосылыстар" пәні бойынша лабораториялық жұмыстарды орындауға арналған әдістемелік нұсқауда жұмыстың бырысы, техникалық қауіпсіздік туралы ережелер, теориялық бөлім, тақырып бойынша бақылау сұрақтары және есептер берілген.

Әдістемелік нұсқау талаптарға (МЖМБС және т.б., типтік бағдарламаларға) сәйкес құрастырылған

удк 546. 172. 1 (07)

ББК 24. 7я7

© Байжұманова Т.С., 2006

Әдістемелік нұсқауда химия зертханасында жұмыс жүргізу ережелері, қауіпсіздік шаралары, улы заттармен жұмыс істеудің шарттары, химиялық ыдыстар мен құралдарды дұрыс қолдануға ерекше көңіл бөлінген.

Бұл әдістемелік нұсқауларда әрбір жұмысқа қысқаша теориялық материал, жұмыстың мақсаты мен орындалу барысы, бақылау сұрақтары және есептер берілген.

Тәжірибе жұзінде алынған мәліметтер бойынша математикалық есептеулер жұргізіп, заңдылықтарды тұжырымдайды, құнды пікірлерді қорытындылайды. Лабораториялық эксперимент жүзінде студенттер теориялық білімдерін жетілдіріп, ой-өрістерін кеңейтеді.

Лабораториялық сабақтарда студенттер лабораториялық жұмыстар орындауға дағдыланып, жоғары молекулалық қосылыстар пәнінен арнаулы химиялық приборлармен жұмыс істеуді үйренеді. Бұл әдістемелік нұсқауда жоғары оқу орындарында кеңінен қолданылатын жұмыстар іріктеліп алынған.

1 Химия лабораториядағы сақтық шаралар және жұмыс жасау ережелері

1.1 Алдын ала оқып, жұмыстың мазмұнымен толық танысу

керек

2. 
   Тәжірибеге қажетті ыдыстар, құрал-жабдықтар мен
   

1.3 Жұмыс ретін және барысын нұсқау бойынша жүргізеді

1.4 Тәжірибе барысындағы өзгерістерді мұқият бақылап, жұмыс

орнын таза ұстау керек.

1.5 Тәжірибе нәтижесін арнайы жұмыс дәптеріне жазу керек.

1.6 Дәптерде күні, айы,тақырыбы, жұмыс барысы (сызбанұсқау

немесе құрал суреті), байқалған құбылыстар, реакция теңдеулері, есептеулер және қорытындылар жазылады.
2 Химиялық реактивтер және оларды пайдалану ережесі
Зертханалық жұмыстарға қажетті реактивтер арнайы шкафтарда

сақталады. Тазалығы жағынан реактивтер: химиялық таза (х.т.), анализ үшін таза (а.ү.т.), таза (т) деп бөлінеді. Осыдан басқа реактивтер:спектральды таза (сп.т), ерекше таза (е.т), тазартылған (т) және техникалық (техн) болып бөлінеді. Реактивтерді пайдаланғанда олардың қасиеттерін білген жөн (оталғыштығы, улылығы, қопарылыс беретін қоспалар түзуі). Ерітінділерді және құрғақ тұздарды шыны ыдыстарда сақтайды, ол ыдыстарды шыны , резина немесе ағаш тығынмен жабады. Әрбір ыдыста реактивтің аты, сапасы (х.т,. а.ү.т. немесе т.б.) және концентрациясы көрсетіледі. Егер жазуы (этикеткасы) болмаса, ол реактивті пайдалануға болмайды.

3.2 Артық алынған реактивті ыдысына салуға немесе құюға

болмайды.

3. 
   Реактивті алғаннан кейін ыдысты тығынмен жауып орнына
   

3. 
   Құрғақ реактивтерді темір немесе фарфор қасықшамен
   

3. 
   Егер реактивті пипеткамен алса, оны жуу керек.
   
4. 
   Улы және оталғыш заттармен аса сақтықпен жұмыс істеу
   

жүргізеді.

2. 
   Тартпа шкафта жұмыс істегенде оның терезесін ¼-1/5
   

4.3 Тәжірибені кір ыдыста жасауға тиым салынады.

4.4 Аммиак, хлор, бром, иод, азот қышқылы, т.б. ұшқыш заттар

бөліне жүретін жұмыстарды тартпа шкафта жүргізу керек.

4.5 Қышқылдарды және сілтілерді бір ыдыстан екіншісіне

құюға зертхана қызметкерлеріне ғана рұқсат беріледі.

6. 
   Химиялық ыдыстан су ішуге болмайды.
   
7. 
   Егер оталғыш сұйықтықтар немесе заттар жанса, спирт
   

6. 
   Киім жанса, көрпеге орап өшіру керек, еш уақытта қашуға
   

6. 
   Электр сымы жанса, тез электр тоғын өшіріп, мүмкін
   

6. 
   Ашық жалынмен жұмыс істегенде оталғыш сұйықтары
   

6. 
   Оңай от алатын сұйықтарды (оос- бензин, спирт, эфир)
   

4.12 Концентрлі азот қышқылы кейбір оталғыш органикалық

заттармен жанасқанда (скипидар, эфир майы, майлы қағаз, ағаш үгіндісі, ескі шүберектер, қиқымдар, т.б.) жануы мүмкін.

