Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
Opracowały: dr hab. inż. Anna Ptaszek, dr inż. Joanna Kruk 1. Część teoretyczna
Właściwości koligatywne
Zjawiska osmotyczne związane są z
roztworów substancji nielotnych (soli, polisacharydów, białek) w j zjawisk zaliczy można obniżenie temperatury krzepnię
(ebulioskopia) rozpuszczalnika, a takż często kojarzone jest z aktywności wodn związana jest ze zmianą prężnoś nielotnej. Bardzo często tę właśnie grup Powodem takiego zachowania roztworów s
rozpuszczonej: asocjacja czy tez solwatacja. Zmiana temperatury wrzenia i krzepni
masy cząsteczkowej substancji rozpuszczonej. Pomiar zmian tych charakterystycznych temperatur jest wykorzystywany do wyznaczania masy molowej lub
Pojęcie ciśnienia osmotycznego (π czystym rozpuszczalnikiem przy zało tylko dla cząsteczek rozpuszczalnika
Z powodu obecności błony dochodzi do „przeciwnego” w stosunku do klasycznej dyfuzji zachowania cząsteczek. Oto zamiast naturalnego dąż
wędrówka cząsteczek rozpuszczalnika do roztworu. Układ obecności substancji rozpuszczonej w
potencjałów chemicznych zarówno rozpuszczalnika jak i substancj Objawem zjawiska jest wzrost obję
Proces osmozy w układzie jest samorzutny, mo
ciśnieniem, większym od ciśnienia jakie panuje po stronie rozpuszczalnika (odwrócona osmoza). Zjawisko osmozy zalicza się do grupy zjawisk koligatywnych, przy czym przypadku krioskopii czy te ebulioskopii analizuje się efekt obniżenia prężno
krzepnięcia. Na zjawisko osmozy mo
Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
Anna Ptaszek, dr inż. Joanna Kruk
Strona 1
z równowagą w układach dwu- lub więcej składnikowych, przy czym dotycz roztworów substancji nielotnych (soli, polisacharydów, białek) w jednym lub kilku roztworach.
a obniżenie temperatury krzepnięcia (krioskopię), podwyższenie temperatury wrzenia oskopia) rozpuszczalnika, a także ogólnie pojęte ciśnienie osmotyczne. Ciśnienie osmotyczne bardzo ci wodną surowców i produktów spożywczych. Istota omawianych zjawisk ci (ciśnienia) pary nasyconej, którą wywołuje rozpuszczenie substancji nie grupę zjawisk określa się mianem koligatywnych czyli spokrewnionych.
Powodem takiego zachowania roztworów są oddziaływania pomiędzy cząsteczkami rozpuszczalnika i substancji ej: asocjacja czy tez solwatacja. Zmiana temperatury wrzenia i krzepnięcia jest proporcjonalna do steczkowej substancji rozpuszczonej. Pomiar zmian tych charakterystycznych temperatur jest wykorzystywany do wyznaczania masy molowej lub średniej masy cząsteczkowej biopolimeru.
π) odnosi się do zjawiska osmozy, jakie zachodzi pomi czystym rozpuszczalnikiem przy założeniu, że są one oddzielone membraną czyli przegrod
rozpuszczalnika
ci błony dochodzi do „przeciwnego” w stosunku do klasycznej dyfuzji zachowania czek. Oto zamiast naturalnego dążenia układu do wyrównania stężenia substancji rozpuszczonej następuje steczek rozpuszczalnika do roztworu. Układ dąży do stanu równowagi poprzez „zagłuszenie”
ci substancji rozpuszczonej w roztworze. Przepływ rozpuszczalnika zachodzi do momentu wyrównania potencjałów chemicznych zarówno rozpuszczalnika jak i substancji rozpuszczonej po obu stronach przegrody.
zjawiska jest wzrost objętości roztworu, powodujący zmniejszenie stężenia substancji nielotnej.
