Натяжения растворов ПАВ сталагмометрическим методом
Цель работы: измерение поверхностного натяжения водных растворов алифатических спиртов.
Реактивы: водные растворы этилового, пропилового и н-бути-лового спиртов концентрации 0,2 моль/л, дистиллированная вода.
Оборудование: сталагмометр, резиновая груша, мерный цилиндр вместимостью 20 мл, химические стаканы вместимостью 100-150 мл – 6 шт., мерная пипетка, штатив с держателем, фильтровальная бумага.
Методика работы
Для работы из исходных растворов ПАВ растворов этилового, пропилового или н-бутилового спиртов концентрации 0,2 моль/л (по заданию преподавателя) готовят по 50 мл растворы следующих концентраций: 0,1; 0,05; 0,025; 0,0125 моль/л. Готовят шесть растворов разной концентрации путем последовательного разбавления вдвое. Для этого в колбы вносят цилиндром по 25 мл дистиллированной воды. Затем в колбу 1 приливают цилиндром 25 мл исходного раствора ПАВ и тщательно перемешивают. Из колбы 1 переносят 25 мл раствора в колбу 2. После тщательного перемешивания из колбы 2 переносят 25 мл раствора в колбу 3 и т.д. Измеряют поверхностное натяжение приготовленных растворов ПАВ сталагмометрическим методом (см. лаб. работу 9.1).
Данные измерений и расчетов заносят в табл. 9.2.
Таблица 9.2
Экспериментальные и расчетные данные
| Раствор | Концентрация спирта С, моль/м3 | При числе капель | Поверхностное натяжение s, Н/м |
| | | | ср. |
| Вода | | | | | | |
| С1 | | | | | | |
| С2 | | | | | | |
| С3 | | | | | | |
| С4 | | | | | | |
| С5 | | | | | | |
Рассчитывают поверхностное натяжение всех растворов спиртов по формуле (9.11).
На основании полученных результатов по значениям s для каждого спирта на одном листе миллиметровой бумаги строят изотермы поверхностного натяжения s=f(С). Для этого по оси ординат откладывают значения s от наименьшего до наибольшего значений, полученных в результате расчетов. Ось концентраций начинают от С = 0 (чистая вода) (рис. 9.3).
Пользуясь изотермой поверхностного натяжения (рис. 9.3), рассчитывают значение адсорбции Г, моль/м2, согласно уравнению Гиббса. Для этого из нескольких точек на изотерме поверхностного натяжения, соответствующих концентрациям исследуемых ПАВ, проводят касательные и горизонтальные линии до пересечения их с осью ординат. Из треугольника АВD находят
;
. (9.12)
Каждой концентрации С соответствует отрезок z на оси ординат между касательной и горизонтальной прямой, проведенной через ту же точку. Длина этого отрезка, выраженная в единицах поверхностного натяжения,
, так как согласно построению
. Подставив полученные значения z в уравнение Гиббса (9.3), получают
. (9.13)
Используя значения z для ряда концентраций, рассчитывают адсорбцию. В интервале концентраций 0,2 – 0,15 моль/л трудно точно провести касательную, поэтому рассчитывают Ds = s2–s1 и DС = С2–С1 и определяют Ds/DC для средней концентрации 0,175 моль/л. Полученные данные заносят в табл. 9.3.
Таблица 9.3
Экспериментальные и расчетные данные
| С, моль/м3 | s, Н/м | z = Н/м | Г, моль/м2 |
| | | | |
По этим данным строят изотерму адсорбции Г = f(c)
(рис. 9.3). Сделать вывод о зависимости поверхностного натяжения от концентрации поверхностно-активного вещества в растворе.