13. 
    Электролиз кезінде барлық контакт жақсы оқшауланған
    

4.14 Оталғыш немесе қопарылғыш заттардың қалдықтарын

раковинаға тастауға болмайды. Оларды арнайы ыдысқа жинап, этикеткасын жазып қояды.

13. 
    Газ шыққанын тексеру үшін сабын ерітіндісі
    

13. 
    Бөлінетін газды сақтықпен, ауаны желпіп иіскеу керек.
    
14. 
    Реактивтерді құйғанда шашырындысы бетке, киімге
    

4.17 Сынауықты қыздырғанда аузын өзіңе немесе қасыңдағы

жолдастарыңа қаратуға болмайды.

№ 1 Лабораториялық жұмыс Гельдер және олардың қасиеттері
Жұмыстын мақсаты: жоғары молекулалық қосылыстардың ең негізгі қасиеттерінің бірімен таныстыру.
Теориялық бөлім. Еріткіште ісінген, тігілген полимерлерді полимер гельдері деп атайды. Полимер гельдері табиғи (көздің шыны тәрізді денесі) және синтетикалық полимер гельдер болып екіге бөлінеді. Гель құрамында еріткіш мөлшері 99% -ке дейін бола алады. Гель сұйықтықтан тұрса да, өз формасын қатты дене сияқты сақтай алады. Гель құрамына кіретін полимер тізбектері өзара бір-бірімен бір полимер торына тігілген. Полимер тізбектері арасындағы тігілу әлсіз байланыс арқылы байланысса, ондай гельдерді физикалық гельдер деп атайды, ал тұрақты ковалентті байланыс арқылы түзілген гельдерді химиялық гельдер деп атайды. Соңғы жылдары зерттеушілердің аса қызығушылығын 50 - ден 400 буынға бір тігілуі бар әлсіз тігілген гельдер танытуда. Мұндай гельдер өз массасын бірнеше рет көп еріткішті сіңіріп өз бойында сақтай алады. Бұндай полимер гельдері күшті адсорбциялық қасиеттер көрсетеді. Әлсіз тігілген гельдердің тағы бір қасиеті– ісінуге қарама-қарсы коллапс көрсету қасиеті. Зарядталған тізбек және қарсы ион түзу арқылы диссоциацияға қабілеттілік көрсететін ионогендік топтары бар гельдер осы әлсіз тігілген гельдердің 2 сапалық қасиетін көрсетеді (аса тез ісіну және коллапс).

Әлсіз тігілген гельдердің ісінуге қабілеттілігі гельдердің тізбектері арасындағы эффективті итеру күшіне байланысты. Бұл қасиет гель құрамындағы әрдайым қозғалыстағы кері иондардың Осмос қысымына байланысты болады. Осмос қысымына эффективті қарсы тұру қабілеттілігін көрсететін жеке гель тізбектері арасында тартылу күші пайда болып гельде коллапс пайда болады.

Пробирка нөмірі	1	2	3	4	5	6
Тұздар
Желатинніңбағана биіктігінің ісінуден кейінгі көтерілуі

№2 лабораториялық жұмыс Полимер ерітінділері. Полимерлердің еру процестерінің ерекшеліктері

Төмен молекулалық қосылыстармен салыстырғанда полимерлердің еру процессі ісіну кезеңімен ерекшелінеді. Ісіну – полимерлерді төмен молекулалық заттарды сіңіру немесе сорбция (немесе олардың буын) процесі. Бұл процесс оның көлемінің, ммассасының және құрылымының өзгеруімен сипаттталады. Ісіну ерітіндідегі еріткіш және еріген заттың мөлшерлері арасындағы үлкен айырмашылығымен түсіндіріледі, яғни араласушы компоненттердің молекулаларының қозғалмалылығына байланысты болады. Полимердің еріткішпен әрекеттесуі нәтижесінде еріткіш молекулалары полимердің фазасын қабылдайды, ал үлкен макромолекулалар өзінің массасына байланысты бұл уақытта еріткіштің фазасына өтуге үлгермейтіндіктен полимерлер ерудің алдында ісінеді.

Қышқылдық ортада диссоциалану нәтижесінде негіздік топтың макромолекулалары макрокатионға айналады. Сілтілік ортада қышқылдық топтар диссоциаланып макромолекулалар макроанионға айналады. Кейбір аралық аймақтарда макромолекулалар өздерін биполярлы ион ретінде көрсетуі мүмкін. Полиамфолиттің макромолекуласындағы зарядтардың орташа соммасындағы рН мәні нөльге тең болған жағдайды изоэлектрлік нүкте деп атайды, ал макромолекуланың күйі изоэлектрлік болады. Полиамфолиттегі изоэлектрлік нүкте мәні оның молекуласындағы негіздік топтардың және қышқылдық қатынастардың күштілігіне тәуелді болады. Изоэлектрлік нүкте күйі полиамфолиттің концентрациясына тәуелсіз болады.