Proces osmozy w układzie jest samorzutny, można go zahamować a nawet odwrócić
nienia jakie panuje po stronie rozpuszczalnika (odwrócona osmoza). Zjawisko do grupy zjawisk koligatywnych, przy czym przypadku krioskopii czy te ebulioskopii ności pary nad roztworem w kontekście zmian temperatury wrzenia czy te cia. Na zjawisko osmozy można popatrzeć dwojako. Z jednej strony definiuje si
Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
cej składnikowych, przy czym dotyczy dnym lub kilku roztworach. Do tej grupy szenie temperatury wrzenia nienie osmotyczne bardzo ywczych. Istota omawianych zjawisk wywołuje rozpuszczenie substancji mianem koligatywnych czyli spokrewnionych.
steczkami rozpuszczalnika i substancji cia jest proporcjonalna do steczkowej substancji rozpuszczonej. Pomiar zmian tych charakterystycznych temperatur jest
steczkowej biopolimeru.
do zjawiska osmozy, jakie zachodzi pomiędzy roztworem a czyli przegrodą przepuszczalną
ci błony dochodzi do „przeciwnego” w stosunku do klasycznej dyfuzji zachowania rozpuszczonej następuje gi poprzez „zagłuszenie”
tworze. Przepływ rozpuszczalnika zachodzi do momentu wyrównania i rozpuszczonej po obu stronach przegrody.
enia substancji nielotnej.
działając zewnętrznym nienia jakie panuje po stronie rozpuszczalnika (odwrócona osmoza). Zjawisko do grupy zjawisk koligatywnych, przy czym przypadku krioskopii czy te ebulioskopii cie zmian temperatury wrzenia czy też dwojako. Z jednej strony definiuje się je w oparciu o ilość
rozpuszczalnika, która przemieszcza si
równowagi osiągany jest w momencie, w którym w roztworze jest tak du substancji rozpuszczonej jest „pomijalnie” małe. Ale nale
czy tez soli powoduje obniżenie pręż
można popatrzeć jako na dążenie układu do przywrócenia pr rozpuszczalnika.
W przypadku roztworów biopolimerów
zjawiskami koligatywnymi. Poniższe wykresy ilustrują zależność ciśnienia osmotycznego od stężenia dla roztworów gumy arabskiej i karagenu.
Roztwory gumy arabskiej o małych stężeniach (<0,3 g/100ml) charakteryzują się niewielkim powinowactwe rozpuszczalnika, która przemieszcza się przez membranę do roztworu powodując jego rozcie
gany jest w momencie, w którym w roztworze jest tak dużo rozpuszczalnika, ze st substancji rozpuszczonej jest „pomijalnie” małe. Ale należy również pamiętać, że rozpuszczenie biopolimeru
ężności pary nad roztworem. Na przepływ rozpuszczalnika przez membran enie układu do przywrócenia prężności par charakterystycznych dla czystego
W przypadku roztworów biopolimerów zaobserwować można wiele ciekawych zachowań
zjawiskami koligatywnymi. Poniższe wykresy ilustrują zależność ciśnienia osmotycznego od stężenia dla roztworów gumy arabskiej i karagenu.
Roztwory gumy arabskiej o małych stężeniach (<0,3 g/100ml) charakteryzują się niewielkim powinowactwe c jego rozcieńczenie. Stan o rozpuszczalnika, ze stężenie e rozpuszczenie biopolimeru nad roztworem. Na przepływ rozpuszczalnika przez membranę ci par charakterystycznych dla czystego
wiele ciekawych zachowań związanych ze zjawiskami koligatywnymi. Poniższe wykresy ilustrują zależność ciśnienia osmotycznego od stężenia dla
Roztwory gumy arabskiej o małych stężeniach (<0,3 g/100ml) charakteryzują się niewielkim powinowactwem
Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
Opracowały: dr hab. inż. Anna Ptaszek, dr inż. Joanna Kruk
Strona 3
2. Część doświadczalnaA) Porównanie wodochłonności roztworów wybranych biopolimerów: pektyny, gumy ksantanowej, inuliny i gumy arabskiej.
Rys. 1. Membrany wypełnione roztworami wybranych hydrokoloidów o stężeniu 1 g/100ml przed rozpoczęciem doświadczenia. W każdej membranie znajduje się 5 cm3 roztworu zgodnie z opisem na zdjęciu.
Znajdujące się w butelkach roztwory, wyżej wymienionych hydrokoloidów, należy scharakteryzować wizualnie i porównać między sobą, a spostrzeżenia zapisać (przejrzystość, barwa, lepkość).
Założyć rękawiczki ochronne.
Następnie wyjąć po kolei z cylindrów miarowych membrany zanurzone w wodzie destylowanej i osuszyć je delikatnie ręcznikiem papierowym.
