Определение поверхностного натяжения сталагмометрическим методом

Способ служит для измерения поверхностного натяжения между двумя жидкостями, которые образуют фазовую границу. Способ измерения в особенности пригоден для определения поверхностного натяжения водных и органических растворов.

Метод основан на измерении объема капель медленно отрывающихся с кончика вертикальной трубки (капилляра), которые прямо пропорциональны поверхности натяжению.

Измерительная аппаратура

- стеклянный цилиндр (корпус шприца) емкостью »2,5 см³;

- капилляр стеклянный тли металлический, прямой или загнутый;

- микрометр.

Капилляр, на нижнем конце которого образуется капля, соединяется со стеклянным корпусом шприца прошлифованной насадкой.

Шприц и микрометр закрепляются на специальном держателе и устанавливаются на штативе в вертикальном положении в местах защищенных от сотрясения и соединяются с электродвигателем.

Подготовка капилляра и шприца

Шприц и капилляр должны быть промыты сначала хромовой смесью, затем водопроводной и дистиллированной водой и просушены.

Проведение измерения (прямой капилляр)

Для определения поверхностного натяжения в корпус шприца втягивается жидкость с более высокой плотностью (вода, фильтрат раствора). Шприц переворачивают и поворотом винта микрометра освобождаются от пузырьков воздуха. Положение поршня шприца определяется делениями шкалы микрометра.

Шприц устанавливают на штатив в вертикальном положении и соединяется с капилляром. Капилляр погружают в углеводородную жидкость (гептан) на глубину »0,5 см и поворотом регулировочного винта микрометра заполняют исследуемой жидкостью.

Калибровка измерительной аппаратуры, т.е. расчет константы прибора осуществляется посредством системы жидкость/жидкость с известным межфазным натяжением (например, гептан-дистиллированная вода s=50,85 мН/м).

Значения поверхностного натяжения определяется по разности значений шкалы микрометра от начала формирования капли до ее отрыва.

Началом формирования последующей капли считаются значения шкалы микрометра, соответствующие отрыву предыдущей капли.

П р и м е р:

Определить поверхностное натяжение фильтрата полипропиленгликолевого раствора на границе с углеводородной жидкостью.

Подготовленный шприц заполняют дистиллированной водой (в полевых условиях допускается использование питьевой воды) освобождается от пузырьков воздуха, соединяют в капиллярном, который перемещением микрометра по штативу погружают в пробирку с гептаном. Затем вручную медленно поворотом винта микрометра продавливают воду через капилляр для удаления пузырьков воздуха, включают электродвигатель и фиксируют значение шкалы микрометра соответствующее моменту отрыва очередной капли. Данное значение соответствует моменту формирования последующей капли. Затем снова включают электродвигатель и фиксируют значение шкалы микрометра, соответствующего отрыву последующей капли. Опыт повторяют 4-5 раз.

Например, полученные значения шкалы микрометра для дистиллированной воды – гептан:

42.75- 42.37- 42, 00- 41.64- 41.37

разница: 0,38 0,37 0,36 0,37

Среднее значение 0,37 (ход микрометра)

Затем шприц освобождают от дистиллированной воды и заполняют фильтратом раствора.

Проводят аналогичные операции и снимают значения показаний шкалы микрометра, соответствующие началу формирования и отрыву капли.

Н а п р и м е р: полученные значения для фильрата-гептан

40,28 – 40,16 – 40.02 – 39.89 – 39.76

разница: 0,12 0,14 0,13 0,13

Расчет s фильтрат/гептан ведут путем составления обычной пропорции

0,37 – 50,85 (постоянная гептан-дистиллированная вода)

0,13 - х

х = = 17,87 мН/м

При изогнутом капилляре проводится та же процедура, но в шприц набирается углеводородная жидкость, капля которой всплывает в фильтрате бурового раствора.

В качестве углеводородной среды возможно использование авиационного керосина. Его постоянная на границе с дистиллированной водой – 48,0 мН/м.