2. Экспериментальная часть

2.1. Исследование зависимости коэффициента вязкости водного раствора глицерина от концентрации Цель работы – установить зависимость коэффициента вязкости раствора глицерина от концентрации.

Вискозиметр, предварительно промытый и просушенный, заполнить исследуемой жидкостью, как указано в разделе 1.7, погрузить в большой химический стакан с водой при заданной (чаще всего комнатной) и постоянной температуре и закрепить его в штативе так, чтобы верхняя метка трубки 1 вискозиметра оказалась ниже уровня воды в стакане.

Через 10 минут, когда температура воды в вискозиметре и термостате сравняется, с помощью резиновой груши через шланг на отводной трубке 1 осторожно засосите жидкость в колено (5) до одной трети высоты. Убрать шланг с колена (1) и определить время опускания мениска жидкости от отметки М₁ до отметки М₂. Опыт повторите 3 раза, при этом время истечения жидкости (воды) в каждом из них не должно отличаться больше, чем на 0,5 секунды. Среднее время истечения воды (t_H2O) занесите в табл. 1. После этого промойте вискозиметр исследуемым раствором глицерина и аналогичным способом определите среднее время его истечения. Так проделайте опыты для растворов всех предложенных преподавателем концентраций глицерина, начиная с самой низкой и заканчивая самой высокой концентрацией. Результаты занесите в таблицу 1. По формуле (13) рассчитайте значение динамической вязкости каждого из растворов ( ) и относительной вязкости ( ). Постройте график зависимости от концентрации раствора глицерина.

В выводе по работе укажите, как изменяется вязкость раствора глицерина с увеличением его концентрации.

Таблица 1. Результаты опытов по измерению вязкости

№ п/п	Концентрация раствора	Время истечения, t, с	Плотность раствора, г/мл	, мм2/сек
1	0 (H2O)
2
3
4
5
6
7

2.2. Определение молекулярной массы полимеров

Цель работы - определение характеристической вязкости и молекулярной массы желатина вискозиметрическим методом.

Предварительно готовят раствор желатина путем растворения 0,5г желатина в 100 мл дистиллированной воды при нагревании. Раствор охлаждают и приготавливают 5 растворов из исходного с заданной концентрацией по 50 мл каждого.

Для расчета объема исходного раствора, необходимого для приготовления 50мл более разбавленного, удобно пользоваться следующей формулой:

  (14)

где С_зад - заданная концентрация растворов;

С_о - исходная концентрация раствора (С_о=0,5г/100мл);

V - объем исходного раствора.

Объем исходного раствора и воды, необходимые для приготовления растворов заданной концентрации, заносят в табл.2. Взять бюреткой рассчитанный объем исходного раствора желатина, помещают в 50 мл мерную колбу и добавляют воду до метки; раствор перемешивают. После чего выдерживают 10-15мин для выравнивания концентрации полимера за счет диффузии.

Заполняют дистиллированной водой вискозиметр, как это описано в разделе 1.7 и фиксируют время протекания между двумя метками. Измерение времени производят 3 раза, чтобы расхождение в параллельных измерениях составляло не более 0,5с. После этого измеряют время протекания растворов желатина, описанным выше способом, начиная с самого разбавленного.

Переходя к раствору более высокой концентрации, нужно по возможности более тщательно промыть вискозиметр и высушить.

Результаты заносятся в табл.2.

Таблица 2. Результаты исследований вязкости растворов желатина

Концентрация раствора желатина Сзад, г/100 мл воды		0,03	0,06	0,125	0,25	0,5	0 (вода)
Vисх.р-ра, мл.
Vводы, мл.
t, сек	1 2 3
, сек							to=
Расчет вязкости η, мм2/с по формуле 13
Расчет ηуд по формуле 8
Расчет ηпр=ηуд/С

Строят график зависимости приведенной вязкости η_пр от С и находят характеристическую вязкость [η] при С→0 (рис.5).

Рассчитывают молекулярную массу желатина из формулы (10), после следующих преобразований:

; ; (15)

Значение k и α берут из табл. 3.

Таблица 3. Значения постоянных для полимеров

№ п/п	Полимер	Растворитель	k⋅104	α
1	Поливинилацетат	ацетон	2,8	0,67
2	Поливиниловый спирт	вода	5,6	0,67
3	Желатин	вода	4,8	0,63