|
Реферат: Основные методы производства и модификации полимерных пленок (Химия)
Министерство общего и профессионального образования РФ
Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева
Кафедра переработки пластмасс
Реферат
На тему: «Обзор методов получения пленок и их свойств»
студент: Талденков Алексей
Группа: П-53
1999 г
План реферата
I. Введение.
Основные методы производства и модификации пленок.
II. Основная часть.
1. Экструзионный метод производства полимерных пленок.
. Производство рукавных пленок, их свойства
. Производство плоских пленок, их свойства
2. Каландровый метод производства полимерных пленок. Свойства пленок,
полученных этим методом.
3. Методы получения комбинированных пленок. Свойства пленок,
полученных этим методом.
4. Методы физической и химической модификации пленок.
. Производство ориентированных пленок, их свойства.
. Производство химически-модифицированных пленок, их свойства.
5. Влияние технологических параметров процесса получения на физико-
механические свойства полимерных пленок.
. Свойства перерабатываемого сырья.
. Степень вытяжки с последующим охлаждением.
. Режим термообработки.
. Разнотолщинность.
. Температурно-временные условия.
III. Заключение.
I. Введение.
Основные методы производства и модификации пленок.
Многообразие видов применяемых пленок определяет разнообразие методов
их производства. Основной объем изготовляемых в мире полимерных пленок
приходится на пленки из расплавов пластических масс, основу которых
составляют полимеры, способные при нагреве переходить в вязкотекучее или
высокоэластическое состояние, не подвергаясь при этом термической
деструкции.
Метод производства пленки определяется химической природой полимера и
назначением готовой пленки. В настоящее время можно выделить четыре группы
методов изготовления пленки: из полимера, находящегося в вязкотекучем или
высокоэластическом состоянии: экструзия, каландрование, производство
комбинированных пленок, физико-химическая модификация пленок.
Физическая сущность методов экструзии и каландровании заключается в
формовании из расплава полимера заготовок с последующим их деформированием
до заданных размеров пленки и фиксирование их охлаждением.
Процесс производства комбинированных пленок связан с совмещением или
внедрением полимера в вязкотекучем состоянии в другой ленточный материал с
обеспечением при этом необходимой межслоевой адгезии. Вопросы направленного
влияния на физико-механические и эксплуатационные свойства пленок решают
использованием методов физической и химической модификации. В первом случае
преобразование, например, надмолекулярных структур полимеров происходит под
влиянием физических факторов. При химической же модификации происходят
изменения в химическом строении макромолекул, изменяется характер связи
между ними.
II. Основная часть.
1. Экструзионный метод производства полимерных пленок.
Таким методом перерабатывают в пленки полиэтилен, полипропилен,
поливинилхлорид, полизтилентерефталат и другие полимеры, преимущественно в
виде гомогенных материалов, реже наполненных газами или минеральными
порошками и другими компонентами, улучшающими их перерабатываемость,
эксплуатационные свойства. Различают метод экструзии через головки
плоскощелевую (плоская пленка) и кольцевую (рукавная пленка).
. Производство рукавных пленок, их свойства.
Процесс производства рукавной пленки заключается в непрерывном
выдавливании расплава полимера через кольцевую фильеру в виде рукава и
последующем его раздуве до необходимых размеров. Перерабатываемый материал
из бункера поступает в экструдер и далее через фильтр в кольцевую головку.
В зависимости от выбранной схемы производства используют головки угловые
или прямоточные. После выхода из головки цилиндрическая заготовка расплава
полимера раздувается (поперечная вытяжка) до необходимых размеров, затем
рукав охлаждается и поступает в приемные устройства.
Для подготовки расплава при производстве рукавных и других экструзионных
пленок можно использовать следующие виды экструдеров: червячные прессы,
дисковые экструдеры, комбинированные червячно-дисковые и дисково-червячные
экструдеры, каскадные экструдеры.
Пленочный рукав можно охлаждать с наружной и внутренней поверхностей
устройством, в котором в качестве хладагента используют воздух или
жидкость. В обоих случаях хладагент в виде концентрической сходящейся струи
подается на поверхность рукава. При охлаждении жидкостью используют
устройства, в которых пленка либо погружается непосредственно в жидкость
(окунание), либо контактирует с поверхностью насадки, охлаждаемой
жидкостью, либо охлаждается стекающей по пленке жидкостью.
К приемным относятся устройства: стабилизирующее, складывающее,
фальцовочное, тянущее, ширительно-центрирующее.
Способ экструзии полимерного рукава раздувом выгодно отличается простотой
и экономичностью при производстве из различных термопластов широкого
ассортимента пленок шириной 50-24000 мм, толщиной 0,005-0,5 мм.
Способ производства рукавной пленки применяют при изготовлении пленок
любой ширины. Схема производства сверху-вниз рациональна для производства
узких, тонких пленок. Горизонтальный прием рукава представляет интерес при
изготовлении, например, толстых газонаполненных (вспененных) пленок.
. Производство плоских пленок, их свойства
Процесс производства плоских пленок заключается а следующем: расплав из
экструдера подается через фильтр в плоскощелевую головку, далее
образованное пленочное полотно поступает в охлаждающее устройство, затем в
тянущее, обрезное и намоточное.
В основном используют два способа охлаждения плоской пленки: на валках
или в ванне с водой. Плоская пленка, полученная быстрым охлаждением при
окунании в ванну с водой или подачей расплава на полированный металлический
валок, имеет ряд положительных свойств, например, высокие прозрачность и
глянец, повышенную жесткость и прочность и т. д. Благодаря этим свойствам
ее широко используют в качестве упаковочного материала. Изготовляют плоские
пленки преимущественно из полиэтилена высокой плотности, полипропилена,
поливинилхлорида.
Методом экструзии через плоскощелевую головку изготовляют как товарную
пленку, идущую непосредственно в потребление, так и заготовки для
последующей ориентации.
При экструзии через плоскощелевую головку достигаются скорости
изготовления пленки, превышающие в 2-3 раза скорости приема рукавной
пленки. Однако изготовление широких (более 1500 мм) плоских пленок связано
с большими техническими трудностями и экономически не оправдано.
2. Каландровый метод производства полимерных пленок. Свойства пленок,
полученных этим методом.
Каландрование - это непрерывное формирование пленки из расплава полимера в
зазорах между вращающимися валками. Для получения тонкой равнотолщинной
пленки с гладкой поверхностью полимер последовательно пропускают через
несколько зазоров.
В основном каландровым способом изготовляют пленки из жестких и мягких
композиций поливинилхлорида. Полимер и другие компоненты загружают в
смеситель, где обеспечивается получение гомогенной смеси, которая затем
поступает в экструдер или на вальцы. Из экструдера (с вальцев) гомогенный
расплав в виде ленты или жгута поступает в зазор каландра, где формируется
пленочное полотно.
Для изготовления пленок используют многовалковые каландры с различным
расположением валков. Хорошее качество пленки обеспечивается при
прохождении пленки через три зазора. Из последнего зазора пленка поступает
в охлаждающее устройство, состоящее из нескольких барабанов, где пленка
охлаждается за счет контакта с их поверхностью. После обрезки кромок пленка
наматывается в рулоны с помощью намоточного устройства.
При прохождении полимера через зазоры между валками в нем возникают высокие
напряжения, направленные вдоль пленки (продольная ориентация или так
называемый каландровый эффект). Несмотря на высокую температуру полимера,
пленка не успевает релаксировать, что обусловливает значительную
анизотропность ее свойств.
Каландровым методом можно изготовлять пленки толщиной от 0,08 до 0,5 мм со
скоростями приема тонких пленок более ,100 м/мин.
Методы получения комбинированных пленок. Свойства пленок, полученных этим
методом.
Многослойные пленки, полученные методом соэкструзии двух и более гомогенных
полимеров, - это лишь один из видов комбинированных пленок, применяемых в
промышленности. Вообще к комбинированным пленкам относят изделия, в которых
полимер: нанесен на различные ленточные текстильные, бумажные, полимерные,
металлические и другие основы (пленочный материал с полимерным покрытием);
соединяет и связывает перечисленные основы (дублированные пленки,
материалы); экструдируется одновременно в два или несколько слоев
(многослойные соэкструзионные пленки); имеет в своей структуре внедренные
текстильные, металлические, полимерные и другие армирующие каркасы
(армированные пленки, материалы).
В материалах с покрытием пленкообразующее вещество составляет
незначительную долю в общем объеме при толщине покрытия от 0,008 до 0,08
мм. В таких изделиях явно преобладают свойства основы, а полимерное
покрытие, как правило, предназначено для придания поверхности изделия
необходимых защитных или декоративных свойств с сохранением текстуры или
рисунка основы. Дублированные пленки набирают из двух или более основ,
обеспечивающих определенный комплекс свойств конечного изделия. Поверхности
такой пленки сохраняют вид и свойства поверхностей основ. Многослойные
соэкструзионные пленки являются разновидностью дублированных, только
дублирование в этом случае происходит непосредственно в процессе экструзии.
В армированные пленки каркас (например, сетка или отдельные нити, волокна)
вводят для повышения прочностных показателей пленки с сохранением
определенных свойств самой пленки - светопроницаемости, газопроницаемости и
др.
Комбинированные пленки изготовляют экструзионным, экструзионно-валковым или
валковым методами. В данной работе из всего многообразия процессов
изготовления комбинированных пленок рассмотрены только те, в которых
пленкообразующее полимерное вещество формируется в полотно из расплава.
Методы физической и химической модификации пленок.
Физической модификацией является механическое воздействие на
сформировавшуюся структуру полимера при определенных температурных режимах.
Такими методами изготовляют ориентированные пленки.
Производство ориентированных пленок, их свойства
Наряду с расширением выпуска рукавных и плоских, в том числе
каландрованных, пленок, совершенствованием технологии их производства
большое значение придают изысканию путей и способов повышения их качества,
улучшения физико-механических свойств, обеспечения высокой прочности и
надежности в условиях длительной эксплуатации.
Одним из эффективных способов улучшения физико-механических свойств и
расширения возможностей применения термопластичных пленок является метод
структурной модификации - ориентация. Изменяя степень ориентации,
определяемую температурой ориентации, скоростью и степенью вытяжки, а также
скоростью (темпом) охлаждения, можно получать пленки с различными физико-
механическими показателями.
Ориентированные пленки изготовляют в основном из полипропилена,
полиэтилена, полиэтилентерефталата и других полимеров.
В зависимости от назначения пленки получают одно- или
двухосноориентированные. Существуют два основных метода ориентации пленок:
механическое растяжение плоских пленок; пневматический раздув и
механическое растяжение пленочного рукава. В производстве ориентированных
пленок первый из этих методов нашел большее распространение. Производство
двухосноориентированных плоских пленок осуществляют по двум принципиально
отличным технологическим схемам: одно- и двух- стадийной (раздельной).
Ориентация пленки в продольном и поперечном направлениях при одностадийной
схеме одновременно происходит на одной установке, а при двухстадийной - на
двух отдельных установках. Наибольшее развитие и применение получило
оборудование, в котором ориентация пленки происходит по двухстадийной
схеме.
Технические возможности технологических линий для производства
двухосноориентированных в две стадии пленок весьма широки: ширина пленок до
3000 мм, толщина от 3 до 100 мкм, скорость приема готовой пленки до 200
м/мин.
Производство химически-модифицированных пленок, их свойства
Производство химически-модифицированных пленок. Одним из путей
направленного влияния на свойства полимеров и изделий из них является
химическая модификация, связанная с изменением химического строения молекул
и характера связи между ними.
Например, ультрафиолетовым облучением или радиацией в термопластах можно
создавать пространственно-сетчатые структуры.
Модифицированием полиэтиленовых пленок ионизирующими излучениями можно
получить термоусадочные пленки, а при включении операции термостабилизации
– высококачественный пленочный материал с высокой стойкостью и
долговечностью в условиях длительного воздействия повышенных температур и
нагрузок, агрессивных сред.
Примером использования эффекта упрочнения является производство мешков для
затаривания из полиэтилена низкой плотности. В связи с увеличением после
облучения разрушающего напряжения при растяжении и ударной вязкости
появилась возможность уменьшить толщину пленки.
В таком процессе сложенный пленочный рукав или плоская пленка после
тянущего устройства через систему отклоняющих роликов направляется в
ускоритель электронов (или камеру сшивки). В ускорителе пленка облучается,
переходит в камеру термостабилизации, разогревается до температуры
стабилизации и выдерживается при этой температуре необходимое время. Затем
пленка охлаждается и сматывается в рулоны.
Скорости получения модифицированной пленки ограничены возможностью
ускорителя электронов и временем термостабилизации пленки; в настоящее
время они меньше скоростей изготовления даже обычной рукавной пленки.
Придание полимерным пленкам свойства сокращать свои размеры при нагреве
(термоусадка) является одним из методов расширения возможностей их
применения. При вытяжке пленок на той или иной стадии формования в них
происходит накопление обратимых составляющих деформации; если в
технологическом процессе отсутствует стадия термостабилизации, то
получаемые пленки в той или иной степени обладают термоусадочными
свойствами.
На промежуточных стадиях термической усадки, как правило, происходит
сильное коробление пленки даже при ее идеальной равнотолщинности.
Эти недостатки в значительной мере устраняют фото- или радиационной
сшивкой, повышающей предел текучести пленкипри температуре усадки.
На практике наиболее широкое распространение нашел метод радиационной
модификации пленок, который позволяет наиболее существенно влиять на физико-
механические свойства пленки.
Влияние технологических параметров процесса получения на физико-
механические свойства полимерных пленок.
В процессе производства пленок главным образом контролируют такие физико-
механические показатели пленки, как разрушающее напряжение при растяжении
или предел текучести, модуль упругости при растяжении, светопрозрачность,
газопроницаемость, свариваемость. Указанные параметры в большей или меньшей
степени зависят от исходных свойств перерабатываемого сырья и параметров
технологического процесса производства.
К основным технологическим параметрам, влияющим на физико-механические
свойства пленки, относятся (в пределах одного метода производства)
кратность вытяжки или степень ориентации полимера, режим термообработки
(охлаждения) пленки, равномерность толщины получаемой пленки, температурно-
временные условия кристаллизации полимера (для кристаллизующихся
полимеров).
На структуру одного и того же полимера влияют такие факторы, как
молекулярно-массовое распределение, температурно-временные и деформационные
характеристики процесса подготовки расплава и предварительного формования,
режимы формообразования и т. п.; это определяет сложность задачи получения
полимерной пленки с заданными физико-механическими свойствами и
контролируемыми параметрами структуры.
Свойства перерабатываемого сырья
Свойства перерабатываемого сырья главным образом определяют перечисленные
физико-механические показатели получаемой пленки. В зависимости от
требуемых свойств пленки выбирают тот или иной вид исходного материала. Эти
показатели в процессе переработки могут изменяться в зависимости от
параметров технологического процесса.
Степень вытяжки с последующим охлаждением
Степенью вытяжки с последующим охлаждением расплава полимера в процессе
формообразования (фильерная вытяжка) главным образом изменяют такие
показатели как разрушающее напряжение при растяжении и относительное
удлинение. Экспериментально установлено, что степень ориентации пленок
является функцией степени вытяжки и температурной предыстории образца.
Режим термообработки
Режим термообработки (охлаждения) пленки в незначительной степени вызывает
изменение таких показателей, как относительное удлинение и разрушающее
напряжение при растяжении для выбранного метода охлаждения. Так,
экспериментальные исследования процесса формообразования рукавной пленки из
полиэтилена низкой плотности в потоке воздуха показали, что изменение
интенсивности охлаждения пленки в зоне формообразования в 2 раза
практически не приводит к изменению указанных физико-механических свойств
пленки (10-15%). Аналогичные результаты получены и при охлаждении плоских
пленок.
Существенная разница в физико-механических показателях пленок отмечена при
использовании различных методов охлаждения. Например, при рукавном методе
производства пленки с использованием водяного (стекающий слой жидкости) и
воздушного охлаждения многие показатели существенно различаются.
Разнотолщинность
Разнотолщинность пленки влияет только на разрушающее напряжение при
растяжении. Это вызвано как зависимостью структурных изменений пленки от
толщины, так и методикой стандартных измерений ?р, основанной на
определении среднего значения ?р образца но измерениям нескольких образцов.
Равнотолщинная пленка имеет более высокие значения ?р при прочих равных
условиях.
Температурно-временные условия
Температурно-временные условия кристаллизации полимера для всех описанных
способов формообразования практически не отличаются, поэтому влияние
перечисленных параметров технологического процесса на свойства
незначительно. Наиболее резкое изменение физико-механических свойств
отмечено при изменении условий кристаллизации полимера. При
формообразовании пленки в условиях ориентационной кристаллизации можно
получить структуру с высокой степенью ориентации (что невозможно при
обычных режимах формования пленки).
Заключение.
На свойства полимерных пленок в большей степени влияют такие стадии
процесса получения как вытяжка, охлаждение, термостабилизация (если такая
имеется), а также сильное влияние оказывает стадия модификации и природа
полимера.
Реферат на тему: Основные понятия тетриметрии
Содержание:
1. Основные понятия тетриметрии:
1. Сущность титрования;
2. Стандартные растворы;
3. Кривые титрования;
4. Индикаторы.
2. Кислотно-основное титрование:
1. Расчеты рН;
2. Таблица;
3. Кривая титрования;
4. Погрешности титрования;
5. Выводы;
3. Используемая литература.
Основные понятия тетриметрии.
Сущность титрования.
Процесс приливания одного раствора, находящегося в бюретке, к другому
раствору для определения концентрации одного из них при известной
концентрации другого называется титрованием.
Взаимодействие между определенным веществом и реактивом должно идти в
определенных стехиометрических отношениях. Отклонение от этого требования
наблюдается в ряде случаев; чаще всего причиной этих ограничений являются
следующие обстоятельства:
1. Особенности самого определяемого вещества, которое взаимодействует с
реактивом не только по одному уравнению основной реакции, то есть
наряду с основной реакцией идут побочные процессы.
2. Присутствие посторонних веществ, которые также реагируют с другим
реактивом.
Реакция между определяемым веществом и реактивом должна идти с большей
скоростью, что особенно важно в прямом титровании.
Одно из важных условий применения реакции – найти подходящий индикатор
для определения конца титрования.
Стандартные растворы.
Стандартными растворами называются растворы с точно известной
концентрацией. Существует два способа их приготовления:
1. Берут на аналитических весах точную навеску соответствующего вещества,
растворяют ее в мерной колбе и доводят объем раствора водой до метки.
Этим способом можно готовить титрованные растворы только тех веществ,
которые удовлетворяют ряду требований:
1. Вещество должно быть химически чистым, т.е. не должно содержать
посторонних примесей в таких количествах, которые могут повлиять на
точность анализов (не более 0,05-0,1%).
2. Состав вещества должен строго соответствовать формуле. Например,
кристаллогидраты должны содержать ровно столько воды, сколько
соответствует их формулам.
3. Вещество должно быть устойчивым при хранении и в твердом виде и в
растворе, т.к. иначе легко нарушилось бы соответствие состава
формуле.
2. Если вещество не удовлетворяет перечисленным выше требованиям , то
сначала готовят раствор его приблизительно нужной молярности.
Параллельно с этим готовят также стандартный раствор какого-нибудь
подходящего исходного вещества, как описано выше. Далее, оттитровав
один из указанных растворов другим и зная концентрацию раствора
исходного вещества, вычисляют точную концентрацию раствора данного
вещества.
Кривые титрования.
Кривые титрования являются графическим изображением изменений рН
раствора при постепенном прибавлении рабочего раствора к определенному
количеству испытуемого раствора. На оси абсцисс записывают количество
прибавленного рабочего раствора, а на оси ординат – значение рН раствора.
Отдельные точки кривой титрования рассчитывают по обычным формулам для
вычисления рН растворов соответствующих электролитов.
Индикаторы.
При титровании необходимо установить количество рабочего раствора,
эквивалентное количеству определяемого вещества. Для этой цели к
исследуемому раствору приливают постепенно титрант до тех пор, пока не
будет достигнуто эквивалентное отношение. Этот момент называется точкой
эквивалентности. Признаком достижения точки эквивалентности служит
приобретение раствором определенного значения рН. Поэтому в качестве
индикаторов метода нейтрализации служат вещества, окраска которых меняется
в зависимости от изменения величины рН. К ним относятся лакмус, метиловый
оранжевый, фенолфталеин и многие другие вещества. Окраска каждого из них
изменяется внутри определенного узкого интервала значений рН, причем этот
интервал зависит только от свойств данного индикатора и совершенно не
зависит от природы реагирующих между собой кислоты и основания. Благодаря
этому перемена окраски индикатора происходит, как правило, не строго в
точке эквивалентности, а с известным отклонением от нее. Такое отклонение
влечет за собой некоторую ошибку, называемую индикаторной ошибкой
титрования. Величина этой ошибки может колебаться в весьма широких пределах
в зависимости от того, какой взят индикатор и какие основание и кислота
реагируют между собой. При правильном выборе индикатора ошибка не выходит
за обычные пределы аналитических погрешностей и может во внимание не
приниматься. Наоборот, если индикатор взят неподходящий, ошибка окажется
весьма значительной.
Момент титрования, когда индикатор изменяет свою окраску, называется
точкой конца титрования. Необходимо выбирать индикатор и условия титрования
так, чтобы точка конца титрования совпадала с точкой эквивалентности или
была, возможно, ближе к ней.
Кислотно-основное титрование
Расчеты рН
При вычислении рН исходят из уравнения константы диссоциации слабой
кислоты:
В начальный момент бензойная кислота в растворе частично диссоциирована по
уравнению:
откуда видно, что на каждый образующийся ион Н+ в растворе приходится один
ион С6Н5СОО-. Следовательно, концентрации их равны:
Т.к. степень диссоциации бензойной кислоты очень мала, можно принять, что:
где Скисл есть общая концентрация бензойной кислоты в растворе, равная 0,1
М.
Учитывая это, из уравнения (1) получим:
и
Чтобы от [H+] перейти к рН, прологарифмируем уравнение (2) и переменим
знаки логарифмов на обратные. При этом получим:
или
Здесь рКкисл=-lgKкисл представляет собой показатель индикатора, который
равен:
Отсюда по формуле (3) находим:
Такова величина рН 0,1 м раствора бензойной кислоты, соответствующая
начальной точке рассматриваемой кривой титрования.
Вывод формул для вычисления промежуточных точек кривой титрования. Эти
точки соответствуют моментам, когда оттитрована, т.е. превращена в соль,
только та или иная часть общего количества титруемой кислоты.
Следовательно, раствор здесь содержит свободную слабую кислоту (С6Н5СООН) и
ее соль (С6Н5СООNa). Чтобы вычислить рН для таких растворов, решим
уравнение константы диссоциации бензойной кислоты относительно [H+]. При
этом получим:
Но С6Н5СООН – слабая кислота и присутствует почти исключительно в виде
недиссоциированных молекул С6Н5СООН. Поэтому концентрацию последних можно
без заметной погрешности принять равной общей концентрации кислоты в
растворе:
С другой стороны, поскольку соль С6Н5СООNa диссоциирована нацело, а
бензойная кислота диссоциирована очень слабо, почти все имеющиеся в
растворе анионы С6Н5СОО- получены в результате диссоциации соли, причем
каждая продиссоциировавшая молекула соли дает один анион С6Н5СОО-. Отсюда
следует, что концентрацию анионов можно принять равной общей концентрации
соли:
Из этого уравнения получим:
Логарифмируя это уравнение и переменив знаки на обратные, получим:
откуда
Расчет для точки, когда прибавлена титранта 90 мл. 0,1 м NaОН:
Состав раствора: 10 мл. 0,1 м С6Н5СООН
90 мл. 0,1 м С6Н5СООNa
По формуле С1V1=C2V2 получим:
Особый практический интерес представляет область скачка на кривой
титрования. Она лежит в пределах значений рН от момента, когда оставалось
0,1 мл неоттитрованной свободной бензойной кислоты, до момента, когда
прибавлена 0,1 мл избытка щелочи.
Расчет для точки, когда прибавлена титранта 99,9 мл. 0,1 м NaОН:
Состав раствора: 0,1 мл. 0,1 м С6Н5СООН
99,9 мл. 0,1 м С6Н5СООNa
По формуле С1V1=C2V2 получим:
Вывод формул для вычисления рН в точке эквивалентности. В растворе
присутствует соль С6Н5СООNa, которая частично гидролизирована по уравнению:
Применяя к этой обратимой реакции закон действия масс, напишем:
Концентрацию воды можно считать практически постоянной:
Произведение К[H2O] представляет собой также постоянную величину,
называемую константой гидролиза. Из выражения:
получим:
Подставив полученную величину [OH-] в уравнение Кгидр, получим:
Но дробь [C6H5COOH]/[C6H5COO-][H+] представляет собой величину, обратную
Ккисл ; она равна 1/Ккисл. Следовательно, можно написать:
и
Согласно ионному уравнению реакции, при гидролизе на каждый образующийся
ион OH- в растворе появляется одна молекула С6Н5СООН, откуда:
В то же время, поскольку диссоциация С6Н5СООН дает мало ионов С6Н5СОО- ,
можно принять, что:
Учитывая это, получим:
и
Логарифмируя и меняя у логарифмов знаки на обратные, находим:
и
Но рН=14-рОН. Отсюда окончательно находим формулу для вычисления величины
рН в точке эквивалентности:
Расчет для точки, когда прибавлена титранта 100,0 мл. 0,1 м NaОН:
Состав раствора: 0 мл. 0,1 м С6Н5СООН
100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa
Вычисления рН для тех моментов титрования, когда к раствору прибавлен
избыток NaOH.
Расчет для точки, когда прибавлена титранта 100,1 мл. 0,1 м NaОН:
Состав раствора: 0,1 мл. 0,1 м NaOH
100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa
т.к. NaOH – сильная щелочь, то [OH-]=C(NaOH).
C1V1=C2V2
Расчет для точки, когда прибавлена титранта 110,0 мл. 0,1 м NaОН:
Состав раствора: 10 мл. 0,1 м NaOH
100,0 мл. 0,1 м С6Н5СООNa
C1V1=C2V2
Таблица
Расчет кривой титрования.
[pic]На основании полученных данных строим кривую титрования.
Кривая титрования
При титровании бензойной кислоты, из индикаторов может быть применен только
фенолфталеин, т.к. константа диссоциации его равна 10-9, область перехода
должна лежать между рН=8 и рН=10, что и наблюдается в действительности. При
этом вплоть до рН=8 будет наблюдаться окраска кислотной формы индикатора,
т.е. раствор будет бесцветным, а начиная рН=10 – окраска щелочной формы,
т.е. красная.
Индикаторная ошибка титрования
Индикаторная ошибка титрования представляет собой ту погрешность, которая
обусловлена несовпадением показателя титрования примененного индикатора с
величиной рН в точке эквивалентности. Избыточное основание является
сильным, оно обуславливает возникновение «гидроксильной ошибки».
Всего взято на титрование NV1/100 ионов ОН-. Заканчивается титрование при
рН=рТ индикатора. Следовательно, по окончании титрования:
и в V2 мл раствора содержится:
ионов ОН-.
Отсюда NV1/1000 – 100% и:
Следовательно ОН- ошибка равна:
Применяя фенолфталеин, заканчивают титрование при рН=9, т.е. раствор
бензойной кислоты будет несколько перетитрован.
Выводы
1. Точка эквивалентности находится в области рН>7, (рН=8,60).
2. Скачок рН на кривой титрования находится в области от рН=7,20 (при 0,1
мл избытка кислоты) до рН=10 (при 0,1 мл избытка щелочи).
3. При титровании бензойной кислоты гидроксидом натрия с фенолфталеином
происходит легко уловимый переход окраски от бесцветной к розовой.
Поэтому порядок титрования здесь не имеет такого значения, как при
употреблении метилоранжа.
4. Чем слабее титруемая кислота, тем меньше скачок рН на кривой титрования.
Слабая кислота создает малую концентрацию [H+].
5. На величину скачка влияет ряд факторов:
А. Константа равновесия реакции
Б. Температура
В. Концентрация веществ
Г. Ионная сила раствора
Использованная литература
1. Ю.Ю. Лурье, Справочник по аналитической химии.-М: химия, 1989.
2. В.Н. Алексеев, Количественный анализ. –М: химия, 1972
3. Н.Н. Ушакова, Е.Р. Николаева, С.А. Моросанова, Пособие по
аналитической химии: Количественный анализ. –М: Изд.МГУ, 1981
4. А.К.Бабко, И.В. Пятницкий, Количественный анализ. –М: 1962
5. А.Т Пилипенко, И.В. Пятницкий, Аналитическая химия, т. 1,2 – М:
химия, 1990
6. Ю.А. Золотов Основы аналитической химии. – М: Высшая школа, 2000
-----------------------
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
[pic]
| |
