Получение эмульсии толуола
В цилиндр с пробкой наливают около 50 мл воды и добавляют 10 мл толуола. Энергично взбалтывают. Дают постоять. Эмульсия не образуется – быстро наступает расслоение жидкости. Отметьте время расслоения. После этого добавляют 10 мл 2 – процентного раствора мыла и энергично взбалтывают. Образуется эмульсия толуола. 10 мл эмульсии переливают в пробирку и определяют время расслоения.
4.2Получение эмульсии подсолнечного масла
Отвешивают 4 –5 г буры и растворяют ее при нагревании в 95 мл дистиллированной воды. Полученный раствор наливают в мерный цилиндр с притертой пробкой, добавляют 2 – 3 мл подсолнечного масла и сильно взбалтывают. Получается устойчивая эмульсия. 10 мл эмульсии из цилиндра переливают в пробирку и определяют время расслоения.
4.3 Получение эмульсии типа м/в с применением электрической мешалки и определение ее устойчивости
Готовят растворы ПАВ объемом 40 мл путем разбавления исходного раствора ПАВ водой в соответствии с таблицей 7.1.
Таблица 7.1– Растворы ПАВ различной концентрации
| Номер колбы | |
| Объем раствора ПАВ, мл | |
| Объем воды, мл | – |
С помощью гомогенизатора получают эмульсию. Стакан вместимостью 50 – 100 мл устанавливают таким образом, чтобы мешалка находилась по центру стакана и могла свободно вращаться. В стакан наливают 12,5 мл раствора ПАВ из колбы 1. Этот раствор служит дисперсионной средой эмульсии. Включают мотор и из бюретки в стакан приливают 37,5 мл масла (диспергируемой жидкости) в течение 10 минут. После введения масла продолжают перемешивать еще 10 минут. Таким же образом готовят эмульсии с другими растворами ПАВ. Сразу же после получения эмульсии 10 мл ее переливают из цилиндра в пробирку для определения времени расслоения ее на две фазы. Определяют тип эмульсии. Полученные данные заносят в таблицу 7.2.
Таблица 7.2 – Экспериментальные результаты определения типа эмульсии и ее устойчивости
| Концентрация ПАВ, моль/л | Концентрация эмульсии, % (об.) | Время расслоения, мин | Тип эмульсии |
4.4 Определение типа эмульсии
1. Каплю эмульсии и каплю воды помещают на предметное стекло, стекло наклоняют так, чтобы капли пришли в соприкосновение. Если капли сольются, то дисперсной фазой является вода, если не сольются – масло.
2. На фильтровальную бумагу наносят каплю эмульсии. Если средой является вода, то капля сразу всасывается бумагой, на которой остается жирное пятно. Капли эмульсии в/м не всасываются.
3. Эмульсию наливают в пробирку и добавляют несколько капель красителя метиленового синего, растворимого в воде. Эмульсия м/в окрашивается в синий цвет, эмульсия в/м – не окрашивается.
Источник
Опыт 4. Приготовление эмульсии толуола в воде (эмульгатор — желатина)
Готовят 0,5%-ный раствор желатины в воде. К 20 мл этого раствора, подогретого до 40°C, прибавляют маленькими порциями при взбалтывании толуол. Таким образом можно ввести около 3 мл толуола. После того как эмульгирование закончено, оставляют эмульсию постоять 1-2 часа. При этом эмульсия затвердевает настолько, что почти не выливается из сосуда, но при встряхивании или нагревании она вновь разжижается.
Литература
а) основная:
Физическая и коллоидная химия: Учебник/ под. ред. А.П. Беляева, — М.: ГЭОТАР – Медиа, 2008. – 704 с.
б) дополнительная:
1. Болдырев А.И. Физическая и коллоидная химия. М. Высшая школа, 1983 г.
2. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. М. Химия, 1964 г.
3. Галинкер И.С., Медведев П.И. Физическая и коллоидная химия. М. Высшая школа, 1972 г.
4. Киреев В.А. Курс физической химии. М. Госхимиздат, 1955 г.
5. Хмельницкий Р.А. Физическая и коллоидная химия. М. Высшая школа, 1990 г.
6. Кругляков П.М., Хаскова Т.Н. Физическая и коллоидная химия. М. Высшая школа, 2007г. — 319с.
Источник
Х и м и я
Коллоидная химия
Эмульсии и эмульгаторы.
Грубодисперсные системы
Эмульсии это один из видов грубодисперсных систем. Помимо эмульсий к грубодисперсным системам относятся суспензии, пены, порошки и пр.