Макромолекулалардың күйіне, иондалған қышқылдық топтардың санына тең болады және макромолекулалардың жалпы орташа заряды нольге тең болады. Бұндай құбылысты изоэлектрлік күй деп атайды. Полиамфолит макромолекуларындағы ерітіндінің рН мәні изоэлектрлік күйде орналасқан болса№ онда оны изоэлектрлік нүкте деп атайды. Изоэлектрлік нүктені білу арқылы, дәрілік формада алынған ақуызды тазалап, оптималды түзілу жағдайларын таңдауға болады.

Ескерту: жұмысты аяқтағаннан кейін толуолды органикалық еріткіштерді сақтайтын ыдысқа құяды.

Кесте 4

Пробирка	Орта	Құрғақ желатинаның биіктігі, h0,мм.	Ісінген желатинаның биіктігі, h, мм.	Ісіну дәрежесі
1	Вода
2	ерітіндісі
3	ерітіндісі

№3 Лабораториялық жұмыс Изоэлектрлік нүктені анықтаудың әдістері
Тәжірибе 1 Полиамфолиттің изоэлектрлік нүктесін анықтау
Жұмыс барысы: алты құрғақ нөмірленген пробиркаларға (бірдей диаметрлі және градуирленген) шамамен бірдей мөлшерлі желатинаны салады ( пробирканың биіктігімен 0,5 мл Миллиметрлік қағаздың көмегімен құрғақ желатинаның ісінуге дейінгі биіктігін өлшейді (h₀); Өлшеу нәтижесін кестеге енгізеді. Әр пробиркаға абайлап 7,0мл. әртүрлі мәндердегірН ерітінділерін құяды. 12 минуттан соң пробиркалардағы ерітіндіні абайлап шайқайды, ал 20 минуттан соң (2 тәжірибедегідей етіп) ерітіндінің бетіне орналасқан бөлшектерді тұндырады және желатинаның ісіну биіктігін өлшейді(հ). Өлшеулердің нәтижелерін кестеге енгізеді.
Кесте 5

Пробирка	ерітіндінің рН	h, мм.	h0, мм.	∆h, мм.

Тәжірибе 2 Коллоидтық қорғаныс құбылысы
Жұмыс барысы: үш нөмірленген пробиркаларға 5,0мл. Темір гидроксидін (Ш) құяды. 1 және 2 пробиркаларға 1,0мл. 0,1% желатинаның ерітіндісін құяды. 3 бақылау пробиркасына 1мл. Дистильденген су құяды. Пробиркалардағы ерітінділерді араластырады. 1-2 минуттан кейін 1 және 3 пробиркаларға 3,0 мл. Натрий сульфатыныңкелесі концентрлі (1/2 ) 0,0025 моль/л ерітіндісін құяды. 2 пробиркаға сондай мөлшерлі концентраицясы (1/2 ) 1,0 моль /л ерітіндісін құяды. Осыдан соң пробиркалардағы ерітінділерді араластырып, 1,3 және 1,2 пробиркалардағы өзгерістерді байқайды. Өлшеулердің нәтижелерін кестеге енгізеді.
Кесте 6

Пробирка	Жоғары молекулалық қосылыс	Электролит концентрациясы (1/2)	Байқаулар
1	Желатина	0,0025
2	Желатина	1,0
3		0,0025

Эксперимент нәтижелерін өңдеу

Желатинаның изолектрлік нүктесін анықтау үшін (тәжірибе 3) ∆հ=(рН) тәуелділік графигін тұрғызады. Жұмыстың қорытындысында ортаның, электролиттердің және рН мәнінің желатинаның ісінуіне әсерін қарастырады.

№4 лабораториялық жұмыс Полиамфолиттің изоиондық нүктесін анықтау
Жұмыс мақсаты: полиамфолиттің изоиондық нүктесін анықтаудың әдістермен танысу.
Теориялық бөлім. Басқа иондардың қатысуынсыз полиамфолиттің сулы ерітіндісінде ерітіндінің рН-ын тек қана жеке ионогенді топтардың диссоциациялануы арқылы анықталуын изоиондық нүкте деп атаймыз.

Осы нүктедегі макромолекулалардың заряды полиамфолиттің молекуласындағы негіздік және қышқылдық топтардың қатынасына тәуелді болады. Егер изоионды нүкте рН = 7 болған жағдайда изоэлектрлік нүктемен беттеседі(сәйкес келеді). Кей жағдайларда изоиондық жағдайдағы макромолекулалардың күйі белгілі заряд көрсетсе немесе нөлден артық болса сәйкес келуі мүмкін. Изоиондық нүктені полиамфолитті титрлеу қисығынан анықтауға болады. Титрлеу қиысғы әртүрлі иондық күштегі ерітінділерде, қышқылдық және сілтілік аймақтардағы тербелістердің айырмашылығында болады. Бірақ, бұлардың барлығы изоиондық нүктеде қиылысады. Изоиондық нүкте изоиондық ерітіндінің рН-ы ретінде де анықталады, сонымен қатар полиамфолит ерітіндісін басқа иондардың қатысуынсыз суда, ерітіндінің рН мәніне сәйкес келетін ерітіндіні таңдау арқылы да анықтауға болады. Бұл жағдайда ерітіндіге полиамфолитті қосқанда ерітіндінің рН-ы өзгермеуі тиіс.

