Polyme hoá gốc : polyacrylamide

Đây cũng là bài thí nghiệm tạo gel, nhưng không giống như Slime® trong thí nghiệm trước. Lần này, chúng ta sẽ tạo ra một chất rắn. Vật liệu này được tạo ra bởi sự polymer hóa gốc của acrylamide và bisacrylamide.

1 Dụng cụ và hóa chất

• Acrylamide
• Bisacrylamide
• Kali pesulphat
• TMEDA
• Cốc thủy tinh 150 mL
• Ống đong có khắc vạch
• Que khuấy bằng thủy tinh
• Khuôn dẻo (cốc nhựa…)

2 Quy trình tiến hành thực nghiệm

Đúc khuôn polyacrylamide trong cốc nhựa. Gel tạo ra có hình của khuôn sau khi đã polyme hóa.

Đúc khuôn polyacrylamide trong phễu. Tuy có tính chất đàn hồi, nhưng gel tạo thành có bản chất là một chất rắn.

• Chuẩn bị trước những dung dịch sau đây (cần phải dán nhãn trên từng lọ đựng dung dịch).
  • Dung dịch A : acrylamide nồng độ 2 mol/L : hòa tan 143,6 g acrylamide trong 1 L nước.
  • Dung dịch B : bisacrylamide nồng độ 0,02 mol/L : hòa tan 3,1 g bisacrylamide trong 1 L nước.
  • Dung dịch C : kali pesulphat nồng độ 0,2 mol/L : hòa tan 54,1 g trong 1 L nước.
  • Dung dịch D : TMEDA 0,3 mol/L : hòa tan 34,9 g trong 1 L nước.
• Trong cốc thủy tinh đầu tiên, trộn 20 mL dung dịch A và 20 mL dung dịch B.
• Trong cốc thủy tinh thứ 2, trộn 4 mL dung dịch C và 4 mL dung dịch D (có thể cho thêm chất tạo mầu) và hòa tan đều.
• Rót cả hai cốc thủy tinh vào khuôn (một cốc nước bằng nhựa), khuấy đều trong 10 giây rồi để yên không khuấy tiếp. Sự polyme hóa kéo dài khoảng 2 phút.
• Sau 4 phút, ta có thể quan sát được một chút nước thừa ở phía trên bề mặt của gel. Tháo gel ra khỏi khuôn và tráng gel trong nước trong vòng 30 giây.
• Quan sát tính chất đàn hồi và tính nảy của gel trên một bề mặt sạch và trơn.
• Ta có thể thấy một khi gel bị gãy làm đôi, hai mảnh không thể ghép lại được làm 1 như đối với Slime®.
• Dung dịch A có thể pha với nhiều nồng độ khác nhau, từ 1 đến 4 mol/L. Tính đàn hồi của gel có thể thay đổi tùy theo nồng độ dung dịch.

3 Giải thích

• Trong quá trình polyme hóa, những monome sẽ được nối với nhau. Những chuỗi phân tử có xu hướng chiếm một thể tích nhỏ hơn lúc đầu. Phần lớn các phân tử nước bị giữ lại giữa những chuỗi polyme, kêt quả là gel được tạo thành. Lượng nước quan sát thấy trên bề mặt của gel là do có sự co lại về thể tích khi chuyển thể từ dung dịch sang gel.
• Tính chất đàn hồi của vật liệu này có được là do những chuỗi phân tử có tính biến dạng cao.
• Tính chất nảy của gel là do những chuỗi phân tử có xu hướng tìm lại hình dạng ban đầu sau khi bị biến dạng. Như những chiếc lò xo khi bị nén hoặc kéo dãn, động năng được chuyển thành thế năng. Thế năng sẽ chuyển thành động năng khi lò xo trở về trạng thái ban đầu.
• Những phân tử cũng chỉ có thể bị biến dạng đến một mức độ nào đó. Nếu bị biến dạng quá nhiều, gel sẽ bị phá vỡ và gãy : nhìn ở góc độ hiển vi, những chuỗi phân tử bị đứt gãy nhưng không thể thuận nghịch được. (xem thí nghiệp tiếp theo để so sánh với Slime)

4 Những điều cần ́lưu ý

GHS06

• Những dung dịch sử dụng ban đầu tương đối độc hại, do vậy khi làm thí nghiệm phải đeo găng bằng cao su latex, trong trường hợp tiếp xúc với dung dịch, cần phải rửa bằng nước vòi.
• Không được sử dụng cùng một vật dụng để lấy cả 4 dung dịch, tránh trường hợp trộn lẫn các dung dịch với nhau và tránh sự polyme hóa của dung dịch acrylamide và bisacrylamide.