Sporządzanie roztworu akrylanu sodu oraz wyznaczanie zawartości wiązań nienasyconych metodą miareczkowania..doc

(4376 KB) Pobierz

I. Sporządzanie roztworu akrylanu sodu oraz wyznaczanie zawartości wiązań nienasyconych metodą miareczkowania.

Przygotowano roztworu akrylanu sodu. W tym celu odważono na wadze technicznej około kwasu akrylowego. Masę kwasu akrylowego wyznaczono na podstawie poniższej proporcji:

Następnie obliczono objętość roztworu niezbędną do otrzymania akrylanu sodu, na podstawie poniższej reakcji:

Do odważonej ilości kwasu akrylowego znajdującego się w kolbie stożkowej ze szlifem dodano około wody destylowanej, a następnie bardzo powoli roztworu ciągle mieszając. Do przygotowanego w ten sposób roztworu dodano wody destylowanej, tak by jego masa wyniosła . Następnie pobrano tego roztworu tak aby ilość kwasu akrylowego wynosiła :

i przeniesiono go do kolby stożkowej o pojemności z doszlifowanym korkiem. Dodano wody destylowanej, roztworu bromku-bromianu(odmierzonego pipetą) i roztworu kwasu siarkowego(VI)(odmierzonego cylindrem). Kolbę stożkową zatkano korkiem, zamieszano jej zawartość i wstawiono na minut w ciemne miejsce. Następnie ostrożnie otworzono korek i energicznie wlano jodku potasu(odmierzonego cylindrem). Zawartość kolby zatkano korkiem, wymieszano i miareczkowano roztworem tiosiarczanu sodu wobec skrobi jako wskaźnika końca miareczkowania. Poniżej przedstawiono schemat zachodzących reakcji:

Zawartość wiązań nienasyconych obliczono z równania:

gdzie:

- objętość roztworu tiosiarczanu zużyta do miareczkowania ślepej próby w

- objętość roztworu tiosiarczanu zużyta do miareczkowania próbki w

– stężenie roztworu tiosiarczanu w

- masa cząsteczkowa związku zawartego w próbce w

- ilość moli bromu wiązanych przez mol oznaczanego związku

II. Wykonanie polimeryzacji akrylanu sodu.

Polimeryzacją łańcuchową określany jest proces, w którym wzrost łańcucha polimeru następuje wyłącznie na drodze reakcji pomiędzy aktywnym centrum łańcucha a monomerem, z regeneracją aktywnego łańcucha na każdym etapie wzrostu. W zależności od metody prowadzenia reakcji rozróżnia się polimeryzację rodnikową (klasyczną i kontrolowaną), jonową (anionową, kationową i koordynacyjną) oraz elektropolimeryzację. Polimeryzację rodnikową rozpoczyna reakcja inicjowania:

Reakcja ta zachodzi zwykle na drodze termicznej, w zakresie od do .Do wytwarzania rodników służą również reakcje redukcji-utlenienia (układy redoks), które zachodzą już w temperaturze pokojowej. Wytwarzanie rodników w ilościach niezbędnych do inicjowania może ponadto następować pod działaniem promieniowania jonizującego, to jest promieniowania alfa, beta, gamma i rentgenowskiego, a także fotochemiczne – przez napromieniowanie światłem nadfioletowym lub widzialnym , w tym z zastosowaniem lasera, względnie elektrochemicznie. Rodnik, oznaczony jako , bez względu na sposób jego otrzymania zdolny jest do przyłączenia cząsteczki monomeru:

Utworzenie w ten sposób nowego rodnika, zbudowanego z inicjatora i jednej cząsteczki monomeru, kończy inicjowanie. Drugim etapem polimeryzacji to wzrost łańcucha (propagacja). Kolejne cząsteczki monomeru przyłączają się do powstającego makrorodnika. W każdej z zachodzących reakcji na końcu łańcucha odtwarza się aktywne centrum, do którego może przyłączyć się następna cząsteczka monomeru:

Rodniki istnieją krótko, gdyż chętnie reagują z sobą, a to powoduje zakończenie wzrostu łańcucha (germinacja). W wyniku połączenia się dwóch makrorodników powstaje makrocząsteczka o długości równej obydwu rosnącym łańcuchom. Ten rodzaj reakcji nazywa się rekombinacją:

Rzadziej zachodzi reakcja zakończenia łańcucha zwana dysproporcjonowaniem. W reakcji tej następuje przeniesienie atomu wodoru z przedostatniego atomu węgla jednego z makrorodników na koniec innego makrorodnika. Tworzy się wówczas dwie makrocząsteczki, jedna z końcową grupą winylową, druga z końcową grupą metylową:

Oprócz zakończenia łańcucha, w niektórych procesach występuje reakcje przeniesienia łańcucha , przy czym może to być przeniesienie na rozpuszczalnik, na monomer lub na polimer. W wyniku tej reakcji rosnący łańcuch również ulega zakończenie, ale jednocześnie powstaje nowy rodnik, co oznacza, że stężenie centrów aktywnych nie ulega zmianie.