Жұмыс барысы: титрлеуге арналған термостатталған ұяшықтарда келесі рН – мәндерімен 6 ерітінділер дайындайды: 6,5; 6,0; 5,5; 5,0; 4,5; 4,0. Ол үшін әрбір 20 мл. дистильденген суға қажетті мөлшерлі 0,01н. ерітіндісін құяды. Ерітінділердің рН-ын 40⁰ С (рН_I) өлшейді. Содан кейін бұл ерітінділерді 6 нөмірленген стакандарға құйып оның әр қайсысына желатинаның 1% ерітіндісін даярлауға қажетті мөлшерін құяды. Желатинаны араластырып 40⁰С қыздырып ерітеді. Содан кейін барлық ерітінділердің рН-ын қайта анықтайды (рН₂). Нәтижелерді кестеге енгізеді.

Кесте 7

	1	2	3	4	5	6
рН1
рН2
∆ рН

Эксперимент нәтижелерін өңдеу

/∆рН / дегеніміз желатинасыз ерітіндінің рН мәні және сол ерітіндіге желатинаны қосқаннан кейінгі айырмашылық. Кестеде берілген мәндер бойынша график тұрғызады. Желатинаның изоиондық нүктесін белгілейді.

2 Ісінуге қандай факторлар және қалай әсер етеді? Берілген лабораториялық жұмыста қандай факторлардың әсерін зерттейді?

3 Ісіну дәрежесін қалай анықтайды? Эксперименттің негізгі этаптарын атаңыз.

4 Изоэлектрлік нүкте дегеніміз не? Изоэлектрлік күйдегі ақуыз макромолекуласының схемалық формуласын келтіріңіз. Изоэлектрлік күйде ақуыздың қандай қасиеттері күрт өзгереді?

5 Изоэлектрлік нүктені анықтаудың тура және жанама әдістерін атап, түсіндіріңіз. Лабоарториялық жұмыста желатинаның изоэлектрлік нүктесі қандай әдіспен анықталды?

6 Қандай еріткіштерде – су, спирт немесе толуолда желатина ісініп, ал қайсысында ісінбейтінін түсіндіріңіз.

7 Коллоидтық қорғаныс неден көрінедіжәне қалай түсіндіріледі?
№5 лабораториялық жұмыс Молекулалық массаны вискозиметрлік әдіспен анықтау
Жұмыс мақсаты: полимерлердің молекулалық массасын вискозиметрлік әдіспен анықтауға дағдылану.
Теориялық бөлім. Полимерлердің қасиеттері әртүрлі әдістер арқылы анықталатын молекулалық массаларға тәуелді болады. Кез-келген табиғи немесе жасанды полимер қашанда әртүрлі молекулалық массасы бар молекулалардың қоспасынан тұрады, сондықтан алғашқы және соңғы молекулалық массалары оны анықтайтын әдістер негізіне бағынатын ұстанымдарға тәуелді болады және ол бірнеше молекулалық бөліктердің орташа мәні болып былады. Полимерлердің орта салмақтық (M_w) және орта сандық (М_п) молекулалық массаларының қатьнастары (M_w/M_n) олардың полидисперстілігін көрсетеді.

Жоғары молекулалық қосылыстар ерітінділері жоғарғы тұтқырлығымен және сүйықтықтын молекулаларының арасындағы тізбектік күшінің артықшылығымен ерекшеленеді. Сұйықтықтарды трубка арқылы өткізген кезде оның әртүрлі қабаттары болады және трубка қабырғасынан концетірлі орналасады, сонымен қатар оның ортасына қарай әртүрлі жылдамдықпен қозғалады. Трубканың қабырғасына жақын қабатындағы молекулалар ақырын қозғалады, келесі қабат үлкен жылдамдықпен қозғалады және әрбір қабатта осы құбылыс тұрақты болады. Бұндай құбылыс ламинарлы ағыс деп аталады. Жылдамдықты арттырған кезде қабат айналымдары араласаып ламинарлық, ағыстағы бөліктер турбулентті ағысқа ауысады.

Жоғары молекулалық қосылыстарда анамальды тұтқырлық байқалады. Ол өте жоғры және (сұйықтыққа әсер ететін қысымды) арттыра отырып сұйықтықтың бірінші тобына қарама – қарсылықты азайтады.

