Вопрос 7. Понятие о студнях. Диффузия в студнях

СТУДНИ, системы полимер-р-ритель, характеризующиеся большими обратимыми деформациями при практически полном отсутствии вязкого течения. Для этих систем иногда применяют термин " гели ", который в коллоидной химии обозначает скоагулированные золи. И хотя исторически термин "гель" впервые появился при исследовании именно полимерной системы (водного раствора желатина), после размежевания коллоидной химии и химии полимеров в последней чаще используют термин "студни".

студни отличаются от вязкотекучих растворов полимеров такой же концентрации структурными особенностями, которые и приводят к тому, что вместо течения развиваются обратимые деформации. Эти особенности структуры разнообразны, что позволяет провести классификацию студни по отдельным типам.

К студни первого типа относят набухшие в растворителях сетчатые полимеры. напр. полистирол с поперечными диви-нилбензольными "мостиками". Их обратимая деформация обусловлена энтропийным эффектом распрямления и восстановления свернутой конформации участков макромоле-кулярных цепей, находящихся между хим. узлами сшивки. Поскольку энергия хим. связи очень велика, такие студни обратимо деформируются в широком интервале температур от точки кристаллизации растворителя до начала термич. распада растворителя или полимера при высоких температурах.

Благодаря большому содержанию жидкости в структуре студней в них возможны процессы диффузии и протекание химических реакций. Так, например, в водных студнях, содержащих 95-99% воды от их массы, диффузия происходит почти с такой же скоростью, как и в чистой воде. Это свойство используют в электрохимии для приготовления удобных в работе электролитических мостиков из студня агар-агара с добавкой КСl. Однако диффузия в студнях все же отличается от диффузии в жидкостях, так как в студнях отсутствует перемешивание и невозможно образование конвекционных потоков, которые почти всегда имеют место в жидких растворах. Это обусловливает своеобразность протекания химических реакций в студнях. Так, в разных участках студня различные реакции могут протекать независимо одна от другой. Если один из продуктов реакции является твердым труднорастворимым веществом, то в студне наблюдается периодическое осаждение этого вещества (кольца Лизеганга) вместо образования осадка по всему объему.

Студни и студнеобразование играют большую роль в жизни животных и растений. Студнями являются мясо, творог, простокваша, мармелад, кисель и многие другие пищевые продукты. Студнеобразование и студни находят широкое применение в производстве товаров народного потребления, например в производстве вискозного, ацетатного шелка, искусственной кожи, резиновых изделий, столярного клея и др.

3.Обсуждение хода и выполнение лабораторной работы 60 мин

Работа №1 Определение коэффициента полиэлектролитного набухания полимера

Цель работы: Исследование гидродинамических свойств полиэлектролитов путём определения вязкости водных и водно-солевых растворов полимеров. Определение коэффициента полиэлектролитного набухания.

Оборудование и реактивы

Реактивы: Полимер, дистиллированная вода, 2N и 4N NaCl.

Оборудование: Ультратермостат с точностью установки температуры ±0,1⁰С, аналитические весы (точность 0,0001 г), магнитная мешалка, секундомер, вискозиметр Убеллоде с диаметром капилляра (0,56-0,86)*10^{-3 м, резиновая груша, стакан и мерная колба на 50 мл, пипетки на 2, 5 и 10 мл.}