Otrzymany roztwór kwasu akrylowego podzielono na dwie równe części:

Na podstawie stężenia roztworu kwasu akrylowego obliczono masę inicjatora (inicjator azowy)

niezbędną do przeprowadzenia reakcji polimeryzacji:

próbka1:

próbka2:

Następnie w oparciu o stosunek obliczono ilość inicjatora azowego:

próbka1:

próbka2:

Wykonanie inicjatora azowego: Obliczono ilość inicjatora azowego, którą należy pobrać aby stosunek wynosił w :

Odważono inicjatora azowego i przeniesiono ilościowo do kolby miarowej na i uzupełniono wodą destylowaną do kreski. Stężenie inicjatora azowego wyniosło:

Na podstawie znanego stężenia roztworu inicjatora azowego, obliczono jego objętość którą należy dodać do przygotowanych wcześniej roztworów kwasu akrylowego:

próbka1:

próbka2:

Przed dodaniem inicjatora azowego do kwasu akrylowego, próbki przedmuchano argonem w celu usunięcia tlenu. Tak przygotowane roztwory umieszczono na łaźni wodnej o temperaturze na czas minut. Po upłynięciu tego czasu w próbkach nie zaszła żadna widoczna zmiana w lepkości roztworów, czyli nie zaszła reakcja polimeryzacji rodnikowej. Polimeryzacja nie zaszła ponieważ użyto technicznego kwasu akrylowego, który zawierał pochodne kwasu chinonowego. Chinony są związkami należącymi do grupy typowych inhibitorów. Działanie inhibitorów można przyrównać do specyficznej reakcji przeniesienia łańcucha, której produkt nie może już jednak inicjować dalszej inicjacji.

III. Badanie wpływu polimeru na proces sedymentacji.

Flokulacja ma charakter elektrostatyczny i fizyczny. Następuję pokonanie bariery odpychającej przez fizyczne łączenie się dwu lub więcej cząstek poprzez tę barierę, z wykorzystaniem mostka molekularnego. Istnieją dwie główne teorie dotyczące mechanizmu flokulacji a mianowicie:

· flokulacja przez mostkowanie zakłada, że polimer adsorbuje na cząstce tak, że jego długi pętle i ogony wystają do roztworu. Zderzenie się cząstek powoduje adsorbowanie się polimeru na innych cząstkach, dając w wyniku ich agregację, Jeśli stężenie polimeru jest za duże, to szansa, że cząstka pokryta polimerem zderzy się z drugą taką cząsteczką maleje. Flokulacja zapobiega odpychaniu się polimerów, co nazywamy przeszkodą przestrzenną.

· flokulacja przy adsorbowaniu się polielektrolitu na cząsteczce polimeru o przeciwnym ładunku następuje lokalne odwrócenie się ładunku. Flokulacja następuje przez „przyklejenie” się takiej odwróconej grupy ładunków do miejsc o przeciwnym ładunku na innej cząsteczce. Uważa się, że ten typ flokulacji zachodzi przy polijonach o dużym ładunku w układach o małej zawartości fazy stałej, posiadających ładunek przeciwny do ładunku polimeru.

Czynniki wpływające na flokulację:

· właściwości polimeru: sposób dawkowania, wytrzymałość na ścinanie, ciężar cząsteczkowy, polidyspersyjność, jonowość, ładunek i stężenie przeciwjonów

· właściwości cząstek: skład cząstek, rozkład wielkości, jednorodność powierzchni, ładunek, obecność innych materiałów

· właściwości roztworu: pH, temperatura, stężenie i zawartość jonów

Na wadze technicznej odważono około , przeniesiono do cylindra i uzupełniono wodą destylowaną do . W ten sposób otrzymano około zawiesinę. Po wymieszaniu zawartości cylindra, mierzono czas opadania cząstek między . Czynność tę powtórzono pięciokrotnie. Następnie kolejno do czterech cylindrów odważono około i uzupełniono wodą destylowaną do . Do tak przygotowanych roztworów dodano roztworu polimeru tak by jego dawki wynosiły odpowiednio i mierzono czas opadania cząstek między .