Гр.160 Практические занятия по предмету Высокомолекулярные соединания

ГОСУДАРСТВЕННОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ

 ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ

«НОВОКУЙБЫШЕВСКИЙ НЕФТЕХИМИЧЕСКИЙ ТЕХНИКУМ»

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

по выполнению лабораторных/ практических работ 

Дисциплина  ОП.12  Высокомолекулярные соединения

Профиль профессионального образования Естественно-научный

Программы подготовки специалистов среднего звена

18.02.12 Технология аналитического контроля химических соединений

Новокуйбышевск, 2019 г

РАССМОТРЕНО предметной (цикловой) комиссией Протокол № ____ от __________________201___ г. _______________В.А. Афонина

УТВЕРЖДАЮ Заместитель директора по НМР ______________ О.Д. Щелкова

Разработчик:

ГАПОУ  СО «ННХТ»         преподаватель_____________     В.А. Афонина

    (место работы)                        (занимаемая должность)                        (И.О.Фамилия

Внутренняя экспертиза

Зам. дир. по УР ГАПОУ СО «ННХТ»              Семисаженова В.Б

В методических указаниях (рекомендациях) представлены задания и рекомендации по выполнению практических/лабораторных работ по дисциплине «Высокомолекулярные соединения» для студентов специальности18.02.12

Содержание

1. Пояснительная записка

2.  Внутренний распорядок и безопасные методы работы в лаборатории.

3. Основные сведения об оборудовании и методах, используемых при проведении органических синтезов разделении и очистке веществ. 

4. Практические/лабораторные  работы

Лабораторная работа № 1 Получение волокон 

Лабораторная работа 2 Полимеризация метилметакрилата

Лабораторная работа 3 Получение смол поликонденсацией

Лабораторная работа 4. Свойства полимеров

Лабораторная работа 5 Растворы полимеров и их свойства

Лабораторная работа 6 Определение молекулярной массы полимера вискозиметрическим методом

5. Информационные источники

Приложение 1 - Оформление лабораторной работы

 Пояснительная записка

Методические указания (рекомендации) составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Высокомолекулярные соединения» для специальностей 18.02.12 Технология аналитического контроля химических соединений ГАПОУ СО «ННХТ».

Целью лабораторного практикума является экспериментальное ознакомление с основными классами органических соединений и методами
эксперимента, усвоение правил техники безопасной работы в химической
лаборатории.
         Перед тем как приступить к выполнению лабораторной работы, сле-
дует внимательно изучить методику выполнения опытов и обратить особое
внимание на вопросы техники безопасности.
Описание лабораторной работы ведется в процессе ее выполнения
или сразу же после окончания. В отчете должно быть записано уравнение
происходящей реакции с указанием условий проведения, описан прибор,
обязательно отражено, происходило ли в ходе реакции появление или ис-
чезновение окраски или осадка, выделение газа, самопроизвольное повы-
шение температуры и т. д., как контролировалось течение реакции, как оп-
ределялся ее конец.
После каждой лабораторной работы предлагаются контрольные вопросы и задачи, которые студенту необходимо выполнить в письменном
виде

         Практические работы по дисциплине «Высокомолекулярные соединения» предназначены для закрепления теоретических знаний студентов и приобретения практических навыков в решении различных ситуационных задач, которые могут быть использованы в будущей практической деятельности:

- обобщение, систематизацию, углубление, закрепление, развитие и детализацию полученных теоретических знаний по конкретным темам учебной дисциплины;

- формирование умений применять полученные знания на практике, реализацию единства интеллектуальной и практической деятельности;

- формирование и развитие умений: наблюдать, сравнивать, сопоставлять, анализировать, делать выводы и обобщения, самостоятельно вести исследования, пользоваться различными приемами измерений, оформлять результаты в виде таблиц, схем, графиков;

- приобретение навыков работы с различными приборами, аппаратурой, установками и другими техническими средствами для проведения опытов;

Результатом освоения программы дисциплины: органическая химия явля-ется овладение профессиональными (ПК ) компетенциями.

В результате их выполнения, обучающийся должен:

уметь:

-применять полученные знания для разработки методов синтеза
полимеров;

- использовать практические навыки для изучения химического
строения полимеров, их физико-химических и физико-механических
свойств;
- применять теоретические знания для решения прикладных задач по
технологии производства и переработки полимеров.

 знать:

-основные особенности классификации и номенклатуры полимеров;
-структуру высокомолекулярных соединений и её влияние на свойства
полимеров;
- современные методы исследования полимеров;
- основные методы и закономерности процессов получения
высокомолекулярных соединений, химических превращений
полимеров;
- современные представления о строении, структуре, агрегатных,
фазовых и физических состояниях полимеров.

обладать общими компетенциями

ОК 01. Выбирать способы решения задач профессиональной деятельности, применительно к различным контекстам.

ОК 02. Осуществлять поиск, анализ и интерпретацию информации, необходимой для выполнения задач профессиональной деятельности.

ОК 03. Планировать и реализовывать собственное профессиональное и личностное развитие.

ОК 04. Работать в коллективе и команде, эффективно взаимодействовать с коллегами, руководством, клиентами.

ОК 05. Осуществлять устную и письменную коммуникацию на государственном языке с учетом особенностей социального и культурного контекста.

ОК 06. Проявлять гражданско-патриотическую позицию, демонстрировать осознанное поведение на основе традиционных общечеловеческих ценностей.

ОК 07. Содействовать сохранению окружающей среды, ресурсосбережению, эффективно действовать в чрезвычайных ситуациях.

ОК 10. Пользоваться профессиональной документацией на государственном и иностранном языке

обладать профессиональными компетенциями:

ПК 1.1. Оценивать соответствие методики задачам анализа по диапазону измеряемых значений и точности.

ПК 1.2. Выбирать оптимальные методы анализа.

ПК 1.3. Подготавливать реагенты, материалы и растворы, необходимые для анализа.

ПК 1.4 Работать с химическими веществами и оборудованием с соблюдением отраслевых норм и экологической безопасности.

ПК 2.1. Обслуживать и эксплуатировать лабораторное оборудование, испытательное оборудование и средства измерения химико-аналитических лабораторий.

ПК 2.2. Проводить качественный и количественный анализ неорганических и органических веществ химическими и физико-химическими методами.

ПК 2.3. Проводить метрологическую обработку результатов анализов.

         Методические указания (рекомендации) дают возможность студентам изучить методы и пути обеспечения безопасных условий труда на производстве, эксплуатации технологического оборудования, научиться работать с различной литературой и методическими пособиями.

2. Внутренний распорядок и безопасные методы работы в лаборатории

1. Общие требования безопасности

1.1 Рационально строить свою работу.

1.2  Все работы вести точно и аккуратно.

1.3 Соблюдать все меры предосторожности при работе с ядовитыми,    взрывоопасными и огнеопасными веществами.

1.4 Не загромождать свое рабочее место ненужными предметами.

1.5 Немедленно убирать с пола осколки разбитой посуды, пролитые жидкости или жиры.

1.6 Осторожно обращаться с легко-воспламеняющими, горячими и взрывоопасными веществами. При случайных проливах огнеопасных жидкостей необходимо выключить нагревательные приборы, спиртовки, место пролива жидкости засыпать песком или собрать тряпкой, затем тряпки и песок удалить, а место, где была пролита жидкость, хорошо промыть водой.

1.7 Нельзя  хранить на рабочем месте, какие – либо вещества неизвестного происхождения.

1.8  Нельзя хранить и применять пищу на рабочем месте.

 1.9 К работе в лаборатории органической химии допускаются
лишь студенты, проведшие инструктаж по технике безопасности.
  Инструктаж проводится преподавателем на первой вводном заня-
тии.
   Во время работы в лаборатории студенты обязаны неукосни-
тельно выполнять правила техники безопасности. Студент, нару-
шивший правила, немедленно отстраняется от лабораторных заня-
тий и допускается к работе лишь после повторного инструктажа.

2. Требования безопасности перед началом работы

2.1. В лаборатории  разрешено находится в белом халате и медицинской шапочке, во второй обуви

2.2. Дежурные студенты принимают химическую лабораторию у предыдущей группы.

2.3. Внимательно прочитать  инструкцию к выполнению данной работы и продумать последовательность операций.

2.4. Предварительно подробно ознакомиться с проведением химического опыта и хорошо понять химизм процессов, которые предстоит изучить на практике.

2.2. Тщательно проверить, имеется ли все необходимое для проведения данной работы.

3. Требования безопасности во время работы

3.1. При работе с реактивами необходимо: реактивы закрывать пробкой или крышками. Если на склянке или банке нет этикетки, нельзя применять реактив.

3.2. Нельзя выливать или засыпать реактив обратно в склянку.

3.3. Применять реактивы следует в той концентрации и том количестве, которое указано в методическом указании.

3.4. Нельзя работать с грязной посудой.

3.5. Нельзя пробовать вещества на вкус.

3.6. Нюхать вещества, можно  направляя к себе движением руки струю газа или пара, держа отверстие сосуда с веществом на некотором расстоянии от лица.

3.7. С сильно пахнущими веществами следует работать в вытяжном шкафу.

3.8. При растворении кислот наливают кислоту в воду, а не наоборот.

3.9. Не наклоняться над сосудом с кипящей жидкостью.

3.10. Нагревать жидкость в пробирке следует  с верхних слоев, постепенно прогревая всю пробирку. Пробирку следует держать так, чтобы отверстие было направлено в сторону от себя и соседей, вдоль рабочего стола.

3.12. Нельзя путать крышки от склянок с разными веществами - это загрязняет реактивы.

3.13. Зажигать спиртовку следует спичками, ни в коем случае  зажигалками или другой горящей спиртовкой. Нельзя перемещать горящую спиртовку.

3.14 Получив задание на работу, необходимо ознакомиться с ха-
рактеристиками веществ, используемых в синтезе, правилами тех-
ники безопасности при работе с ними и составить обстоятельный
план работы.

3.15 Студент может приступать к выполнению работы
только с разрешения преподавателя после утверждения им плана
работы и (если возникает необходимость) проведенных расчетов.
  3.16 Производить в лаборатории, какие бы то ни было действия, не
связанные с выполнением практикума, запрещается.

3.17 Перед началом каждой операции необходимо тщательно
осмотреть аппаратуру, посуду, убедиться в их исправности, пра-
вильности сборки установки и соответствии взятых реактивов с
веществами, указанными в описании синтеза.
 3.18 При проведении работ при повышенной температуре необхо-
димо собирать прибор так, чтобы можно было быстро и безопасно
убрать нагревательный прибор и охладить нагретую поверхность.
  3.19 Оставлять без присмотра работающую установку категориче-
ски запрещается. Закончив работу, нужно обязательно убрать свое
рабочее место, тщательно вымыть посуду и сдать рабочее место
дежурному студенту или лаборанту. Оставлять полупродукты и ре-
акционные смеси до следующего занятия можно только в посуде с
четкой этикеткой с указанием фамилии исполнителя, группы, даты
и названия содержимого.
  3.20 В целях обеспечения безопасности работы необходимо также
быть внимательным к соседу, работающему рядом, знать – с каки-
ми веществами он работает и какие операции выполняет.
  3.21 Во время работы в лаборатории необходимо соблюдать чисто-
ту и порядок, не загромождать рабочее место посудой, бумагой и
реактивами. Категорически запрещается бросать бумагу, битое
стекло и другие твердые вещества в раковины, а также сливать в
раковины органические вещества, концентрированные растворы
кислот и щелочей: для этого в лаборатории имеются специальные
емкости.
   3.22 Обо всех замеченных неисправностях электропроводки, при-
боров необходимо немедленно сообщать преподавателю.

3.23 Находясь в лаборатории, необходимо бережно и аккуратно относиться к
имуществу лаборатории, приборам, посуде. Не допускать попада-
ния химических веществ на рабочий стол и пол. Если все-таки ве-
щество пролито или рассыпано, необходимо немедленно сообщить
об этом преподавателю и под его контролем собрать вещество и
провести соответствующую обработку испорченной поверхности.

4. Требования безопасности в аварийных ситуациях

4.1. Перед проведением очередного занятия в лаборатории преподаватель должен повторить указания о мерах предосторожности, которые необходимо соблюдать при использовании в данных опытах тех или иных реактивов.

4.2. При ранении стеклом нужно убедиться, что в ранке не осталось стекла,   быстро протереть ранку ваткой, смоченной спиртом, смазать йодом и забинтовать.

4.3. При термических ожогах на обожженное место следует приложить бинт, смоченной холодной водой и обратиться в медицинский пункт колледжа.

4.4. В случае ожога лица, рук кислотой или щелочью немедленно обмыть пораженное место большим количеством воды, При попадании кислоты или щелочи в глаза необходимо промыть их  большим количеством воды и обратиться в медицинский пункт колледжа.

4.5. При необходимости пострадавшего после оказания первой помощи  доставить  в поликлинику.

5. Требования безопасности по окончанию работы

5.1. После окончания работы привести в порядок рабочее место, вымыть посуду, которая использовалась в химическом анализе, и сдать  его лаборанту, дежурному или преподавателю. Посуда должна быть чисто вымыта и ополоснута дистиллированной водой.

5.2. Нельзя выливать в раковину отходы реактивов, вредные, пахучие вещества, для этого имеются специальные банки «Слив реактивов».

5.3 Уходящий из лаборатории последним обязан проверить: вы-
ключены ли вода, электроприборы и вытяжная вентиляция во всей
лаборатории.

3. Основные сведения об оборудовании и методах, используемых при проведении органических синтезов разделении и очистке веществ. 

2.1Химическая посуда
В лаборатории органической химии большинство химических
реакций и операций по разделению и очистке веществ проводится в
стеклянных приборах и посуде. Наиболее часто используют следу-
ющую стеклянную посуду (см. рис. 1):
Стаканы (1) применяют как вспомогательную посуду при ра-
боте только с водными растворами. Нагрев или проведение процес-
сов, сопровождающихся разогреванием, можно проводить только в
тонкостенных стеклянных или фарфоровых стаканах.
Конические колбы (2) (колбы Эрленмейера) – используют при
работе с органическими растворами.

Колбы плоскодонные (3) при-
меняют обычно для хранения химических веществ и растворов.
Помните: колбы плоскодонные и конические нельзя применять для
работы в вакууме!
Колбы для отсасывания (4) (колбы Бунзена) – изготавливают
толстостенными и применяют только для фильтрования растворов
под вакуумом водоструйного насоса.
Конические воронки (5а) применяют для заливания жидко-
стей в узкие отверстия. Для фильтрования в органической лабора-
тории не используются!
Воронки Бюхнера (56) применяют с бумажным фильтром для
отделения твердых веществ от жидкостей фильтрованием в вакуу-
ме.
Фильтры Шотта (5в) стеклянные цилиндрические воронки
с впаянными пористыми пластинами. Используют для фильтрова-
ния сильнокислых растворов.
Капельные воронки (6) служат для постепенного прибавления
жидкости в процессе реакции. Делительные воронки (7) служат для
разделения несмешивающихся жидкостей и для экстракции.
Колбы круглодонные (8) применяют для нагревания веществ

при повышенной температуре и работ под вакуумом.
Двух-, трех - и четырехгорлые колбы (9) применяют при
проведении операций и синтезов, в том числе и при нагревании,
когда необходимо одновременно производить перемешивание, из-
мерение температуры реакционной массы, постепенное прибавле-
ние каких-либо веществ в ходе реакции и т.п.
Перегонные колбы Вюрца (10) применяют для перегонки
жидкостей при атмосферном давлении. Перегонные колбы Кляйзе-
на (11) применяют для перегонки жидкостей в вакууме. Перегон-
ные колбы с дефлегматором (12) применяют для более эффектив-
ного разделения жидкостей с близкими температурами кипения
(дефлегматор работает на основе принципа ректификации).
Прямой холодильник (холодильник Либиха) (13) применяют
для перегонки низкокипящих жидкостей (т. кип. ниже 150° С).
Воздушный холодильник (14) – используют при перегонки
высококипящих жидкостей (т. кип. выше 150° С).
Обратный шариковый холодильник (15) используют при ки-
пячении, длительном нагревании всех жидкостей, а также при лю-
бом нагревании низкокипящих жидкостей (т.кип. ниже 150° С).
Хлоркальциевые трубки (16) применяют с влагопоглощаю-
щим (обычно прокаленный хлористый кальций) наполнителем для
предотвращения взаимодействия содержимого колбы с атмосфер-
ной влагой.
Алонжи (17) применяют для соединения наклонного холо-
дильника с приемником.
Пауки (18) применяют при фракционной вакуумной перегон-
ке жидкостей.
Форштоссы (двурогие, трехрогие) (19) применяют для уве-
личения числа вводов в реакционную колбу.
Насадки Вюрца (20), Кляйзена (21), дефлегматоры (22),
присоединенные к круглодонным колбам (8), позволяют использо-
вать последние в качестве колб Вюрца (10), Кляйзена (11) или колб
для фракционной перегонки (12).
Помните: многие отсутствующие виды посуды при некоторой
изобретательности могут быть заменены несложными конструкци-
ями из имеющейся посуды.
17
2.2. Основные правила сборки приборов из стеклянной посуды и работы с ними
Соединение стеклянных деталей осуществляется при помощи
резиновых пробок, резиновых шлангов, а также с помощью шлифов
(при наличии посуды со шлифами). Детали установки монтируют
на штативах и стендах с помощью лапок, зажимов, колец.
Соединение деталей всегда должно быть плотным и исклю-
чающим подтекание жидкостей или газов (при работе в вакууме) в
местах соединений.
Резиновые пробки и шланги разрушаются под действием
сильных кислот и галогенов, набухают при контакте с органиче-
скими растворителями. Кроме того, органические вещества извле-
кают из пробок растворимые соединения и загрязняются ими. По
возможности необходимо производить соединение таким образом,
чтобы исключить непосредственный контакт жидкостей с местом
соединения. При соединении на пробках конец входящей в пробку
детали должен выступать из пробки на 20-25 мм (рис. 2), тогда сте-
кающая жидкость не будет касаться пробки. (В отдельных случаях
пробку может заменить короткий отрезок гладкой резиновой труб-
ки соответствующего диаметра).
Наиболее удобна в работе стеклянная посуда с нормальными
(конусными) шлифами (конусные шлифы подразделяются по мак-
симальному диаметру, чаще всего используются шлифы с макси-
мальным диаметром 14.5, 19 и 29 мм) (рис. 3). Детали с различаю-
щимися по диаметру шлифами соединяют с помощью переходов
(рис. 4). Кроме того, бывают плоские, цилиндрические и шаровые
шлифы.
При использовании шлифов необходимо помнить о том, что
сильнощелочные растворы быстро разъедают стекло, особенно раз-
витую поверхность шлифа, и шлифованные соединения "заедает".

Для разъединения такого соединения нужно осторожно постучать
по диаметру шлифа, смочить шлиф растворителем и осторожно по-
пытаться, раскачивая керн шлифа, разъединить его.
При соединении с помочью пробок вначале вставляют трубку
в отверстие пробки вращательными движениями, предварительно
смазав внутреннюю часть пробки и трубку глицерином, а затем
вставляют пробку с трубкой в отверстие другой детали, также при-
меняя вращательные движения. Вставляя трубку в пробку или
шланг, необходимо держать ее пальцами как можно ближе к тому
месту, которое вставляется, иначе можно сломать трубку и пора-
нить руки. Гораздо легче надевается шланг, предварительно вы-
держанный некоторое время в толуоле или кипящей воде.
При сборке прибора на пробках для работы в вакууме пробку
смазывают в центральной части небольшим количеством вазелина
или вакуумной смазки, вращением добиваясь образования сплош-
ного кольца смазки по месту соединения пробки с внутренней по-
верхностью отверстия.
При работе при атмосферном давлении с соединениями на
пробках нельзя употреблять смазку, т. к. пробка будет выскальзы-
вать из отверстия. Перед сборкой приборов на шлифах, как при ра-
боте в вакууме, так и при атмосферном давлении, шлифы необхо-
димо смазывать. Небольшое количество смазки наносят узким
кольцом на центральную часть керна, и, соединив керн с муфтой,
20 легким вращением равномерно распределяют смазку до образова-
ния прозрачного кольца.
Сборка прибора и крепление его деталей всегда необходимо
начинать с "головы", то есть с колбы, в которую первоначально за-
гружают вещество. Во всех случаях высота крепления колбы долж-
на быть такой, чтобы в ходе операции (синтез, перегонка и т. п.)
под колбу можно было свободно поставить и убрать плитку (баню),
а также изменить расстояние между колбой и плиткой.
Все приборы, за исключением приборов для перегонки, необ-
ходимо крепить на одном штативе.
Между металлической поверхностью лапок, зажимов, колец и
стеклянными деталями всегда должны быть резиновые или кожа-
ные прокладки.
Колбу крепят лапкой или зажимом за верхнюю часть горла.
При горизонтальном или наклонном креплении деталей (холодиль-
ников и т. п.) неподвижная часть зажима лапки помещается обяза-
тельно снизу, закрепляемая деталь должна на ней лежать без
напряжений. Чтобы избежать поломки стеклянной детали при за-
креплении, необходимо вначале рукой зажать лапку (зажим) и за-
крутить барашек на зажиме до упора (без усилия!). Каждая деталь
прибора должна быть закреплена, нельзя крепить детали просто
надеванием на пробку (шлиф).
2.3. Некоторые общие требования к приборам и правила работы с ними
Перед сборкой прибора проверьте целостность используемой
стеклянной посуды. Запрещается пользоваться посудой с отбитыми
краями, трещинами и т. п.
Перед сборкой прибора, а также после его сборки, подумайте,
позволяет ли конструкция прибора, расположение деталей осу-
ществлять все необходимые в ходе работы операции (прибавление
реактивов, измерение и регулирование температуры реакционной
массы, смену приемников и т.п.).
Загружать вещество в прибор разрешается только после его
полной сборки.
Во всех случаях нельзя заполнять колбы более чем на 2/3 их
объема. При работе при атмосферном давлении любой прибор обя-
зательно должен иметь сообщение с атмосферой.
Холодильник подключают таким образом, чтобы перемеще-
ние воды в рубашке было противоположно направлению движения
конденсируемой жидкости.
Разборку прибора производят в порядке, противоположном
сборке.
Шланги, которые не удается легко снять при разборке прибо-
ра, лучше срезать, так как при снятии прилипшего к стеклу шланга
можно сломать стекло и поранить руки.
Особое внимание следует обратить на мытьё химической по-
суды. Стеклянную посуду целесообразнее мыть сразу же после ис-
пользования, иначе со временем осадки и налеты реакционной мас-
сы стареют, и их отмывание становится весьма затруднительно.
Растворители для мытья следует подбирать соответственно типу загрязнений: кислые осадки отмывают разбавленными растворами
соды или щелочи, основные – разбавленными минеральными кис-
лотами. Особенно эффективны хромовая смесь и спиртовый рас-
твор гидроксида калия. В некоторых случаях оправдано использо-
вание органических растворителей. Твердые остатки, прочно при-
ставшие к стенкам, можно удалить щеткой (ершом). После мытья
посуду ополаскивают водой (по хорошо промытой стеклянной по-
верхности вода стекает сплошной пленкой) или, для ускорения
процесса сушки, ацетоном (под тягой, вдали от нагревательных
приборов!). В последнем случае для полного высушивания доста-
точно продуть посуду воздухом из резиновой груши.
Мелкую посуду сушат в сушильном шкафу при 100 – 110° С, а
крупную – просто на воздухе.

4. Практические занятия /лабораторные работы

Лабораторная работа  № 1

 Распознавание волокон

1.     Цель работы: Ознакомиться с химическими методами распознавания текстильных волокон.

Материалы и оборудование:образцы различных видов волокон, химические растворители

Методика выполнения работы

Задание к работе:

1. Изучить химические методы исследования природы текстильных волокон - теоретический материал - Экспресс-метод на расплавлении материалов и проведении химических реакций (таблицы 1-3)

2. Используя таблицу растворимости волокон в различных химических реагентах, изучить особенность поведения волокон под действием кислот, щелочей, органических растворителей. Заполнить таблицу 4.

3. Дать письменные ответы на контрольные вопросы.

4. Сформулировать выводы по работе.

Контрольные вопросы:

1. В каких случаях необходим химический метод распознавания волокон?

2. На чем основан химический метод распознавания волокон?

3. Перечислите наиболее характерные реакции взаимодействия химических реагентов с волокнами.

Методические указания

Если результат пробы на сгорание волокон является сомнительным, проводят химическое исследование волокон. Оно заключается в обработке образцов материала различными веществами, которые, например, можно купить в аптеке или в хозяйственном магазине.

Образец с помощью пинцета погружают в стакан с горячим раствором каустической соды (10 г каустической соды на 100 г воды). Шерсть или натуральный шелк растворяются в этом растворе без остатка. Если в растворе выпадает осадок, то волокна испытуемого образца растительного происхождения (из хлопка или льна).

Химические методы исследования волокон

Эти методы основаны на изменении внешнего вида волокон (набухании, усаживании, окрашиваемости), их растворении в результате химических реакций волокнообразующих материалов с реактивами.

В качестве реактивов используют различной концентрации кислоты, щелочи, сложные реактивы, органические растворители. Исследования проводят на небольшом количестве волокон, помещенных в пробирку. Подвергают их действию реактивов при комнатной температуре, а также в необходимых случаях при кипячении в течение 3—5 мин. При этом ведут наблюдение невооруженным глазом за характерными изменениями волокон или реактива. За изменениями волокон под действием химических реактивов можно наблюдать также под микроскопом.

Экспресс-метод основан на расплавлении материалов и проведении химических реакций (табл. 1), а так же определении природы волокна и волокнистого состава материалов проведением пробы на хлор и реакций растворения волокон в различных реагентах (табл. 2, 3).

Важно запомнить:

1. Натуральные целлюлозные волокна горят быстро и с ярким пламенем и имеют серый, ажурный, легко расподающийся пепел. Белковые же горят малым пламенем и имеют пористый хрупкий черный пепел.

2. Под действием медноаммиачного реактива хлопковые и льняные волокна быстро набухают с образованием шарообразных вздутий и растворяются.

3. Ацетатное волокно, в отличие от вискозного и медноаммиачного во время горения плавятся, образуя довольно хрупкие пузырьки расплавленного волокна.

4. Вискозные волокна легко отличить от ацетатного с помощью фенола или ацетона, в которых ацетатные волокна легко растворяются, вискозные же волокна в этих реактивах не растворяются.

5. Синтетические гетероцепные волокна не горят, а плавятся без пламени, образуя застывший расплав.

6. Синтетические карбоцепные волокна при горении сначала принимают коричневую окраску, затем плавятся, потом горят, образуя застывший расплав.

7. Ацетатное волокно легко отличить от триацетатного с помощью ацетона, который растворяет ацетатное и не растворяет триацетатное волокно.

Таблица 1

Название волокна	Харак-тер горения	Характер остатка	Действие продуктов на индикатор разложения	Действие кислот и щелочей
				H2SO4 (1:5)	H2SO4 (3:2)	HNO3 (1:3)	NaОH (10%)
Льняное Хлопковое	Горит быстро с запахом жжёной бумаги	Серая зола (пепел)	Окрашивает лакмус в розовый цвет	Устойчиво	Растворяется	Устойчиво	Устойчиво
Шерстяное Шёлковое	Горит медленно, вспучивается, с запахом жженых перьев (рога)	Черный хрупкий шарик, растирающийся в порошок	Окрашивает лакмус в синий цвет	Устойчиво	Теряет прочность через 30 мин.	Устойчиво	Растворяется. Теряет прочность
Вискозное	Горит быстро с запахом жжёной бумаги	Легко рассыпающийся светло-серый пепел	Окрашивает лакмус в красный цвет	Устойчиво	Теряет прочность	Устойчиво	Растворяется
Ацетатное				Устойчиво	Устойчиво	Устойчиво	Теряет прочность (омыляется)
Капроновое	Размягчается, затем плавится, издавая запах мышиного помета	Блестящий шарик с окраской от коричневой до черной	Окрашивает лакмус в синий цвет	Устойчиво	Растворяется	Устойчиво	Устойчиво
Хлориновое	Не воспламеняется, а спекается, издавая резкий запах (хлороводорода)	Спекшаяся масса черного цвета	Окрашивает лакмус в красный цвет	Устойчиво	Устойчиво	Устойчиво	Устойчиво
Нитроновое	Горит быстро, с потрескиванием, желтым пламенем, запахом жжёного рога	Твердый осадок черного цвета	Окрашивает лакмус в синий цвет	Устойчиво	Теряет прочность	Устойчиво	Набухает
Лавсановое	Воспламеняется с трудом, плавится, а затем горит медленно коптящим пламенем, образуя коричневые пары	Твердый темный блестящий шарик	Окрашивает лакмус в синий цвет	Устойчиво	Устойчиво	Устойчиво	Устойчиво

Таблица 2- Способы распознавания волокон

Волокно	Формула	Сжигание	Обнаружение продуктов разложения	Действие кислот и щелочей			Действие растворителей
				НNO3 (  = 1,4 г/см3)	Н2SO4 (  = 1,84 г/см3)	NaOH (  = 10%)	Ацетон	Фенол (расплав)
Вискозное		Горит быстро с выделением запаха жже-ной бумаги, следы золы	Окрашивает лакмус в красный цвет	Бесцвет- ный раствор	Kрасно- коричне- вый раствор	Сильно набухает и раство- ряется	Не растворя- ется	Не растворя- ется
Ацетатное	ацетилцеллюлоза	Горит быстро, образуя нехрупкий стеклянный шарик темно-бурого цвета. Вне пламени не горит	Не изменяет цвет лакмуса	Растворя- ется	Растворя- ется	Омыляется, принимая желтоватый оттенок,и растворяется	Растворяется	Не растворяется
Хлопок (хлопчато- бумажная ткань)		Горит быстро с выделением запаха жженой бумаги, серый пепел	Не изменяет цвет лакмуса	Медленно разруша- ется	Медленно разруша- ется	Набухает, не раство- ряясь	Не растворя- ется	Не растворя- ется
Шерсть, натуральный шелк	Белок – остатки аминокислот, соединенные пептидными связями –CO–NH–	Горят медленно с выделением запаха жженых перьев, образуют хрупкий шарик черного цвета, растирающийся в порошок	Окрашивают красную лакмусовую бумажку в синий цвет	Набухают и окрашива-ются в желтый цвет	Разруша- ются	Растворяются	Не растворя-ются	Не растворяются
Kапрон		Плавится, образуя твердый блестящий шарик темного цвета. Запах при горении неприятный	Окрашивает лакмусовую бумажку в синий цвет	Растворя- ется, давая бесцвет- ный раствор	Растворя- ется, давая бесцвет- ный раствор	Не растворя- ется	Не растворя- ется	Раство- ряется
Лавсан		Горит коптящим пламенем,образуя темный твердый блестящий шарик	Не изменяет цвет лакмуса, на стенках – желтое кольцо	Не растворя- ется	Растворя- ется	Не растворя- ется	Не растворя- ется	Раство- ряется
Хлорин		Горит небольшим коптящим пламенем, образуя черный хрупкий шарик. Вне пламени не горит	Окрашивает лакмус в красный цвет, реагирует с AgNO3 и йодкрахмальной бумажкой	Не растворя- ется	Не растворя- ется	Не растворя- ется	Растворя ется	Растворя- ется
Нитрон		Горит, образуя темный рыхлый неблестящий шарик	Окрашивает красную лакмусовую бумажку в синий цвет	Не растворяется	Растворяется	Не растворя- ется	Не растворяется	Не растворяется

Таблица 3 -Действие бытовых реагентов на волокна различного химического состава

Волокно	Действие бытовых реагентов
	Кислота	Щелочь	Ацетон	Сода	Нашатырный спирт	Уксус
хлопок	разрушает	Повышает прочность	-	-	-	-
лен	разрушает	-	-	-	-	-
шерсть	повышает прочность	разрушает	очищает	смягчает, постепенно растворяет	облагораживает	-
шелк	-	разрушает	-	-	облагораживает	облагораживает
вискоза	разрушает	снижает прочность	-	разрушает	-	растворяет
ацетат	разрушает	-	полностью растворяет	-	- -	-
капрон	разрушает	-	-	-	-	-
лавсан	-	-	-	-	-	-
хлорин	-	-	растворяет	-	выделяет пары	-
нитрон	-	-	-	-	-	-

Экспресс-метод распознавания волокон в тканях и изделиях (метод цветных реакций) основан на свойстве различных волокон окрашиваться в разные цвета при одновременном погружении их в красильную ванну с одним индикатором. В качестве индикатора используется смесь красителей: родамина концентрации 0,3--0,4г/л и катионного синего концентрации 0,1 -0,2 г/л.

В результате испытаний натуральный шелк окрашивается в голубой цвет. Шерсть - в темно-фиолетовый, хлопок - в серо-желтый, казеиновое волокно - в красно-фиолетовый.

Мерсеризованный хлопок - в ярко-желтый, медно-аммиачное волокно - в оранжево-коричневый.

Ацетатное - в красный, полиамидное - в розовый. ПВХ волокна остаются без изменения

2.     Определение природы волокон методом сжигания

Цель работы: Освоение основных методов распознавания вида текстильных волокон. Метод сжигания.

Материалы для работы:лупа, микроскоп, спички, горелка, чашки Петри, ножницы, образцы тканей и трикотажа, контрольные образцы, наглядный материал. 

Задание. Исследовать природу волокон методом сжиганием

Второй ступенью определения природы волокна служит отношение его к нагреванию и характеру горения.

Если природу образца волокна трудно однозначно определить только по внешним признакам, проводят следующую стадию экспертизы - на нагревание и горение.

Извлекают из пробы несколько волокон, слегка их подкручивают, один конец волокна зажимают щипцами, а другой конец в горизонтальном положении подносят к пламени горелки. Сразу после начала горения образцы извлекают из пламени и внимательно рассматривают, фиксируя следующее:

·         поведение при поднесении к пламени (плавятся, усаживаются, скручиваются, воспламеняются);

·         поведение в пламени (скорость горения, яркость и цвет пламени, наличие копоти, дыма, плавления вспышек);

·         поведение при вынесении из пламени (продолжают гореть без пламени или с пламенем, горение прекращается);

·         характер остатка (пепел, шарик, их цвет, форма и хрупкость шарика, его способность раздавливаться пальцами);

·         запах при горении (жженого рога, бумаги, уксусной кислоты, сургуча, хлора и т.д.).

Результаты опытов сравнивают с данными о поведении волокон при нагревании и горении, приведенными в табл. 4.

Таблица 4 - Особенности горения наиболее широко распространенных текстильных волокон

Наименование волокон	Поведение волокна при поднесении к пламени горелки	Поведение волокна в пламени горелки	Запах при горении	Поведение волокна при удалении от пламени	Характер золы
Хлопок	Не расплавляется и не усаживается	Горит быстро, пламенем	Жженой бумаги	Продолжает гореть	Легкий серый пепел
Лен	Не расплавляется и не усаживается	Горит быстро, пламенем	Жженой бумаги	Продолжает гореть	Легкий серый пепел
Шерсть	Скручивается	Горит медленно, вспышками	Жженого рога или волоса	Горение прекращается	Хрупкий черный шарик на конце, легко растирается в порошок
Шелк натуральный	Скручивается	Горит медленно, вспышками	Жженого рога или волоса	Горение прекращается	Хрупкий черный шарик на конце, легко растирается в порошок
Вискоза	Не расплавляется и не усаживается	Горит быстро, пламенем	Жженой бумаги	Продолжает гореть	Легкий серый пепел
Ацетатное	Расплавляется, но не усаживается	Горит с пламенем	Уксусной кислоты	Быстро затухает	Твердый темный шарик
Полиэфирное (лавсан, терлен и др.)	Расплавляется и усаживается	Плавиться, и усаживается, горит пламенем, образуя дым и копоть	Без харак-терного запаха	Горение прекращается	Твердый черный комочек
Полиамидное (капрон, нейлон и др.)	Расплавляется и усаживается	Плавиться и медленно горит, образуя белый дым. В расплавленном состоянии волокна вытягиваются	Резкий	Горение прекращается	Твердые капли (ша-рик) янтар-ного цвета. В порошок не растираются
Полиакрилонитрильное (нитрон)	Расплавляется	Плавиться без усадки, горит медленно	Без харак-терного запаха	Горит с оплавлением	Твердый черный ша-рик не-правильной формы
Хлорин	Расплавляется	Не горит, размягчается, и плавиться, образуя дымок и копоть	Запах хлора	Спекается и обугливается	-

Результаты записывают по следующей таблице 5:

Таблица 5- Результаты исследования образцов

Поведение волокна при поднесении к пламени

Поведение волокна в пламени горелки

Запах при горении

Поведение волокна при удалении от пламени

Характер золы

Вывод: вид волокна

Лабораторная работа 2

Полимеризация метилметакрилата

2.1 Полимеризация метилметакрилата в массе при различных температурах

Цель работы: определить влияние температуры на скорость полимеризации и оценить суммарную энергию активации процесса.

Реактивы: метилметакрилат, пероксид бензоила, толуол,петролейный эфир или гексан (гептан), инертный газ.

Приборы и посуда: пробирки с пришлифованными пробками емкостью 10мл, термостаты на 70, 75 и 80 оС, стаканы, пипетки, воронка Бюхнера, вакуум-сушильный шкаф.

Методика выполнения

Для приготовления 0,3 %-го раствора инициатора в мономере в стеклянный стакан помещают 22 г метилметакрилата и 0,07 г пероксида бензоила. Приготовленный раствор разливают в шесть пробирок с пришлифованными пробками (по 3 мл), добавляют в каждую по 1 мл толуола. Содержимое пробирок продувают инертным газом в течение 1 минуты. В три термостата с температурой 70, 75 и 80 оС помещают по две пробирки с реакционной смесью. Работу проводить в вытяжном шкафу и в защитной маске!

Контроль за ходом процесса ведут визуально по изменению вязкости реакционной смеси. По достижению сиропообразного состояния (10 – 15 % конверсии) пробирки извлекают из термостата, регистрируют время окончания полимеризации и охлаждают проточной водой до комнатной температуры. Содержимое каждой пробирки выливают в стакан с осадителем при интенсивном перемешивании. Высажденный полимер количественно переносят на предварительно взвешенное часовое стекло, сушат в вакуум-сушильном шкафу до постоянной массы. Результаты вносят в табл.1.

Таблица 1

Загрузка мономера, г	Температура полимеризации, 0С	Время полимеризации, мин	Выход полимера, Х г %

На основании полученных данных рассчитывают скорость полимеризации, (моль/(л·с)) при различных температурах по значениям выхода полимера:

  V= X*ρ*1000/М*τ*60*100

где X— выход полимера за время τ, %; ρ— плотность мономера, г/см3; М— молекулярная масса мономера; τ— время полимеризации, мин.

Для полимеризации при каждой температуре находят значения константы скорости по формуле

К= V/[И]*0,5*[M],

или lg k=lgV – [0,5lg[И] + lg [M]].

Значения [И] и [M], (моль/л) рассчитывают по формуле

[И]= Gи*1000/ V* Ми

где Gи – навеска инициатора, г; Ми – молекулярная масса инициатора; V – общий объем реакционной массы, см3

[М]= Gм*1000/ V* Мм

где Gм – навеска мономера, г; Мм – молекулярная масса мономера;

V – общий объем реакционной массы, см3.

Затем определяют значения логарифмов констант скоростей ln k для трех температур и строят график в координатах

ln k–1/Т·103(К-1). Тангенс угла наклона полученной прямой численно равен Е/R, т.е. E=tgα R, где R=8,3 Дж/(моль·К).

Задание. Написать схемы реакций всех элементарных стадий процесса полимеризации метилметакрилата, инициируемого пероксидом бензоила; объяснить влияние температуры на скорость полимеризации.

2.2 Влияние природы растворителя на молекулярную

массу полиметилметакрилата

Цель работы: провести радикальную полимеризацию метилметакрилата в различных растворителях и оценить их влияние на молекулярную массу полимера.

Реактивы: метилметакрилат, пероксид бензоила, диоксан, ацетон, хлористый метилен, бензол, петролейный эфир.

Приборы и посуда: колбы круглодонные, холодильники шариковые, стаканы, фарфоровые чашки, вискозиметр, секундомер, термостат.

Методика работы

В стакане емкостью 100 см3 растворяют 0,4 г пероксида бензоила в 30 г метилметакрилата. В три круглодонные колбы помещают по 10 г мономера с инициатором и по 20 г растворителя (ацетон, хлороформ, бензол). Колбы соединяют с обратными холодильниками и помещают в термостат при температуре 75 °С.

Реакцию ведут в течение 2 часов. По окончании реакции колбы охлаждают и добавляют осадитель – петролейный эфир (при осаждении из бензола и хлористого метилена) или воду (при осаждении из ацетона). Все работы проводить под тягой! Полученные полимеры выпадают в осадок. Маточный раствор сливают, а полимеры количественно переносят в фарфоровые чашки и сушат до постоянной массы.

Вискозиметрические измерения   проводят в растворе хлороформа. Значения молекулярной массы полимера определяют по формуле [η] = К·М

α. При вискозиметрических измерениях в хлороформе К=0,63∙10-4, α= 0,8 (в толуоле К=0,71∙10-4, α= 0,73). Результаты измерений вносят в табл. 2.

Таблица 2

Растворитель	[η]	М	Выход полимера, %

Задание. Написать схемы реакций всех элементарных стадий процесса полимеризации; объяснить влияние природы растворителя на выход полимера и его молекулярную массу.

Лабораторная работа 3

Получение смол поликонденсацией

Цель: получить представление о реакции поликонденсации фенола с
формальдегидом.
Задание: получить фенолоформальдегидный олигомер резольного
типа и лак на его основе.
Методика работы
Реактивы, г:
фенол………………………………….. 25,0
формалин, 40 %-ный раствор……….. 26,2
аммиак, 25 %-ный раствор…………... 1,25 (плотность 0,905 г/см3)
ацетон или изопропанол
Оборудование:
коническая колба вместимостью 250 см3, снабженная обратным холо-
дильником; водяная баня; весы лабораторные не ниже 4-го класса точно-
сти с НПВ 500 г; вискозиметр ВЗ-4, секундомер.

Ход работы
Произвести расчет загрузки формалина, если его концентрация отли-
чается от заданной по рецептуре. Формалин дозировать по объему.
Коническую колбу предварительно взвешивают на технических весах. Загружают в колбу фенол, формалин и катализатор реакции (водный
аммиак), собирают установку с обратным холодильником, в водяную баню заливают воду.
Нагрев реакционной смеси ведут при температуре около 100 0С (ки-
пящая водяная баня) в течение 20-40 мин (в случае бурного кипения во-дяной бани нагрев временно приостанавливают). В результате реакции жидкость в колбе мутнеет и разделяется на два слоя: верхний - водный слой молочного цвета и нижний - олигомерный слой светло-коричневого цвета, который увеличивается в объеме по мере прохождения реакции. При появлении четкой границы между слоями нагрев прекращают, колбу снимают с установки. В колбу из-под крана заливают холодную воду, промывают смолу, водный слой осторожно сливают. Содержимое колбы
еще раз промывают холодной водой и воду осторожно сливают для удаления непрореагировавших мономеров и достижения нейтральной реакции среды.
Взвесить колбу со смолой, определить выход смолы в массовых еди-
ницах и в процентах от теоретически возможного выхода. Рассчитать
мольное соотношение фенол: формальдегид.

Приготовление лака
Из полученной смолы и растворителя готовят лак. Масса лака должна
составлять 110 г. Для приготовления лака рассчитать количество необхо-
димого растворителя в массовых и объемных единицах (плотность растворителя равна 0,8 г/см3). Залить в колбу растворитель и при перемешивании получить лак (для ускорения процесса растворения содержимое колбы можно нагреть на горячей водяной бане). Приготовленный лак охладить и определить его вязкость на вискозиметре ВЗ-4.
Примечание. Воду после промывки олигомера в канализацию не сливать,

3.2 Получение фенолоспирта
Цель: получить представление о способе синтеза водорастворимых
начальных продуктов взаимодействия фенола с формальдегидом.
Задание: получить фенолоспирт.
Методика работы
Реактивы, г:
фенол………………………………... 25
формальдегид, 100 %-ный…………. 18,685
гидроксид натрия, 100 %-ный……… 0,75
Оборудование: трехгорлая колба вместимостью 300 см3, снабженная обратным холодильником, термометром, мешалкой;

водяная баня с контактным термометром;
весы лабораторные не ниже 4-го класса точности с НПВ 500 г.

Ход работы
Гидроксид натрия и формальдегид применяют в виде водных раство-
ров. Узнать концентрацию имеющихся в лаборатории реактивов и сделать расчет необходимого количества сырья в массовых и объемных единицах. В колбу загружают фенол, затем едкий натр, перемешивают, загружают формалин. Колбу нагревают на водяной бане до 60 0С и с помощью контактного термометра поддерживают эту температуру в течение 2,5-3 ч.
Обогрев убирают, содержимое колбы охлаждают.
Определить выход продукта, рассчитать мольное соотношение фенол:
формальдегид. Анализ фенолоспирта проводят по методикам анализа фенолоформальдегидных олигомеров.

Лабораторная работа 4

 Свойства полимеров

Цель: получить представление о стандартных методиках анализа фе-
нолоформальдегидных олигомеров.
Задание: проанализировать полученный Вами образец олигомера.
Сравнить полученные результаты с данными в прил. 2.
1. Определение внешнего вида
Внешний вид олигомера (фенолоспирта) определяют при температуре
(20±1оС) визуальным просмотром испытуемой пробы в проходящем свете в пробирке. По другому варианту наблюдают стекающую по стеклянной палочке смолу.
2. Определение массовой доли нелетучих веществ (сухого остатка)
Оборудование:
стаканчик с крышкой (возможно применение стаканчика из алюми-
ниевой фольги); весы лабораторные 2-го класса точности с НПВ 200 г; Ход работы
Взвешивают стаканчик с крышкой, высушенный до постоянной мас-
сы, помещают в него 1,000-2,000 г смолы, закрывают крышкой и снова
взвешивают. Покачиванием стаканчика смолу равномерно распределяют
по дну, снимают крышку и вместе со стаканчиком помещают на 2 ч
20 мин в сушильный шкаф, нагретый до температуры (105±2 оС). Затем
стаканчик закрывают крышкой и помещают в эксикатор с прокаленным
хлоридом кальция не менее чем на 30 мин для охлаждения. После охлаж-
дения взвешивают закрытый крышкой стаканчик. Массовую долю сухого
остатка Х в процентах вычисляют по формуле
Х=(m-m1)*100/m2-m1
где m - масса стаканчика с крышкой и навеской смолы после сушки, г;
m1 - масса пустого стаканчика с крышкой, г;
m2 - масса стаканчика с крышкой и навеской смолы до сушки, г.
За результат испытаний принимают среднее арифметическое двух оп-
ределений, допускаемое расхождение между которыми должно быть не
более 0,8 %, и записывают с точностью до целого числа.
3. Определение массовой доли щелочи
Резольные фенолоформальдегидные смолы получают в присутствии
щелочных катализаторов, в связи с этим готовые смолы имеют рН>
Принято независимо от типа катализатора определять щелочность в
процентах в пересчете на гидроксид натрия.
Реактивы:
кислота соляная, 0,1 н раствор;
натрия гидроксид, 0,1 н раствор;
спирт этиловый;
индикатор.
Оборудование:
рН-метр-милливольтметр типа рН-340 или другого аналогичного типа
со стеклянным и проточным хлорсеребряным электродами;
мешалка магнитная; чашка стеклянная вместимостью 100 см3;
цилиндр измерительный с носиком вместимостью 100 см3;
пипетка вместимостью 20 см3; бюретка вместимостью 5 и 25 см3весы лабораторные 2-го класса точности с НПВ 200 г.
Ход работы
По инструкции, прилагаемой к прибору, готовят к работе рН-метр.
В кристаллизационной чашке взвешивают (1 ,000±0,100) г. Спирторастворимые смолы растворяют в 20 см3 спирта, после чего
добавляют 50 см3 дистиллированной воды. Водорастворимые смолы рас-
творяют в 70 см3 дистиллированной воды.
Этиловый спирт и дистиллированная вода перед прибавлением долж-
ны быть нейтрализованы до рН=7.
В кристаллизационную чашку с раствором смолы погружают элек-
троды рН-метра и при непрерывном перемешивании титруют содержимое
0,1 н раствором соляной кислоты до рН= 7.
Смолы, содержащие заведомо небольшое количество щелочи, титру-
ют из микробюретки.
Массовую долю щелочи Х в процентах вычисляют по формуле
X= V* 0,004 *100/ m
 где V – объем точно 0,1 н раствора соляной кислоты, израсходованной на титрование, см3,
m – масса навески смолы, г,
0,004 – количество щелочи, соответствующее 1 см3 точно 0,1 н раство-
ра соляной кислоты, г.
За результат измерения принимают среднее арифметическое двух па-
раллельных определений, допускаемые расхождения между которыми не
должны превышать 0,1 % при массовой доле щелочи до 1 % и не более
0,2 % при массовой доле щелочи более 1 % при доверительной вероятно-
сти 0,95.
4. Определение массовой доли свободного фенола
Определение массовой доли свободного фенола производится путем
отгонки фенола от смолы паром с последующим воздействием на полу-
ченный раствор фенола бромистыми соединениями.
Метод основан на способности брома замещать атомы водорода в о- и
п-положениях по отношению к гидроксильной группе с образованием
трибромфенола. Избыток брома определяют при добавлении йодистого
калия и титровании выделившегося йода тиосульфатом натрия.
В качестве бромирующего агента применяется растворбромид-
бромата калия, из которого при подкислении выделяется бром.
5КВr + КВrО3 + 3Н2SО4 ®3Вr2 + 3К2SО4 + 3Н2О;
С6Н5ОН + 3Вr2 ®С6Н2Вr3ОН + 3НВr;
Вr2 +2КI ®КВr+I2;
3I2 + 6Nа2S2О3 ®6 NаI + 3Nа2S4О6
Реактивы: бромит-броматная смесь, 0,1 н раствор, приготовленный растворением
10 г бромистого калия и 2,8 г бромноватокислого калия в 1000 см3 воды;
йодид калия, 10 %-ный раствор;
кислота соляная, раствор 1:1 или кислота серная, раствор 1:4; тиосульфат натрия (натрий серноватистокислый), 0,1 н раствор;
крахмал растворимый, 1 %-ный раствор;
метиловый красный (метилрот), 0,2 %-ный раствор.
Оборудование:
колба коническая вместимостью 250 см3;
колба мерная вместимостью 500 см3;
колба круглодонная вместимостью 500 см3;
холодильник стеклянный;
бюретка вместимостью 25 см3;
пипетка вместимостью 25 см3

цилиндры мерные вместимостью 10 и 25 см3;
парообразователь;
весы лабораторные 2-го класса точности с НПВ 200 г.
Ход работы:

Навеску смолы 1,000-2,000 г количественно переносят в круглодон-
ную колбу вместимостью 500 см3. К навеске приливают 150-200 см3 дис-
тиллированной воды и 10-15 см3 соляной или серной кислоты.

Колбу соединяют с парообразователем и прямым холодильником и
проводят отгонку с водяным паром, собирая дистиллят в мерную колбу
вместимостью 500 см3. Отгонку заканчивают, отобрав около 500 см3 дис-
тиллята, доводят его объем дистиллированной водой точно до метки и
тщательно перемешивают содержимое колбы. Для определения массовой доли свободного фенола пипеткой отбирают в две конические колбы с пришлифованными пробками вместимостью 250 см3 по 25 см3 полученного дистиллята, приливают из бюретки по 25 см3 бромит-броматного раствора и добавляют цилиндром по 10 см3 рас-
твора кислоты. Смесь тщательно перемешивают и выдерживают 15 мин в
темном месте при комнатной температуре. Затем приливают цилиндром по 10 см3 раствора йодида калия, взбалтывают, выдерживают в темном месте еще 10 мин. Оттитровывают выделившийся йод раствором тиосульфата натрия до соломенного цвета, прибавляют несколько капель раствора крахмала и продолжают титрование до обесцвечивания. Одновременно проводят контрольный опыт в тех же условиях, но
вместо дистиллята берут равное ему количество дистиллированной воды.
Проводят два рабочих и два контрольных опыта.
Массовую долю свободного фенола Х в процентах вычисляют по
формуле:

Х= (V1-V2)*0,001567*20*100/m,

где V – объем точно 0,1 н раствора тиосульфата натрия,израсходованного
на титрование в контрольной пробе, см3;

 V1 - объем точно 0,1 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного
на титрование в рабочей пробе, см3;
m - масса смолы, г;
0,001567 - количество фенола, соответствующее 1 см3 точно 0,1 н рас-
твора тиосульфата натрия, г/см3.
За результат измерения принимают среднее арифметическое двух па-
раллельных определений. Результат вычисляют до второй значащей циф-
ры после запятой.

5. Определение массовой доли свободного формальдегида
Йодометрический метод определения формальдегида основан на спо-
собности йода в щелочной среде количественно окислять альдегид в ки-
слоту; избыток йода оттитровывают тиосульфатом натрия.
3I2 + 6NaOH ® NaIO3 + 5NaI + 3H2O;
3CH2O + NaIO3 + 3NaOH ® 3HCOONa + NaI + 3H2O;
I2 + 2Nа2S2О3 ® 2NаI + Nа2S4О6
Для определения массовой доли свободного формальдегида исполь-
зуют дистиллят, полученный после отгонки с паром.

Реактивы:
йод, 0,1 н раствор, готовят растворением 25 г йодистого калия и 12,7 г
йода в 1000 см3 дистиллированной воды;
гидроксид натрия, 1 н раствор;
тиосульфат натрия (натрий серноватистокислый), 0,1 н раствор;
кислота серная, 1 н раствор;
крахмал растворимый, 1 %-ный раствор.

Оборудование:
колба коническая вместимостью 250 см3;
бюретка вместимостью 25 см3;
пипетка вместимостью 25 см3;
цилиндры мерные вместимостью 10 и 25 см3.

 Ход работы

Пипеткой отбирают 25 см3 дистиллята, полученного при отгонке сво-
бодного фенола с водяным паром, помещают в колбу вместимостью
250 см3 с пришлифованной пробкой, приливают пипеткой 20 см3 0,1 н раствора йода и цилиндром 10 см3 раствора гидроксида натрия. Колбу закрывают пробкой, взбалтывают и выдерживают 15 мин в темном месте при комнатной температуре. Затем приливают цилиндром 15 см3 1 н раствора серной кислоты, взбалтывают и оттитровывают йод раствором тиосульфата натрия сначала до соломенно-желтой окраски, затем после добавления нескольких капель раствора крахмала до обесцвечивания. Одновременно проводят контрольный опыт в тех же условиях, но
вместо 25 см3 дистиллята берут 25 см3 дистиллированной воды.
Проводят два рабочих и два контрольных опыта.
Массовую долю свободного формальдегида Х в процентах вычисля-
ют по формуле

Х=(V1-V2)*0,0015*20*100/m,

где V - объем точно 0,1 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного
на титрование в контрольной пробе, см3;
V1 - объем точно 0,1 н раствора тиосульфата натрия, израсходованного
на титрование в рабочей пробе, см3;
m - масса смолы, г;
0,0015 - количество формальдегида, соответствующее 1 см3 точно 0,1 н
раствора тиосульфата натрия.
Результат вычисляют до второй значащей цифры после запятой. Примечание. Описанным методом нельзя пользоваться, если альдегид содержит вещества, легко вступающие в реакцию с йодом (спирт, ацетон). Метод наиболее распространен для определения формальдегида в очень разбавленных

растворах.

6. Определение плотности
Оборудование:
набор ареометров; цилиндр вместимостью 100 см3.

 Ход работы
Плотность смол определяют при температуре (20±0,2) 0С.
Смолу заливают в цилиндр, опускают в нее ареометр. Ареометр дол-
жен плавать в слое смолы не касаясь дна и стенок цилиндра. Отсчет плот-
ности ведут по нижнему мениску, записывают значение плотности с мак-
симально возможной точностью.

7. Определение водородного показателя (рН среды)
Водородный показатель определяют при температуре (20±0,2) 0С на
рН-метре-милливольтметре типа рН-340 или другого аналогичного типа со стеклянным и проточным хлорсеребряным электродами по инструкции, прилагаемой к прибору.
Допускается определять рН с помощью универсального индикатора.

Лабораторная работа 5

Растворы полимеров и их свойства

1.     Кинетика набухания высокомолекулярных соединений.
Цель работы: Изучение влияния времени набухания на скорость
набухания. Определение степени набухания, константы скорости набухания и исследование контракции высокомолекулярного соединения. Описание установки
Измерение степени набухания проводят в приборе конструкции ЛГУ
по разности между объѐмом жидкости, взятым для опыта, и объѐмом не поглощенной жидкости. Прибор (рис. 5) представляет собой градуированную и не слишком узкую трубку 3, с одной стороны которой припаян закрытый резервуар 4, а с другой – резервуар 2 с пришлифованной пробкой.
Внутри резервуара припаян стеклянный стержень 1, на который помещается навеска образца полимера.

Ход работы
1. Промывают прибор перед началом опыта хромовой смесью, затем
водопроводной и дистиллированной водой, ополаскивают спиртом и хорошо просушивают продуванием воздуха (например, с помощью резиновой груши). Чистота прибора очень важна, так как от неѐ зависит смачиваемость стенок, которая может сильно повлиять на результаты опыта.
2. Наливают в прибор, находящийся в вертикальном положении (ре-
зервуаром 2 кверху), жидкость, в которой будет проходить набухание, до  (h0 ) верхней метки градуированной трубки3. Помещают в резервуар 2 на стержень 1 предварительно взвешенный на аналитических весах образец полимера.
4. Поворачивают прибор резервуаром 4 кверху и отмечают уровень -
h¹ ₀ .

5. Закрывают пробкой резервуар 2 и прибор поворачивают в горизонтальное положение. Образец должен быть полностью погружен в жидкость, но жидкость не должна касаться пробки. Отмечают время начала опыта.

6. Проводят измерения через 10, 20, 30, 40, 50, 80 и 120 мин. от начала опыта. Через каждый промежуток времени прибор поворачивают в вертикальное положение (резервуаром 4 кверху) и отмечают уровень жидкости h0 в градуированной трубке. После чего поворачивают прибор резервуаром 2 кверху и выжидают, чтобы вся жидкость вытекла из резервуара и отмечают положение в трубке 3 – h. Время пребывания навески ВМС вне жидкости не учитывают.
7. Заносят результаты измерений в табл. 2.

Таблица 2 - Кинетика процесса набухания
Температура опыта, ºС.
Навеска образца до набухания, mо = г.
ρ – плотность растворителя, г/см3.

Вре- мя от нача- ла опы- та τ, мин	Промежутки между измерениями			Уменьшение объѐма		Сте- пень набу ха- ния, α=	ln ɑmax/ ɑmax-ɑτ	1/∆V	1/ɑ	k, мин-1
	мин	Уровень жидкости в трубке		Жидкости ΔV = hо- h	Системы ΔV’ = hо’- h’
		h	h’
10 20 30 40 50 80 120	10 10 10 10 10 30 40
										К ср

Указания к составлению отчета
1. Находят объѐм жидкости, поглощенной полимером: ΔV = h0 – h.
2. Вычисляют степень набухания по формуле: a=D V r/ mo
 3. Строят график зависимости ln ɑ_max/ɑ_max-ɑ_τ= f(τ)
и находят константу скорости набухания (k) как тангенс угла наклона полученной зависимости к оси абсцисс.
4. Определяют постоянные уравнения контракции, используя его ли-
нейный вид.

2.Влияние pH среды на набухание желатина
Цель работы: Изучение влияния pH среды на набухание высокомо-
лекулярных соединений.
Перечень используемого оборудования:
1. Технические весы и pH – метр. 2. Мерные пробирки
– 7 шт. 3. Пипетки на 1 и 10 см3. 4. Порошок желатина. 5. Растворы
ацетата натрия (СH3COONa) и уксусной кислоты (СH3COOH) концентра-
цией 0,2 моль·л – 1.

Ход работы
1. Вносят 0,3 г. порошка желатина в семь мерных пробирок одинако-
вого диаметра.
2. Наливают в каждую из пробирок компоненты ацетатной буферной
смеси в соответствии с табл. 3.
Таблица 3 - Влияние рН на набухание полимера

№ про бир ки	Состав буферной смеси		рН рас- тво- ра	Объѐм слоя желатина		Степень набухания
	0,2 моль/л набухания СH3COONa	0,2 моль/л СH3COOН		До набухания	После набухания
1 2 3 4 5 6 7	0,75 1,80 3,70 5,90 6,80 9,40 10 см3 дис- тиллиро- ванной воды	9,25 8,20 6,30 4,10 3,20 0,60	3,6 4,0 4,4 4,8 5,4 5,8

3. Измеряют рН раствора в каждой пробирке.
4. Тщательно перемешивают содержимое пробирок и после оседания
желатина измеряют объѐм слоя до набухания (Vо).
5. Оставляют пробирки на 40 мин., периодически перемешивая.
6. Измеряют объѐм слоя набухшего желатина (V).
7. Рассчитывают степень набухания (α).
8. Результаты измерений и расчетов заносят в табл. 3.

Контрольные вопросы
1. По какому признаку дисперсные системы делят на лиофобные и
лиофильные?
2. Дайте сравнительную характеристику лиофобных и лиофильных
(ВМС) систем.
3. Каковы особенности строения ВМС?

2.     Исследование влияния рН среды на студнеобразование
Цель работы Изучение влияния рН среды на студнеобразование в
растворах высокомолекулярных соединений.
Ход работы
1. Готовят 150 мл. 3,0 % раствора желатина. В случае необходимости
растворы фильтруют.
2. Берут десять конических колб объѐмом 50 мл, тщательно моют каль-
цинированной содой, технической и дистиллированной водой.
3. Вносят по 10 мл. раствора желатина в пронумерованные колбы.
4. Добавляют в колбы 0,01 М раствор КОН или 0,5 М раствор HCl в со-
ответствии с табл. 5.
5. Перемешивают тщательно содержимое колб и отливают по 6 мл. в
соответствующие пронумерованные пробирки.
6. Помещают пробирки в водяную баню с температурой 40 – 50 ºС на
10 мин.
7. Извлекают пробирки из водяной бани и помещают в термостат с
температурой 10 – 15 ºС. Замечают время погружения пробирок в
термостат.
8. Наблюдают за образованием студня, периодически извлекая пробирки из термостата

Таблица 5 - Экспериментальные данные

№ кол- бы	Объѐм 0,5 М HCl, мл.	Объѐм 0,01 М КОН, мл.	Объѐм дис- тиллирован- ной воды, мл.	рН	Время на- чала за- студнева- ния	Время окончания застудне- вания	Время за- студнева- ния, м
1 2 3 4 5 6 7 8 9	10 4 1 0,5 - - - - -	- - - - - 1 3 6 10	- 6 9 9,5 10 9 7 4 -

9. Принимают за окончание процесса застудневания, время, начиная с
которого раствор желатина не выливается при переворачивании про-
бирки. Записывают данные опыта в табл. 5 и вычисляют время за-
студневания.
10.Используют оставшиеся в колбах растворы, для измерения рН всех
приготовленных растворов.
11.Заносят результаты измерений в табл. 5.

Указания к составлению отчѐта
По данным табл. 5 строят график зависимости времени застуднева-
ния от рН среды, отмечают на нем изоэлектрическую точку желатина.
Объясняют вид полученной кривой и делают вывод о влиянии рН среды на
процесс студнеобразования.

Лабораторная работа 6

 Определение молекулярной массы

полимера вискозиметрическим методом

Цель работы: определить вязкости растворов полимера и рассчитать молекулярную массу полимера.

 Образцы и реактивы: полимер и растворитель для него (ацетон).

Приборы: капиллярный вискозиметр Убеллоде с держателем, термостат, градуированные пипетки на 1 и 5 мл, секундомер, груша резиновая.

Методика работы

При вискозиметрическом определении молекулярной массы полимера растворитель и температуру для измерений выбирают на основании справочника. Первоначально измеряют время истечения растворителя. Для этого в сухой вискозиметр через трубку наливают 5 мл растворителя, устанавливают вертикально в термостате и термостатируют 10 – 15 мин с точностью до ±0,1 °С. Трубку закрывают колпачком и посредством резиновой груши засасывают растворитель через капилляр в измерительный шарик. Затем передавливают растворитель из измерительного шарика в резервуар. Операцию повторяют 2 – 3 раза и вновь заполняют растворителем измерительный шарик выше отметки А. С трубки снимают колпачок и по секундомеру фиксируют время прохождения мениска растворителя от верхней метки А до нижней метки Б измерительного шарика. Время истечения растворителя определяют не менее   5 раз и определяют среднее значение.

 Разброс не должен различаться более чем на 0,2 – 0,4 с. Время истечения растворителя должно составлять примерно 80 – 100 с. Затем вискозиметр извлекают из термостата, выливают через трубку растворитель, ополаскивают чистым ацетоном, втягивая его через капилляр с помощью груши, и сушат, просасывая через вискозиметр воздух водоструйным насосом.

Для приготовления раствора полимера взвешивают 0,25 г полимера (высушенного до постоянной массы) и растворяют в колбе емкостью 25 мл в 20 см3 растворителя. После полного растворения растворитель доливают до метки. В сухой вискозиметр через трубку пипеткой вносят 5 см3 приготовленного раствора полимера, помещают вискозиметр в термостат, несколько раз промывают раствором капилляр и шарик и после термостатирования в течение 10 – 15 мин, определяют время истечения раствора (не менее 5 раз). Исходный раствор полимера должен иметь относительную вязкость η/η0~1,5. Если η/η0>1,5, то раствор разбавляют в вискозиметре, добавляя растворитель. Если η/η0 >1,5, то раствор разбавляют в вискозиметре, добавляя растворитель. Еслиη/η0<1,5, то приготавливают более концентрированный раствор.

Затем в вискозиметр добавляют 1,00; 1,50; 2,00; 4,00 и 6,00 см3 растворителя, перемешивают и промывают капилляр и измерительный шарик. После каждого разбавления измеряют время истечения раствора. Результаты измерений вносят соответственно

в табл. 1.

Таблица 1

Время истечения, с
Полимер	Растворы полимера					Растворитель tп (нач.)
tп (нач.)	t1	T2	T3	T4	T5	T0

Для растворителя и каждого раствора полимера определяют среднее значение времени истечения из пяти измерений.

Обработка результатов. Концентрацию растворов определяют по формуле

С= р*V1*100/V(V1+V2)

где р – навеска полимера, г; V, V1, V2 – соответственно объемы

растворителя, израсходованного для приготовления раствора полимера, исходного раствора, помещенного в вискозиметр, и растворителя, добавленного в вискозиметр при разбавлении, см3.

На основании полученных данных вычисляют η/η₀=ti/t0,

η_уд= (ti–t0)·t0, ηуд/С и ln(η/ η₀)/C

 Результаты расчетов вносят в

табл.2. На основании данных строят графическую зависимость

ηуд/С или ln(η/ η₀)/Cот С (рис

V1+V2	С	t	η/η0	ηуд	ηуд/С	ln(η/ η0)/C

Рис. 9. Зависимость числа вязкости (1) и логарифма числа вязкости (2) от концентрации полимера

Экстраполяцией прямых к нулевой концентрации отсекают на оси ординат отрезок, равный [η]. Обе прямые должны пересекаться на оси ординат, в точке, соответствующий нулевой концентрации. Если прямые не пересекаются в этой точке, то за предельное число вязкости принимают значение, соответствующее средней точке между пересечениями каждой прямой оси ординат. Определив значение [η]

по известным величинам К и α по уравнению Марка-КунаХаувинка определяют средневязкостную молекулярную массу полимера:

[η]=К∙Мα,

где [η] – характеристическая вязкость.

Задание. Определить молекулярную массу полимера, предложенного преподавателем.

4 Информационное обеспечение обучения

Перечень рекомендуемых учебных изданий, Интернет-ресурсов, дополнительной литературы

Основные источники:

1. Виноградова С.В., Васнев В.А. Поликонденсационные процессы и полимеры. М.: Наука, 2015. 373 с.

2. Ван Кревелен Д.В. Свойства и химическое строение полимеров. Пер. с англ. / Под ред. А.Я.Малкина. М.: Химия,2016. 414 с.

3. Кулезнев В.Н., Шершнев В.А. Химия и физика полимеров. М.: Высшая школа, 2014. 313 с.

4. Киреев В.В. Высокомолекулярные соединения. М.: Высшая школа, 2015. 512 с.

5. Куренков В.Ф., Бударина Л.А., Заикин А.Е. Практикум по химии и
физике высокомолекулярных соединений. – М.: КолосС, 2008. 395 с.

6. Коршунова Н.И. Технология получения полимерных материалов. УГАТУ, Екатеринбург,2015 г.

Приложение 1

Оформление лабораторной работы

Каждая  лабораторная  работа содержит

•         Номер и наименование  лабораторной  работы;

•         Цель  лабораторной  работы;

•         Общие сведения;

•         Порядок выполнения работы;

•         Содержание отчета по лабораторной работе;

•         Выводы;

•         Список использованных источников.

Критериями оценки выполнения  лабораторных работ является соблюдение требований к выполнению работ.

Работа, выполненная в полном объеме, в соответствии с требованими , оценивается на «отлично»;

работа, выполненная в полном объеме с небольшими погрешностями – на «хорошо»;

работа, выполненная с принципиальными  погрешностями – на «удовлетворительно»;

Оформление отчетов практических занятий /лабораторных работ производится в тетрадях для  лабораторных работ.