Грубодисперсные системы отличаются от коллоидных систем более крупным размером частиц дисперсной фазы. Верхний предел размеров коллоидных частиц составляет
10 -7 м, грубодисперсные системы имеют размер частиц от 10 -7 м и выше.
Эмульсии
Эмульсиями называют дисперсные системы из несмешивающихся жидкостей. В таких системах, состоящих, например, из двух жидкостей, одна из них (дисперсная фаза) взвешена в другой (дисперсной среде) в виде капелек.
Размеры капелек различны и могут достигать 5 · 10 -6 м и выше.
Ряд свойств эмульсий сходен со свойствами коллоидов: они также имеют выраженную поверхность раздела, неустойчивы и нуждаются в стабилизаторах (эмульгаторах).
Эмульсии могут образовывать только взаимно нерастворимые жидкости. Чаще всего эмульсии состоят из воды и жидкости, которые принято называть «маслом». Молекулы масла менее полярны, чем молекулы воды и в этом кроется секрет взаимной нерастворимости этих веществ.
Возможны два типа эмульсий: масло в воде (м/в) и вода в масле (в/м).
При энергичном взбалтывании смесей, состоящих из воды и масла, компонент, содержащийся в меньшем количестве, дробиться на мельчайшие капельки, распределяющиеся по всему объёму.
Если дисперсной фазой является масло, то образуется эмульсия, в которой капельки жидкости по свойствам очень схожи с частицами гидрофобного коллоида.
Главным фактором их устойчивости также является заряд, возникающий за счёт адсорбции некоторых ионов, обладающих этим зарядом. Таким образом капельки эмульсии имеют некоторый ζ-потенциал.
Обычно концентрация дисперсной фазы в эмульсиях чистых жидкостей (без стабилизаторов) не превышает 2%.
Устойчивость таких эмульсий невысока, легко происходит самопроизвольное слияние капелек дисперсной фазы (так называемая коалесценция) и последующее расслоение жидкости. Чем меньше размер капелек, тем устойчевее эмульсия.
Эмульгаторы
Достаточно устойчивую и концентрированную эмульсию можно приготовить лишь при добавлении стабилизатора (эмульгатора).
Эмульгаторы не только сообщают капелькам эмульгируемой жидкости заряд, но, главным образом, создают вокруг них своеобразную оболочку, препятствующую коалесценции.
Гидрофильные и гидрофобные эмульгаторы.
В наиболее важном с практической точки зрения случае эмульгаторы представляют собой дифильные вещества, молекулы которых имеют в своём составе, как полярную (гидрофильную) группу, так и неполярную (гидрофобную) часть.
В качестве примера дифильных веществ можно привести лецитин:
Именно благодаря наличию такой двойственной структуры становится возможной стабилизация, поскольку дифильные вещества имеют возможность одновременно взаимодействовать, как с водой и водорастворимыми веществами, так и с маслами или веществами жирной природы.
Эмульгаторы, молекулы которых имеют относительно длинную гидрофобную часть, обладают преимущественно гидрофобными свойствами. Такие эмульгаторы называют гидрофобными.
И, наоборот, эмульгаторы с относительно короткой гидрофобной частью, имеют большее сродство с водой и их, поэтому называют гидрофильными.
Стабилизация эмульсий типа «масло в воде». Гидрофильные эмульгаторы.
Гидрофильные эмульгаторы необходимы для стабилизации эмульсий типа «масло в воде». При добавлении гидрофильного эмульгатора в такую эмульсию вокруг капельки масла образуется сплошной слой эмульгатора, сообщающий ей некоторую гидрофильность и повышающий её устойчивость (Рис. а).
Добавление в такую же смесь гидрофобного эмульгатора, большая часть молекулы которого погружается в капельку масла, не обеспечивает устойчивости эмульсии, поскольку часть поверхности капельки остаётся «открытой» и легко может происходить слияние с другими капельками (рис. б).
Стабилизация эмульсий типа «вода в масле». Гидрофобные эмульгаторы.
Гидрофобные эмульгаторы стабилизируют эмульсии типа «вода в масле». Их молекула, находящаяся большей своей частью в дисперсионной среде (масле), удерживается на поверхности капелек воды своей гидрофильной группировкой (Рис. а).
В результате вокруг каждой капельки воды образуется плотная оболочка из молекул эмульгатора, препятствующая слиянию дисперсной фазы (воды).
Попытка получить эмульсию такого же типа с гидрофильным эмульгатором оказалась бы безуспешной, так как молекулы эмульгатора разместились бы в основном внутри капелек воды (Рис. б).
Вместо сплошной оболочки вокруг капелек имелись бы лишь выступающие над их поверхностью отдельные гидрофобные группы эмульгатора, не препятствующие коалесценции капелек.
Таким образом, эмульгатор должен обладать сродством к дисперсионной среде.
В зависимости от типа желаемой эмульсии следует брать гидрофильные или гидрофобные эмульгаторы той или иной степени диссоциации.
Дисперсность эмульгаторов
Эмульгаторы для эмульсий типа м/в
Эмульгаторы для эмульсий типа в/м
CaCO3, CaSO4, Fe2O3, Fe(OH)3, SiO2, глина и др.
HgI2, PbO, сажа и др.
Желатин, казеин, альбумин, крахмал, декстрин, гуммиарабик, лецитин, желчные кислоты и др.
Смолы, каучук, холестерин и др.
Молекулярная
Мыла щелочных металлов, красители
Мыла многовалентных металов
Эмульгатором можно задать тип эмульсии
Добавляя в дисперсную систему тот или иной тип стабилизатора (эмульгатора), можно задать тип эмульсии.
Если к смеси равных объёмов воды и бензола добавить гидрофильный эмульгатор, то образуется эмульсия типа «масло в воде».
Добавление гидрофобного эмульгатора приводит к возникновению эмульсии типа «вода в масле».
Применение соответствующих эмульгаторов позволяет получать эмульсии, в которых объём дисперсной фазы гораздо больше объёма дисперсионной среды.
Так, Кремнев получил эмульсию из 150 частей бензола в 1 части воды.
Моющее действие эмульгаторов
Образование эмульсии происходит при отмывании жирных пятен мылом. Пептизированные, а затем стабилизированные солями жирных кислот частички жира легко уносятся водой.
Пептизация — расщепление агрегатов, возникших при коагуляции дисперсных систем, на первичные частицы под действием жидкой среды (например, воды) или специальных веществ — пептизаторов. Пептизированные частицы – частицы, отщеплённые от основной массы коагулята, а в данном случае — от жирового загрязнения.
Моющие средства должны быть сильными поверхностно-активными гидрофильными эмульгаторами. Поверхностное натяжение моющего раствора должны быть почти вдвое ниже, чем у воды.
Моющее действие этих растворов возрастает с повышением их концентрации и увеличением гидрофобной части молекулы применяемого эмульгатора.
Биологическое значение эмульсий
Примером эмульсий является молоко, которое представляет собой взвешенные в воде частички жира, эмульгированные белком (казеиногеном).
При стоянии молока образуется слой концентрированной эмульсии (сливки).
Сбивание сливок приводит к разрушению белковой оболочки, жир коалесцирует в крупные комочки сливочного масла, которое тоже представляет собой эмульсию, но уже типа «вода в масле».
Аналогичными этому типу эмульсиями являются:
Маргарин – эмульсия из мелкораздробленных гидрогенезированных растительных жиров.
Эмульсии в физиолгии человека
Эмульсии нередко встречаются в организме человека:
1. Жиры в крови и лимфе находятся в эмульгированном состоянии (эмульгатор – белки крови).
2. При пищеварении в кишечнике также образуется жировая эмульсия, но здесь стабилизатором служат соли желчных и жирных кислот. Опыты показали, что растворы солей желчных кислот могут обладать поверхностным натяжением менее 1 эрг/см2, т.е. настолько низким, что может идти самопроизвольное раздробление жира (без его механического измельчения). Таким образом, желчь имеет важное значение для переваривания и всасывания жиров в жилудочно-кишечном тракте.
3. Эритроциты в крови можно по ряду свойств рассматривать так же, как частички гидрофобной эмульсии.
На их поверхности отсорбированы молекулы белков, аминокислот и ионы электролитов. Все они сообщают эритроцитам определённый отрицательный заряд, а противоионы создают некоторый диффузный слой.
При паталогических процессах в организме, когда в крови увеличивается содержание некоторых видов белков (либо особого глюкопротеида, относящегося к альфа-глобулинам, либо при инфекционных заболеваниях гамма-глобулинов) происходит процесс, очень напоминающий ионообменную адсорбцию: место ионов электролитов на поверхности эритроцитов занимают белки, заряд которых ниже, чем у суммы замещённых ими ионов.
В результате заряд эритроцитов понижается, они быстрее объединяются и оседают (ускоряется реакция оседания эритроцитов – РОЭ).
Этот процесс зависит ещё от ряда факторов: содержания других белковых фракция и мукополисахаридов, концентрации эритроцитов в кровии, от наличия в крови микробов, наконец, расположения сосуда, в котором наблюдается РОЭ (в частности, скорость её ниже в наклонно расположенном капиляре).
Оседание эритроцитов происходит сходно с процессом седиментации гидрофобного коллоида.
Источник
