Методика проведенных экспериментов

 

Изучение процесса комплексообразования проводилось методом рН-метрического титрования. Оно проводилось при помощи иономера с точностью измерения ±0, 05 ед. рН со стеклянным и хлорсеребряным электродами при температуре 25°С. В стакан для титрования наливали сначала 10мл. 0, 1н. раствора ПВПД, затем титровали 1н. раствором HCl при постоянном перемешивании из пипетки. Измерение рН проводили через каждые 0, 1мл. прилитых эквивалентов кислоты. Далее таким же образом титровали смесь 5мл. 0, 1н. раствора CaCl₂ и 5мл. 0, 1н. раствора ПВПД. Вязкость исследуемых растворов измерялась в капиллярном вискозиметре Убеллоде, погруженном в термостат при 25 °С. Удельную вязкость раствора вычисляли по формуле:

η _уд.= (τ – τ ₀)/τ ₀.

 

Приведенную вязкость рассчитывали по формуле:

 

η _пр.= η _уд /С,

 

где С - концентрация полимера (г./дл..), τ - время истечения раствора, τ ₀- время истечения чистого растворителя. Растворы и растворитель засасывались в шарик вискозиметра с помощью резиновой груши и измерялось время истечения между двумя метками с помощью секундомера.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЯ

Цель работы:

1) Исследование комплексообразования кальция с поливинилпирролидоном различными физико-химическими методами;

2) Изучение влияния температуры на поведение полимерметаллического комплекса ПВПД-Са²⁺.

При изучении процесса комплексообразования мною был использован метод рН-метрического титрования образовавшегося полимерметаллического комплекса в мольном соотношении [металл] - [лиганд]=1: 1. Также было проведено рН-метрическое титрование чистого полимера. В обоих случаях титрование проводилось 1н. раствором HCl, так как ПВПД является полиоснованием. Кривые рН-метрического титрования изображены в виде графика, где по оси абцисс откладывались значения эквивалентов прилитой кислоты, а на оси ординат откладывались значения рН. График рН-метрического титрования 1н. соляной кислотой чистого 0, 1н. раствора поливинилпирролидона представлен на рисунке №1 (приложение А). Плавно убывающая кривая означает течение реакции нейтрализации, и постепенное накопление протонов в растворе, что и объясняет постепенное снижение рН. График рН-метрического титрования 1н. соляной кислотой смеси, состоящей из 5мл. 0, 1н. раствора ПВПД и 5мл. 0, 1н. раствора CaCl₂ представлен на рисунке №2 (приложение А). В самом начале кривая титрования имеет резкий скачок при рН от 7, 0 до 3, 06. Это позволяет с уверенностью сказать об образовании мономолекулярного комплекса. Титрование в этом случае было проведено три раза и было выведено среднее арифметическое значение рН (смотрите приложение Б). Также следует отметить различия в рН чистого полимера и смеси полимера с солью: у чистого полимера рН=8, 1, а у образовавшегося комплекса рН=7, 0. Уже одно это доказывает изменение в молекулярной структуре полимера.

Одним из специфических методов исследования полимеров является метод вискозиметрии в разбавленных растворах полимеров. Он позволяет наблюдать изменение вязкости полимера в присутствии различного вида растворителей, а также солей металлов. Таким образом, мной было исследование изменения вязкости полимера в присутствии растворителя-воды и изменение вязкости при добавлении к раствору полимера порций соли металла (CaCl₂). На рисунке №3 (приложение А) показано изменение приведенной вязкости (ось ординат) от разбавления (ось абцисс) в отсутствии ионов металла. Из графика виден рост приведенной вязкости, что объясняется силами электростатического взаимодействия между одинаково заряженными звеньями макромолекулы, а также молекулами воды. На рисунке №4 изображена кривая приведенной вязкости ПВПД в присутствии ионов металла. На рисунке видно, что высокое значение приведенной вязкости чистого раствора полимера при разбавлении солью металла резко снижается, что можно объяснить связыванием ионов металла с макромолекулами полимера, что, в сою очередь, приводит к уменьшению гидродинамических свойств последних.

Также было проведено изучение изменения вязкости образовавшегося комплекса от температуры. Нужно отметить, что все предыдущие исследования по изменению вязкости проводились при постоянной температуре 25 °C. В данном же случае проведены исследования при 25, 40, 60, 80 °С. Как видно из построенного графика (рисунок №5) наблюдается рост приведенной вязкости с повышением температуры. В перспективе же возможно выпадение осадка или же переход раствора в состояние геля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

1) Методами рН-метрического титрования и вискозиметрии обнаружили и доказали комплексообразование в системе поливинилпирролидон-Са²⁺.

2) Изучили влияние температуры на стабильность образовавшегося комплекса. Увеличение вязкости полимера с повышением температуры - это плюс, так как при возможном использовании этого комплекса может потребоваться выделение его в твердом виде (для облегчения процесса изготовления таблеток либо для использования его возможных каталитических свойств). Однако в то же время можно сказать, что происходят деструктивные процессы. Было выяснено, что данный комплекс легко образуется при комнатной температуре, а также при каких угодно малых количествах металла.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.А. Берлин, В.Е.Басян. «Основы адгезии полимеров», «Химия». М., 1969г.

2. Я.О.Бикерман. «Высокомолекулярные соединения», «Химия», 1968г.

3. Е.А. Бектуров, Л.А. Бимендина «Интерполимерные комплексы», «Наука Каз. ССР», А.-Ата, 1977г.

4.. Е.А.Бектуров, Л.А.Бимендина, Г.К.Мамытбеков. «Комплексы водорастворимых полимеров и гидрогелей», А.-Ата, 2002г.

5. Л.А. Бимендина, М.Г. Яшкарова, С.Е. Кудайбергенов, Е.А. Бектуров. «Полимерные комплексы», Семипалатинск, 2003г.

6. С.С. Воюцкий. «Адгезия и аутогезия полимеров», «Ростехиздат», М., 1963г.

7. А.Г.Гавриленко, К.С.Тусупова, С.В.Тарасенко. «Оформление курсовых и дипломных работ естественно-научных специальностей», Государственный университет имени Шакарима, Семипалатинск, 2000г.

8. Б.А.Киселев. «Стеклопластики», «Госхимиздат», M., 1961г.

9. В.А. Кабанов «Физико-химические основы и перспективы применения растворимых интерполиэлектролитных комплексов», М., 1994г.

10. В.А. Кабанов, А.Б. Зезин. «Водорастворимые нестехиометричные полиэлектролитные комплексы – новый класс синтетических полиэлектролитов», Сер. «Органическая химия». М., 1984г.

11. Н. А.Кротова. «О склеивании и прилипании», Изд-во АН СССР. М., 1960г.

12. И.К.Цитович. «Курс аналитической химии», М., «Высшая школа», 1985г.

ПРИЛОЖЕНИЕ А.

Рисунок №1.

Рисунок №2.

Рисунок №3.

Рисунок №4.

 

Рисунок №5.

Приложение Б

Результаты потенциометрического титрования системы ПВПД-Ca²⁺ 1н. р-ром HCl.

⇐ Предыдущая12

Поделиться: