هدف آزمایش <\/h1>تهیه پلی متیل متاکریلات بروش نوری
تئوری آزمایش <\/h1>بطور کلی ، پلیمریزاسیون زنجیری به واکنش ترکیب مولکولهای منومر با یکدیگر و تشکیل مولکولهای بزرگ پلیمری گفته میشود. در این روش ، تغییری در ترکیب عنصری بوجود نمیآید و در روند پلیمریزاسیون به هیچ وجه ، محصول جانبی بدست نمیآید. واکنش پلیمریزاسیون زنجیری برای ترکیباتی که دارای یک یا چند بند سیر نشده میباشند، مورد استفاده قرار میگیرد.
پلیمریزاسیون ، تنها مختص ترکیباتی که در آنها ، بند دوگانه بین دو اتم کربن واقع است، نمیباشد، بلکه در مورد بندهای دوگانه مابین کربن و عنصر دیگر نیز بوقوع میپیوندد. این مورد ، حالتی استثنایی میباشد و در این مقوله ، تنها بذکر پلیمریزاسیون ترکیباتی که بند دوگانه مابین دو اتم کربن قرار دارد توجه داریم. در این روش ، بعلت بالا بودن سرعت واکنش نسبت به روشهای دیگر ، میتوان به اجرام بسیار بالایی دست یافت.
وسایل مورد نیاز <\/h1>
4 لوله آزمایش که بوسیله شعله از قسمت وسط کشیده شدهاند.
4 عدد بشر 100 میلی لیتری
لامپ جیوه
پایه فلزی
متیل متاکریلات
بنزن
اتر نفت
هپتان و یا هگزان
روش آزمایش <\/h1>داخل چهار لوله آزمایش ، 5 گرم ( 5,3 میلی لیتر ) ، متیل متاکریلات میریزیم. بکمک شعله ، دهانه لولههای آزمایش را بادقت میکشیم و میبندیم و به پایه فلزی متصل میکنیم. بوسیله لامپ جیوهای ، لوله آزمایش شماره 1 ( لولههای آزمایش را شمارهگذاری کردهایم ) را بمدت دو ساعت ، لوله آزمایش شماره 2 را بمدت چهار ساعت ، لوله آزمایش شماره 3 را بمدت شش ساعت و لوله آزمایش شماره 4 را بمدت هشت ساعت ، تحت تشعشع قرار میدهیم.
بعد از پایان موعد مقرر ، دهانه لولههای آزمایش را بدقت باز میکنیم. بر روی هر کدام از لولههای آزمایش ، 20 میلی لیتر بنزن ریخته و پلی متیل متاکریلات حاصل شده را در آن حل میکنیم. بعد از انحلال ، پلیمر را بداخل بشرهای 100 میلی لیتری منتقل میکنیم و بکمک 50 الی 60 میلی لیتر اتر نفت ، هپتان و یا هگزان ، پلیمر را رسوب میدهیم. رسوب پلی متیل متاکریلات را بدقت جدا می کنیم.
نتیجه آزمایش <\/h1>پلیمر پلی متیل متاکریلات از طریق پلیمریزاسیون زنجیری حاصل شد که در اینجا ، بطریق پلیمریزاسیون نوری بود. پلیمر حاصل در سرویسهای حمام و همینطور در لنزها مورد استفاده قرار میگیرد.
هدف آزمایش <\/h1>تهیه کائوچوی مصنوعی یا لاستیک سنتزی
تئوری آزمایش <\/h1>پلیمرهایی که در مولکول آنها ، گروههای عاملی فعال یافت میشود، میتوانند در واکنشهای شیمیایی شرکت نمایید. این نوع واکنشهای شیمیایی، خصوصیات پلیمر را در جهت دلخواه تغییر داده و امکان سنتز پلیمرهای جدید را فراهم سازند. کائوچوی طبیعی در شیره درختی به نام هوا (Hevea) وجود دارد و از پلیمر شدن هیدروکربنی به نام ایزوپرن بوجود میآید.
این پلیمر ، یک الاستیک است.
یعنی اگر از این پلیمرها توپی درست کنیم و به زمین بزنیم، ساعتها طول میکشد که مستقر شود. پس نمیتوان از آن ، تایر ماشین درست کرد. بنابراین باید از آن یک پلیمر مشبک درست کنیم و از الاستیسیته آن بکاهیم. برای این کار ، کائوچو را با گوگرد حرارت میدهیم. در نتیجه کائوچو را به الاستیک تبدیل میکنیم. حرارت دادن کائوچو با گوگرد و تولید لاستیک را اصطلاحا Volcanization می نامند که به معنای "پل زدن" و عمل پخت لاستیک است. به همین دلیل ، لاستیک حاصل را نیز "کائوچوی ولکانیزه" گویند.
نتیجه این کشف و واکنش پلیمریزاسیون ، تولید مواد لاستیکی مختلف مثل لاستیکهای توپر ، پوتین و.. میباشد. بعدها ، در سال 1888 ، خواص مکانیکی لاستیکهای تهیه شده ، با استفاده از کربن سیاه بعنوان یک ماده پرکننده و افزدنی ، بسیار بهبود بخشیده شده ، نهایتا لاستیکهای بادی دانلوب (تیوپ) تهیه شد. بعد از آن لاستیکهای سنتزی از جمله لاستیک 1و3-بوتادین-استایرن تهیه شد که اکنون مصرف این لاستیکها در صنعت بسیار بالاست. به موازاتی که مصرف لاستیکهای سنتزی بالا میرود، مصرف لاستیکهای طبیعی پایین میآید. چون لاستیکهای سنتزی از نظر اقتصادی بسیار مقرون به صرفهاند.
وسایل مورد نیاز <\/h1>
ارلن
سه عدد بشر
کائوچوی 1و3بوتادین- استایرن
بنزین
کلرید گوگرد SCl2
روش آزمایش <\/h1>داخل یک ارلن 2,0 گرم ، 1و3 بوتادین- استایرن را در 100 میلیلیتر بنزن حل میکنند. محلول را بطور مساوی ، داخل 2 بشر پخش میکنند. به یکی از بشرها 1 میلیلیتر کلرید گوگرد میافزایند. بعد از 5 دقیقه ، گرانروی محلول حاوی کلرید گوگرد افزایش مییابد و بعد از گذشت 10 دقیقه به شکل ژل در آمده و پس از 20 دقیقه کاملا جامد میشود.
نتیجه آزمایش <\/h1>تولید کوپلیمر فوق ، از نظر صنعتی اهمیت فراوان دارد. مصرف صنعتی فراوان این نوع لاستیک سنتزی بسیار بالاست. مصرف این کوپلیمر در سال 1941 صفر بود. ولی در سال 1945 به 700000000 کیلوگرم رسید و اکنون رقمهای نجومی دارد. *************************************************
هدف آزمایش <\/h1>تهیه کوپلیمری دارای خصوصیات بهتری از پلی متیل- متاکریلات و پلی آکریلونیتریل
تئوری آزمایش <\/h1>کوپلیمرها را در صنعت برای بهتر نمودن خواص مواد بکار میبرند. بعنوان مثال ، هموپلیمری (پلیمری با فقط یک نوع منومر) برای کاربرد بخصوص ، دارای خواص مناسبی میباشد، ولی یک یا چند خصلت آن ، زیاد مناسب نیست. در این هنگام ، کوپلیمری درست میکنند که خصلتهای نامساعد را بهبود بخشد. بعنوان مثال ، پلی پروپیلن ایزوتاکتیک ، پلیمر با قدرت مکانیکی خوبی است، ولی قدرت رنگپذیری ندارد. برای از بین بردن این نقیصه ، پروپیلن را هنگام کوپلیمریزاسیون با یک منومر دیگر ، کوپلیمره میکنند.
اکریلونیتریل بعنوان الیاف و با نام "اورلون" کاربرد دارد. آفینیته رنگرزی در این مولکول پایین میباشد، یعنی تمایل به گرفتن رنگ پایین است. برای بالا بردن آفینیته رنگرزی ، به مقدار کم با اسید اکریلیک (حدود %10) کوپلیمریزه میکنند. گروه اسیدکربوکسیلیک تمایل به گرفتن رنگ را در اورلون زیاد میکند، بدون اینکه به خواص دیگر پلی اکریلونیتریل صدمه بزند.
وسایل لازم <\/h1>
لوله آزمایش 50 میلی لیتری که بوسیله شعله از قسمت دهانه کشیده شده است.
بالن 100 میلی لیتری
مبرد
حمام آبی
متیل متاکریلات
آکریلونیتریل
بنزوئیل پراکسید و یا AIBN
استون
الکل متیلیک و یا الکل اتیلیک روش آزمایش
داخل لوله آزمایشی که از قسمت دهانه (با شعله) کشیده شده است، 10 گرم ، متیل متاکریلات ، 5 گرم ، آکریلونیتریل و 0,05 گرم ، آغازگر ریخته و بادقت ، دهانه لوله آزمایش را با شعله میبندند. سپس لوله را با زرورق آلومینیومی پیچیده و بمدت 4 ساعت در حمام آبی به دمای 80 درجه سانتیگراد قرار میدهند. بعد از زمان مقرر ، لوله آزمایش را خارج نموده و پس از سرد شدن ، دهانه آن را بدقت شکسته و کوپلیمر حاصل را با یخ سرد کرده و بروش مکانیکی به تکه های کوچکتر تبدیل میکنند.
این تکه های کوچک را بهمراه استون در بالنی که به سر آن مبردی متصل شده، تحت تاثیر حرارت ، حل میکنند. بعد از سرد شدن محلول ، بوسیله الکل متیلیک و یا الکل اتیلیک (اتانول)، کوپلیمر را رسوب میدهند و در اتو خلاء در دمای 40 درجه سانتیگراد خشک کرده و توزین میکنند.
حمام آبی ظرفی است که در آن ، آب در حال جوشیدن است و ظرف مورد حرارت در روی آن ، تحت حرارت غیر مستقیم قرار دارد. اتو خلاء ، ظرفی است که مواد شیمیایی را در آن ، در شرایط بدون هوا و اکسیژن ، خشک میکنند.
نتیجه آزمایش <\/h1>تهیه کوپلیمر فوق (با توجه به روش کار) به دقت بسیار زیادی نیاز دارد. عدم رسیدن هوا برای رسیدن به ماده مورد نظر بسیار مهم است. کوپلیمر حاصل در ضمن در استون قابل حل است. کوپلیمر فوق ، برای بهتر کردن خصوصیات مکانیکی پلیمر پلی اکریلونیتریل و رنگپذیری بهتر مناسب است. بدون اینکه خواص پلی اکریلونیتریل دچار اشکال گردد.
مایع ، درون یک ظرف ، شکل ظرف را به خود میگیرد. این توانایی حرکت یا جریان یافتن یکی از ویژگیهای بسیار مهم مایعات است. وسیکوزیته ( گرانروی ) ، اندازه مقاومت مایعات در برابر جریان یافتن است. در این آزمایش ، با استفاده از گرانروی مایعات خانگی، یک وسیکومتر خواهیم ساخت. وسیکومتر ، وسیله ای است که سرعت جریان مایعات را اندازهگیری میکند. با استفاده از سرعت جریان ، شاخص گرانروی را اندازه میگیریم که از نسبت گرانروی مایع مورد نظر به گرانروی آب بدست میآید.
هدف آزمایش
ساختن و استفاده کردن از یک وسیکومتر ( گرانروی سنج ) برای تعیین سرعت جریان یک حجم مشخص آب.
مواد لازم
یک ظرف شیشهای که دهانه آن کمی ازدهانه بطری مایع ظرفشویی ، کوچکتر باشد.
ظرف را وارونه قرار دهید. با قلم ماژیک دو خط یکی به فاصله 2,5 سانتیمتر زیر محل بریده شده و دیگری در فاصله 10 سانتیمتری زیر محل بریده شده بکشید.
کنار اولین خط ، کلمه « شروع » و کنار دومین خط کلمه « پایان » را بنویسید.
در ظرف مایع ظرفشوئی را ببندید.
اطراف لبه بالای ظرف شیشهای را با خمیر مجسمهسازی بپوشانید.
بطری مایع ظرفشویی را وارونه روی در ظرف شیشهای قرار دهید تا بطور عمودی روی خمیر مجسمهسازی قرار گیرد.
بطری را تا حدود 1,3 سانتیمتر بالای خط شروع ، از آب سرد شیر پر کنید.
بطری را بلند کنید و در آن را باز کنید.
بسرعت ، بطری را روی ظرف شیشهای قرار دهید.
هنگام رسیدن سطح آب به خط شروع ، زمانسنج را بکار بیندازید.
هنگام رسیدن سطح آب به خط پایان ، زمان سنج را قطع کنید.
این کار را سه مرتبه انجام دهید و میانگین میزان سرعت جریان آب سرد را بدست آورید.
نتایج
میانگین سرعت جریان آب در آزمایشی که مولف انجام داد، برابر 39,3 ثانیه بود. باید توجه داشت که سرعت جریان متغیر است و به نوع ظرف مورد استفاده بستگی دارد .
چرا؟
مدت زمانی که طول می کشد تا مایع از ظرف به سمت بیرون جریان یابد، به گرانروی مایع بستگی دارد. گرانروی یک مایع ، مقاومت آن مایع در برابر جریان یافتن است که علت آن هم اصطکاک بین مولکولهای مایع است. گرانروی هر مایع ، به ساختارهای مولکولهای مایع بستگی دارد. اگر مولکولها کوچک باشند و مانند آب ساختار ساده ای داشته باشند، بسرعت روی هم میلغزند، اما اگر مولکولها بزرگ و در هم پیچیده باشند، مثل روغن بهآرامی روی هم حرکت میکنند.
مایعی که مولکولهای آن بهسرعت روی هم میلغزند، دارای گرانروی کم و مایعی که مولکولهای آن بهآرامی روی هم میلغزند، دارای گرانروی بالا هستند.