Бұл ерітінділердің жоғары тұқырлығы молекула арасындағы дәрежелердің ұқсастығына тәуелді болады. Ақуыздың гидрофильдік молекулаларының және полисахаридтердің молекулаларының тібектерінің күші су молекуласынан өте жоғары болады және олардың тұтқырлығы өте сұйытыылған ерітінділерінде де жоғары болады. Сонымен қатар, бөлшектердіің пішінінің де үлкен маңызы бар. Егер созылмалы бөлщектер әртүрлі ағыстарға бөлініп орналасса, онда олар өзара бір біріне қарама-қайшылық тудырады. Ал егер осы сұйықтықтардың ішкі қысымын арттырсабөлшектер ағыс үлесінің нәтижесінде ерітіндінің тұтқырлығын төмендетеді. Концентрацияны арттыратын болсақ, онда жоғары молекулалық заттардың ерітіндісінің тұтқырлығы күрт өсіп, сонымен қатар еріген бөлшектер құрылым түзеді.

Тұтқырлық әдіспен анықтаған полимерлердің молекулалық массасы орташа тұтқырлық молекулалық масса () деп аталады. Полимерлердің сипаттамалы тұтқырлығының молекулалық массамен байланыстылығы Марк-Кун-Хаувинктің теңдеуімен өрнектеледі: . Мүндағы К жөне α параметрлері еріткіштің сапасына және макромолекуланың конформациясына тәуелді болады.

Көбінесе α - константасы 0,5 пен 0,8 аралығында жатады. Тұтқырлық полимерлердің молекулалық массасын анықтаудың абсолютті әдісі емес.

К мен α - ны анықтау үшін, басқа да дәлірек, атап айтқанда седиментация, сөуле шашыру т.б. әдістер қолданылады.

Полимердің тұтқырлығын анықтау үшін, еріткіш пен полимер ерітіндісінің капиллярлы вискозиметрдің түтікшесінен өту уақыттарын белгілі бір температурада анықтайды.

Салыстырмалы тұтқырлық - ерітіндінің капиллярлы вискозиметр түтікшесінен өту уақытының, еріткіштің өту уақытының (бірдей жағдайда өлшенген) мәндерінің қатынасына тең болады. Меншікті түтқырлық - ерітінді мен еріткіштің тұтқырлықтарының айырмасының еріткіш тұтқырлығына қатынасын көрсетеді.

Келтірілгеи тұтқырлық - деп, полимердің меншікті тұтқырлығының оның концентрациясына байланыстылығын айтады.

Өзіндік (сипаттамалы) тұтқырлық деп, полимер ерітіндісінің қонцентрациясы нольге ұмтылған кезде, келтірілген тұтқырлықтың мәнін атайды. Өзіндік тұтқырлықтың мәні графиктен (өрнектен) полимердің концентрациясы нольге ұмтылған кездегі мәнін экстраполяциялау арқылы табады.
Құрал жабдықтар: Оствальд вискозиметрі, секундомер, 25мл. цилиндр.
Реактивтер: төрт түрлі концентрациялы желатинаның сулы ерітінділері.
Жұмыс барысы: жақсылап жуылған, құрғақ вискозиметрді термостатқа (белгілі бір температурада) орналастырып, вискозиметрдің кең түтігінен 10 мл ертіндіні құяды. 10 минуттан соң резина сорғышты қолданып вискозиметрдің түтікшесімен өлшеуіш дөңгелек көлемін ерітіндіні copy мен үрлеу арқылы бірнеше рет жуып жібереді. Сонан соң түтікше мен өлшеуші дөңгелекті ерітіндімен толтырып, ерітіндінің өлшеуші дөңгелектің жоғарғы белгісінен төменгі белгісіне дейін жүріп өткен жолына кеткен уақытты секундомермен бірнеше рет (кемінде 3 рет) өлшеп, орташа мәнін алады.

1, 2 – құралдың тізесі; 3 – қысымды туғызатын трубка; 4 – резервуарлар; М₁, М₂ – белгілер

Таза ерітіндінің белгілерден өткен уақыты өлшенген соң, вискозиметрді термостаттан шығарып, ерітіндіні төгіп, оны кептіреді.

Бұл жұмыста ең бірінші аз концентрлі ерітіндіден бастап ерітінділердің вискозиметрдің капилляры арқылы ағып өту уақытын есептейді. Ерітінділердің көлемі еріткіштің көлемімен бірдей болуы керек. Әр концентрацияның белгілерден өту уақытын үш рет өлшеп, әр өлшеу біткен соң вискозиметрдің түтікшесі мен өлшеуші дөңгелегін 2-3 рет еріткішпен жуып, кептіріп, сонан кейін келесі өлшеуге кіріседі. Вискозиметрді термосттатта кептіреді. Жұмыстың нәтижелерін кестеге енгізеді.
Кесте 8

Тәжірибенің температурасы
Еріткіш
Зерттелетін ЖМҚ
Ерітіндідегі ЖМҚ-ның массалық үлесіω, %
М (мономер), г/моль
Негізгі мольдердегі концентрация b, моль кг-1
Ағып өту уақыты τ, с.

Тәжірибе нәтижелерін өңдеу
Ерітінділердің концентрацияларын негізгі мольдерде өлшейді: 1 кг. еріткіштегі мономердің зат мөлшері. Әр концентрациялы ерітінділер үшін салыстырмалы, келтірілген және өзіндік тұтқырлықтарды кавискозиметрдің капиллярынан орташа ағып өту уақыттарының мәндері бойынша есептейді. Полимерлердің салыстырмалы молярлық массаларын анықтап, табылған салыстырмалы тұтқырлықтың мәнін Штаудингер теңдеуіне қояды. тәуелділіктегі график тұрғызады.
Бақылау сұрақтар
1 Полимерлердің молярлық массасын вискозиметрлік әдіспен анықтаудың мәнісі неде?

2 Полимерлердің молярлық массасын вискозиметрлік әдіспен анықтаудың негізінде қандай теңде 3 0,8 % полимер ерітіндісініңвискозиметрден ағып өту уақыты 53 с., ал еріткіштің ағып өту уақыты 40 с.. Салыстырмалы, келтірілген және өзіндік тұтқырлықтарды есептеңіздер.

4 Келесі берілгендер бойынша молярлықмассаны анықтаңыз:

Негізгі мольдағы ЖМҚконцентрациясы 0,015; 0,025; 0,050.

Келтірілген тұтқырлық …….…….. 1,8; 2,0; 2,5.

Штаудингер теңдеуіндегі константалар: К= 4,21* 10^-4, а= 0,67.

№6 лабораториялық жұмыс Каучуктың қасиеттері
Жұмыс мақсаты: органикалық еріткіштерде каучук және резинаның еруі бойынша практикалық дағдылар алу.
Жұмыс барысы: екі пробиркаға 2 – 3мл. бензин және бензол құяды. Бір пробиркаға резинаны, ал екіншісіне каучукты салып, біраз уақытқа қалдырамыз.

Тәжірибе 1 Клетчатканың ашылуы
Жұмыс барысы: пробиркаға 1-2мл. концентрлі күкірт қышқылын және 2-3 тамшы йод ерітіндісін құямыз. Пробиркаға кішкене мақта саламыз. Біраз уақыт өткеннен кейін ол боялады. Концентрлі күкірт қышқылының қатысында клетчатка крахмал амелоидына айналады. Ол йодтың қатысында боялады.
Тәжірибе 2 Клетчатканың гидролизі
Жұмыс барысы: стаканға 2-3мл. Конц. күкірт қышқылын құямыз. Оған фильтр қағазының бірнеше бөліктерін саламыз. Жақсылап араластырамыз. Екінші стаканға 10 мл су құйып, қоспаны 10 мл суға қосамыз. Содан соң 30 мин қыздырамыз. Суығаннан кейін сілтімен нейтралдаймыз.

Нейтралды ортада тотықсызданған кезде қызыл түстіС₂О тұнбасы түзіледі.

:

2 Полимерлердің реакция жылдамдығына және механизміне қандай эффектілер әсер етеді?

2 Полимерлердің реакцияларында полимерлеу дәрежесі өзгере ме?

3 Молекулааралық және полимерлерге тән реакцияларда полимерлердің құрылысында не өзгереді?

4 Жоғары және бөлме температурасында каучуктерді вулканизациялағанда қандай химиялық химиялық реагенттер қолданылады?

5 Полимерлерден қандай әдістер бойынша блок және тігілген сополимерлер алуға болады?

6 Деполимеризация және деструкция түсініктері бір бірінен айырмашылығы бар ма?

7 Қандай факторлардың әсерінен полимерлер ескіреді?

8 Құрылымы жағынан қандай полимерлер деструкцияға неғұрлым бейім болып келеді?

9 Егер полимердің құрамында фотохромдық топтар болмаса, полимердік материал фотодеструкцияға ұшырайды ма?

10 Полимерлердің тотықтырғыштық деструкциясы қалай жүреді?

11 Деструкциядан қорғайтын тәсілдер.

Сондықтан пресматерилға арнайы қасиет беру үшін алдымен, шәйірді дұрыс таңдау керек (бастапқы заттар, катализатор және шәйір түзілудің жағдайлары). Өнеркәсіптік қайта өндеу кезінде шәйірді резол түзілу сатысында қалыптарға құяды және сонда қатырады. Қатыру көбінесе бірнеше күнге созылады. Реакция кезінде түзілген су боялуы керек. Себебі шәйір түссіз емес және көпіршікті болып шығады.

Егер реакцияны рН 7 –ден жоғары ортада жүргізсе, яғни сілтілік ортада, онда бұл реакция резол түзілу сатысында баяланып қалады.

Өндірісте негізінен екі типті фенол - формальдегидті шәйірлер қолданылады. Ол жаңалакты және резольді шәйірлер.

