6.2.Вплив нагрівання на в’язкість суспензії крохмалю

Готують 5%-ну водну суспензію крохмалю, шляхом розчинення його в холодній воді. Вимірювання в’язкості здійснюють за допомогою віскозиметра, методика роботи на ньому описана в роботі 6.2.1.

Вимірювання в’язкості розпочинають з 20°С i здійснюють через кожні 510° до 50°С. Вище цієї температури виміри знімають через кожні 3°.

З підвищенням температури в’язкість розчину спочатку знижується, потім, досягнувши мінімуму, починає зростати. Підвищення в’язкості суспензії крохмалю із зростанням тем­ператури пояснюється розривом оболонок крохмальних зерен i значним набуханням крохмалю, що, в свою чергу, призводить до збільшення об’єму розчиненої речовини. Цей процес називається клейстеризацією.

Результати вимірювань зображають у вигляді графіку залежності в’язкості від температури =f(T).

Зазначають температуру клейстеризації крохмалю. Одержані дані записують в слідуючу таблицю:

Речовина	Густина d, г/см3	Температура T, К	Час витікання t, с	Середнє значення часу витікання t, с	Значення в’язкості , пуази

6.3.Визначення часу тиксотропного застуднівання гелей гідрату оксиду заліза

Готують золь гідрату оксиду заліза (робота 2.2.2), злегка діалізують його (при звичайній методиці діалізу протягом 12 днів). Потім обережно випарюють на водяній бані до 56%-ної концентрації. Порцію золю розливають в п’ять пpo6iрок. В кожну з них додають розчини NаСІ слідуючих концентрацій: 20; 30; 40; 50; 60 мг-екв/л, розраховуючи на суміш з золем. Через 2 години після утворення гелю ці пробірки енергійно струшують, внаслідок чого гелі розріджуються. 3азначають час розрідження гелей, і, нахиляючи пробірки, слідкують за втратою текучості. Час, який пройшов з моменту розрідження гелей до їx вторинного застуднівання, є часом тиксотропного застуднівання.

Одержані результати зображають у вигляді графіку залежності часу тиксотропного застуднівання  від концентрації хлориду натрію =f(С).

6.4.Набухання гелів

Поглинання рідини студнем або гелем, що супроводжується значним збільшенням його об’єму, називається набуханням.

Процес набухання являється характерною властивістю гeлів таких високомолекулярних сполук, як желатина, агар-агар, каучук, що називаються еластичними гелями, на противагу набухаючим  нееластичним гелям, до яких належать головним чином неорганічні гелі типу SiO₂, SnO₂, TiO₂. Подібні гелі можуть вбирати змочуючу їх рідину. Проте їх об’єм при цьому не змінюється.

Характерною рисою високомолекулярних сполук є асиметрія форми ниткоподібних макромолекул, що мають великі розміри ланцюгів.

Властивість еластичності геля пов’язана з пружністю ланцюгів макромолекул, з яких складається основа геля. Пружність макромолекул залежить від природи атомів, що входять до складу макромолекул, від характеру розподілу цих атомів, від довжини ланцюга величини міжмолекулярних сил та від температури.

Процес набухання можна представити як проникнення молекул низькомолекулярного розчинника в простір між молекулами високомолекулярної сполуки. Коли вільний простір заповнюється рідиною, молекули розчинника починають розширяти ланки ланцюга полімеру, утворюючи нові порожнини, які знову заповнюються низькомолекулярною рідиною. В цьому випадку, коли набухлий гель самовільно переходить в розчин при тій же температурі, проходить необмежене набухання.

Так натуральний каучук у воді набухає, а потім переходить в розчин, утворюючи розчин високомолекулярної сполуки. В даному випадку проходить розширення ланцюгів полімерів.

Гелі желатини і агар-агару при звичайній температурі набухають у воді до певної межі і в розчин не переходить. Розширення ланцюгів проходить тільки на певних ділянках, остання частина ланцюга залишається зв’язаною між собою. В цьому випадку проходить обмежене набухання при даній температурі. Підвищення температури призводить часто до того, що обмежено набухаючи, студні починають розчинятись, як це спостерігалось у випадку желатини. Однак не завжди підвищення температури призводить до розчинення, наприклад, не наступає розчинення вулканізованого каучуку. Це пояснюється наявністю між молекулами “місткових зв’язків”, що затруднюють перехід макромолекул в розчин. При наявності великої кількості таких “місткових зв’язків” наприклад, ебоніту просторова сітка полімеру стає твердою, ланцюги втрачають свою пружність i полімер втрачає свою здатність до набухання.

Початкова стадія набухання характеризується значним виділенням тепла  теплотою набухання і тиском набухання. Сума об’ємів сухого гелю i поглиненої ним рідини більша, ніж об’єм набухлого гелю. Це явище носить назву контракції. Воно спостерігається головним чином у гелів, що набухають у воді (желатина, агар-агар, крохмаль) і пояснюється відносно більшою густиною орієнтованих молекул зв’язаної води. Набухання в органічних розчинниках проходить без помітної контракції.

Кількість рідини, що поглинається одним грамом гелю, називається ступенем набухання.

При необмеженому набуханні кількість рідини, що поглинається, може бути дуже великою, вона може перевищувати десятикратний об’єм взятого для набухання гелю. Процес набухання проходить з певною швидкістю, залежить від природи набухаючого геля і розчинника. Набухання проходить як реакція першого порядку.

Велику групу, що має ряд особливостей при набуханні, представляють гелі білкових речовин у воді і водних розчинах. В цих умовах при набуханні i вимірюванні ступеня набухання необхідно враховувати рН середовища.

При певній концентрації водневих іонів від макромолекули білка відщеплюються іони, що відповідають як кислотній, так i основній дисоціації. Лише при певному значенні рН наступає такий стан, який характеризується наявністю рівної кількості позитивних і негативних зарядів; білок стає електронейтральним. Такий стан називається ізоелектричним, а рН розчину, при якому цей стан наступає  ізоелектричною точкою.

Крива залежності ступеня набухання від рН має мінімум в ізоелектричній точці. Причина впливу водневих i гідроксильних іонів на ступінь набухання полягає в тому, що в ізоелектричному стані частинки макромолекул з’єднуються в більш складні і великі комплекси. Цей процес зумовлюється деякою десольватацією ланцюгів полімерів в ізоелектричному стані.