Адсорбция и поверхностные явления

КРАТКИЙ КОНСПЕКТ:

ОБЩАЯ ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ: измерение поверхностного натяжения ПАВ и ПИАВ методом наибольшего давления пузырька воздуха методом Ребиндера в модификации С.Н. Алешина. Расчет теоретических величин – поверхностного избытка - Г (моль/м²), площадь одной молекулы в насыщенном адсорбционном слое (м²), длина молекулы ПАВ - в метрах.

ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ:

1. Манометрическая трубка для измерения поверхностного натяжения с измерительной пробиркой и капилляром.

2. Два стеклянных стакана ёмкостью 500мл.

3. 0,8 М растворы метилового, этилового спирта.

4. Растворы изобутилового спирта с различными концентрациями (6 концентраций).

5. Дистиллированная вода

Методы определения поверхностного натяжения

В данной работе используется метод максимального давления пузырьков воздуха

Метод основан на измерении давления, необходимого для образования и проскока пузырька воздуха и пропорциональности этого давления Р поверхностному натяжению – σ:

σ = Z Р

Максимальное давление в пузырьке можно измерить с помощью прибора Ребиндера, изображенного на рис.2.

Рис.2. Прибор для определения поверхностного натяжения жидкостей методом наибольшего давления пузырьков воздуха:

1. Манометр.

2. Соединительная резиновая трубка

3. Трубка для слива воды

4. Капилляр

5. Трёхходовой кран

6. Воронка для водопроводной воды

7. Буферный шарик

Для измерения поверхностного натяжения на приборе Ребиндера необходимо определить постоянную капилляра (Z) используя жидкость, с известным поверхностным натяжением - s. Обычно с этой целью применяют воду, для которой s₀ = 72,8·10^-3 Дж/м² при 20⁰С. Измеряют максимальное давление h₀ в пузырьке газа, выдавливаемого в воду. Далее рассчитывают константу ячейки Z:

Измерив, максимальное давление h в пузырьке газа, выдавливаемого в исследуемую жидкость, по известной величине Z вычисляют поверхностное натяжение:

s = Z*h_ср.

Порядок выполнения работы

Задание 1. Определение постоянной капилляра

Задание 2. Определение поверхностного натяжения поверхностно-активных веществ – органических соединений одного гомологического ряда (предельных спиртов).

Результаты измерений записывают в таблицу 16.

Таблица 16

Поверхностное натяжение спиртов

Исследуемая жидкость	H, мм	Z ячейки	s
1 изм.	2 изм.	3 изм.	h ср
Вода   СН3ОН 0,8 М   С2Н5ОН 0,8 М   С4Н9ОН 0,8 М

Задание 3. Определение поверхностного натяжения водных растворов изобутилового спирта различной концентрации.Построение графика зависимости поверхностного натяжения и величины адсорбции от концентрации.

Измерения проводят по методике, описанной в задании 1. Результаты заносят в таблицу 17.

Таблица 17

Зависимость поверхностного натяжения изобутилового спирта от концентрации раствора

Исследуемая жидкость	H, мм	Z ячейки	s
1 изм.	2 изм.	3 изм.	h ср
Вода   С4Н9ОН 0,025М   С4Н9ОН 0,05 М   С4Н9ОН 0,1 М   С4Н9ОН 0,2 М   С4Н9ОН 0,3 М   С4Н9ОН 0,8 М

Строят график зависимости поверхностного натяжения от концентрации раствора (по оси абсцисс концентрация раствора, а по оси ординат поверхностное натяжение).

Задание 4. Расчет некоторых теоретических величии

По полученным опытным данным зависимости поверхностного натяжения изобутилового спирта от концентрации (табл.17) рассчитывают константу поверхностной активности (К) для растворов всех концентраций изобутилового спирта и результаты вычислений за­писывают в таблицу 18:

где s_Н2О - поверхностное натяжение воды, равное 72,8·10^-3Дж/м², s_сп - поверхностное натяжение чистого изобутилового спир­та, равное 22,8 10^-3Дж/м², s - опытное значение поверхностное натяжение раствора изобутилового спирта (данные табл.17), С - концентрация раствора спирта. Вычисляют среднее значение величины К (К_ср).

Таблица 18