Фенол – формальдегид шәйірлердің өндірісінде синтетикалық фенол және сонымен қатар таскөмірді шәйірден алынған фенолдарды (фенолды және фенол – крезолды фракциялар, ксиленолдар) қолданылады. Бұл фенолдардан басқа олардың қоспаларын, көбінесе фенолдың анилинмен қоспасын пайдаланылады. Кей жағдайда формальдегидті толығымен немесе жартылай фурфуролмен ауыстырады.

Жаңалакты шәйірлерге қарағанда резолды шәйірлердің әртүрлі маркалары бір - біріне сәйкессіз қасиеттерге және әртүрлі міндеттерге иеленеді. Көбінесе резолды шәйірдің бір маркасын басқа түрлі маркамен ауыстыруға болмайды.

Резольды шәйірлер алу үшін жаңалакты шәйірлерді алуға қолданылатын бірдей бастапқы шикізаттар пайдаланылады (фенолдар, фенолдың анилинмен қоспасы, формальдегид). Бұл реакцияларда сілтілер және негіздер, натр, барийдің гидрототығы, аммиак, магнийдің тотығы катализаторлар ретінде қызмет атқарады.

Өндірісте резольді шәйірлер қатты және сұйық күйде пайдаланылады. Шәйір және судың қоспасы резольді шәйірдің сұйық күйіндегі жағдайына сәйкес келеді. Бұндай қоспалар 35 %-ке дейін судан тұрады және оларды эмульсионды шәйірлер деп атайды. ал жартылай сусыздандырылған эмульсионды шәйірлерді (ылғалдылығы 20 %-тен аспаса) сұйық шәйірелр деп атайды.

Эмульсионды шәйірлердің 20 ⁰С тұтқырлығы 500-1800 сантипуазға, ал сұйық шәйірлердің тұтқырлығы 500-1200 сантипуазға тең болады.

Қатты күйдегі резольды шәйірлер қатты күйдегі жаңалакты шәйірлерден аз ажыратылады. Қатты күйдегі резольді шәйірлердің алынуының технологиялық процесі жаңалакты шәйірлерді алудың процесіне сәйкес келеді.

Резольді шәйірлерді сақтау мерзімі (дайындағаннан кейін 2-3 күннен) аспау керек. Өйткені сақтау кезінде эмульсионды және сұйық шәйірлердің тұтқырлығы тез арада жоғарылап, сонымен қатар тамшының құлау температурасы және қатты шәйірлердің қату температурасы жоғарылайды.

Фенол – формальдегидты шәйірлер фенол және формальдегидтің конденсациясы кезінде, поликонденсация процесімен тізбекті макромолекулалар түзілуімен жүреді.

Фенол және формалиннің әрекеттесуінен сәйкес жаңалакты және резольды шәйір түзіледі. Бұл процесті келесі схема түрінде көрсетуге болады.

Реакция қышқыл катализаторлары (тұз, күкірт, щавель қышқылы және т.б. қышқылдар) және сілдтілік катализаторларының (аммиак, натрий гидроксиді, барий гидроксиді) қатысуымен жүреді.

Фенолдың көп мөлшерінде және қышқыл катализаторлардың қатысында тізбекті полимер – жаңалак түзіледі, оның тізбегі шамамен бір-бірімен метиленді 10 фенолды қалдықтармен байланысқан түрде болады. Жаңалактар – термопластикалық полимерлер, олар өз бетімен балқымайтын және ерімейтін күйге көше алмайды. Бірақ, олар сілтілік ортада формальдегидтің көп мөлшерінде және қыздырудың әсерінен үшөлшемді полимерлерге ауыса алады. Сілтілік катализаторларды қолданған кезде және альдегидтің көп мөлшерінде поликонденсацияның бастапқы сатысында резолдың тізбекті құрылысы түзіледі:

Әрі қарай қыздырудың нәтижесінде бұл құрылысты тізбектер фенолды сақинаның пара жағдайындағы топтың әсерінен бір-бірімен тігіліп, үшөлшемді полимер – резит түзеді. Катализатор ретінде көбінесе сілтілер, мысалы 20–25%-ті аммиак ерітіндісін қолданады.

Резол шәйірлері термореактвті полимерлерге жатады. Фенол – формальдегидті полимерлер әртүрлі толықтырғыштармен пресс композициялары ретінде және лактар мен клейлердің өндірісінде қолданылады.

40 • 0,003 = 0,12 г H ₂SO ₄ қосу керек. Осы жағдайда 0, 12 : 0,048 = 2,45 мл 1 н H₂SO₄ қосқан ыңғайлы болады.

Полимер кепкен сайын мөлдірлене бастайды. Полимердің сызықты құрылымын анықтау үшін әр түрлі (ацетон, спирт- бензол қоспасы) еріткіштерде ерігіштігін анықтайды.