Każdą z membran zawiesić na krawędzi odpowiedniego cylindra (na zewnątrz) i porównać zdolność pochłaniania wody przez badane biopolimery na podstawie zaobserwowanych różnic objętości cieczy znajdujących się w membranach.
Początkowa objętość roztworu w membranie (10kDa) - 5 ml.
B) Wyznaczenie objętości wchłoniętej wody dla wodnych roztworów wybranych biopolimerów
Rys. 2. Membrany wypełnione roztworami biopolimeru o różnych stężeniach.
W każdej membranie znajdowało się na początku 5 cm3 roztworu.
Założyć rękawiczki ochronne.
Badany roztwór znajdujący się w membranie przelać do cylindra miarowego i odczytać objętość.
Czynność powtórzyć dla wszystkich badanych roztworów.
Objętość wody, ml roztwór Stężenie,
g/100ml biopolimer 1 biopolimer 2 biopolimer 3
1
2
Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
Opracowały: dr hab. inż. Anna Ptaszek, dr inż. Joanna Kruk
Strona 5
3. Przykładowe opracowanie wyników pomiarów: porównanie właściwości osmotycznych wodnych roztworów trzech różnych biopolimerów
W poniższej tabeli przedstawiono wyniki pomiarów dla wodnych roztworów trzech różnych hydrokoloidów przechowywanych przez 10 dni, w temperaturze 23ºC, w membranach (10kDa) umieszczonych w cylindrach miarowych o pojemności 1 litra.
Objętość wody, ml
roztwór Stężenie, g/100ml biopolimer 1 biopolimer 2 biopolimer 3
1 0,050 5,0 2,0 10,0
2 0,100 12,5 3,5 8,5
3 0,200 26,0 2,5 6,0
4 0,500 72,0 2,0 3,5
5 1,000 100,0 2,5 1,0
Powyższe dane można wykorzystać do sporządzenia wykresów zależności objętości wchłoniętej na drodze osmozy wody od stężenia roztworu. I tak dla pierwszego biopolimeru (rysunek poniżej) widoczny jest wyraźny wzrost objętości wchłoniętej wody wraz ze wzrostem stężenia. Oznacza to, że woda jest dobrym rozpuszczalnikiem dla tego biopolimeru.
Rys 3. Wyniki pomiarów dla roztworów biopolimeru 1.
Biopolimer 3 słabo rozpuszcza się w wodzie, jedynie w zakresie niewielkich stężeń (< 0,2 g/100ml) objętość wchłoniętej wody jest duża (reprezentuje duże ciśnienie osmotyczne). Można wnioskować, że woda nie jest dobrym rozpuszczalnikiem dla tego biopolimeru.
0,0 20,0 40,0 60,0 80,0 100,0 120,0
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
objętość, ml
c (stężenie), g/100ml
Rys 4. Wyniki pomiarów dla roztworów biopolimeru 3.
Dla biopolimeru 2 nie obserwuje się zależności ciśnienia osmotycznego od stężenia.
Rys 5. Wyniki pomiarów dla roztworów biopolimeru 2.
0,0 2,0 4,0 6,0 8,0 10,0 12,0
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
objętość, ml
c (stężenie), g/100ml
0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0
0,000 0,200 0,400 0,600 0,800 1,000 1,200
objętość, ml
c (stężenie), g/100ml
Ćwiczenie 2: Właściwości osmotyczne koloidalnych roztworów biopolimerów.
Opracowały: dr hab. inż. Anna Ptaszek, dr inż. Joanna Kruk
Strona 7
4. SprawozdanieW sprawozdaniu proszę umieścić
• Tabelkę według wzoru Specjalność
Temat ćwiczenia
Data wykonania ćwiczenia
Data oddania sprawozdania
Numer grupy
Imię i nazwisko Ocena
• Ocenę i datę oddania sprawozdania wpisuje prowadzący.
• Krótki wstęp teoretyczny dotyczący zjawiska osmozy i właściwości osmotycznych i innych zagadnień związanych z tematem ćwiczenia.
• Wyniki porównania objętości roztworów pektyny, gumy ksantanowej i arabskiej oraz inuliny.
• Wykresy zależności przyjętej objętości wody od stężenia roztworów wybranych hydrokoloidów.
• Dyskusję wyników zawierającą m.in. porównanie właściwości roztworów badanych hydrokoloidów i cel ich stosowania w produktach spożywczych.
• Źródła literaturowe użytych do obliczeń wielkości fizycznych.