Кептірілген полимерді (резол, желім тәрізді қою), пробиркаға құйып термостатқа орнатып, біртіндеп, 60-120 °С толық қатқанша қыздырады, яғни резитке айналдырады.
Тәжірибе 3 жаңалакты фенолформальдегидті шәйірлерді алу

Құрал-жабдықтар: үшмойынды колба, тамшылы воронка, кері тоңазытқыш, глицеринді ерітінділі араластырғыш, термометр, су моншасы, фарфор ыдыстары.
Реактивтер: фенол, 37% формалин ерітіндісі, HCL конц.
Жқмыс барысы: 3 г. фенолды өлшеп, реакционды колбаға салып 7 мл. формальдегиді бар формалинде ерітеді (суықта араластыру арқылы). Фенодың барлық көлемі ерігеннен кейін ерітіндіге катализатор (4–5 тамшы тұз қышқылын) қосады. Реакционды қоспасы бар колбаны қайнағанға дейін су моншасында қыздырып, процесті 371 – 373 ⁰С температурасына дейін жеткізеді. Қайнау процесі басталғаннан кейін 20–30 минуттан соң ерітніді қоюланып, бөліктерге бөлінеді. Араластыруды тағы 10–15 минут жалғастырады. конденсация аяқталған соң, араластырғышты қосып, шәйір бетіндегі сұйықты төгіп, түзілген полимерді ауада кептіреді.

Жұмыстың нәтижесі және сәйкес есептеулер кестеге негізіледі.

Кесте 9

Реагенттердің массасы		Шәйір массасы, г.	Өнімнің шығуы
Фенол,г.	Формальдегид, г.		фенолға (%)	формальдегидке (%)

Бақылау сұрақтар

1 Алынған полимерлердің үлгілері пластмассалардың қандай типіне жатады (термореактивті немесе термопласты)?

2 -СН₂- метинді топтардың саны полимерлердің құрылымына

қалай әсер етеді? HCL катализаторымен жаңалакты шәйірдің поликонденсациялану механизмін түсіндіріңіз?

3 Алынған полимердің үлгілері қандай фазалық және физикалық күйде болады?

4 Полимерлеу процесінің поликонденсациялау процесінен негізгі ерекшеліктері қандай?

5 Поликолнденсациялау процесінде мономердің функционалдық топтарының саны полимерлердің құрылысына қалай әсер етеді?

6 Жаңалакты шәйірлердің алудың негізінде поликонденсациялау механизмін түсіндіріңіз?

7 Функционалдық топтардың саны молекулалық массаға қандай әсерін тигізеді?

8 Қандай жағдайларда поликонденсациялау процесімен қатар циклизация процесі жүреді ?

9 Поликонденсациялау процесінің жылдамдығына қандай факторлар әсер етеді?

10 Гомо-, гетеро-, сополиконденсациялау процестеріне мысал келтіріңіз.

Әдебиет
1 Жұбанов Б. А. "Введение в химию поликонденсационных процессов", – Алматы. : "Наука", 1994.

2 Коршак В. В., Виноградова С. В. "Равновесная поликонденсация" – М. : "Наука", 1968.

3 Оудиан Дж. Основы химии полимеров. – М. : «Мир», 1974. –702 б.

4 Платэ Н. А. Литманович А. Д.. Молекулярные реакции. – М. : «Химия», 1977.

5 Практикум по высокомолекулярным соединениям / под ред. В. А . Кабанова. – М. : «Химия», 1985. – 224 б.

6 Роговин Э. А. Химия целлюлозы. – М. : «Химия», 1972. – 519 б.

7 Стрепихеев А. А., Деревицкая В. А. Основы химии высокомолекулярных соединений. – М. : «Химия», 1976. – 440 б.

8 Тагер А. А. Физико-химия полимеров. – М. : «Химия», 1976.

9 Тугов И. И. Химия и физика полимеров. – М. : «Химия», 1989. – 433 б.

10 Шайхутдинов Е. М., Чугунова Н. И., Ерғожин Е. Е., Қүрманәлиев М. К. "Жоғары молекулалық косылыстар химиясы", –Алматы. : "Білім", 1995.

11 Шур А. М. Высокомолекулярные соединения. – М. : «Высшая школа», 1981. – 656 б.

Мазмұны
Кіріспе …………………………………………………………...... 3

1 №1 лабораториялық жұмыс Гельдер және олардың қасиеттері .…………………................................................................................6

2 №2 лабораториялық жұмыс Полимер ерітінділері. Полимерлдердің еру процесінің ерекшеліктері ..................................................…….…………………………..........8

3 №3 лабораториялық жұмыс Изоэлектрлік нүктені анықтаудың әдістері …...………………………………………………….........10

4 №4 лабораториялық жұмыс Изоиондық нүктені анықтау ....................................................................................................….. 12

5 №5 лабораториялық жұмыс Жоғары молекулалық қосылыстардың молекулалық массасын вискозиметрлік әдіспен анықтау ............................................................................................14

6 №6 лабораториялық жұмыс Клетчатканың химиялық айналулары ...............………………..............................................18

7 №7 лабораториялық жұмыс Полимерлерді алу. Феноформальдегидті шәйірлерді алу .....................………….... 20

Әдебиет ......……………………………………………………… 26

жүктеу/скачать 275 Kb.

Достарыңызбен бөлісу: