- •Лабораторная работа №2 определение поверхностного натяжения растворов поверхностно-активных веществ сталагмометрическим методом
- •Теоретическая часть
- •Зависимость поверхностного натяжения от концентрации пав. Уравнение Шишковского
- •Методы определения поверхностного натяжения жидкостей
- •Экспериментальная часть.
Экспериментальная часть.
Оборудование и реактивы. Химические стаканы вместимостью 50 мл; сталагмометры; пипетки вместимостью 5 мл резиновая груша; исследуемые жидкости (спирты: изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый) и стандартная жидкость (дистиллированная вода).
Поверхностное натяжение растворов определяют сталагмометрическим методом, который заключается в отсчете капель при медленном вытекании исследуемой жидкости из капилляра. В данной работе используется относительный вариант метода, когда одна из жидкостей (дистиллированная вода), поверхностное натяжение которой при данной температуре точно известно, выбирается в качестве стандартной. Сталагмометр представляет собой стеклянную трубку с расширением посередине и капилляром в нижней части; расширенная часть ограничена двумя метками.
1. Отмеряют в химический стаканчик 2,5 мл дистиллированной воды. Поместив капилляр в стаканчик с дистиллированной водой, при помощи резиновой груши затягивают раствор в прибор (уровень жидкости должен быть чуть выше верхней метки) и дают жидкости по каплям вытекать из сталагмометра в стаканчик. Когда уровень жидкости достигнет верхней метки, начинают отсчет капель; отсчет продолжают до достижения уровнем нижней метки. Эксперимент повторяют 3 раза. Для расчета поверхностного натяжения используют среднее значение n.
2. Повторяют эксперимент для каждой исследуемой жидкости.
3. Готовят растворы заданных спиртов с разной концентрацией методом разбавления.
Расчет поверхностного натяжения исследуемой жидкости производят по формуле:
,
где σo, ρo, no - поверхностное натяжение, плотность, число капель для дистиллированной воды; σ, ρ, n - соответствующие величины для исследуемого раствора.
Стандартной жидкостью в нашем случае является вода, зависимость поверхностного натяжения которой от температуры (°С) имеет следующий вид:
В данной работе используются разбавленные растворы, поэтому можно принять, что ρ = ρo и вести расчет по формуле:
Результаты эксперимента для каждого из спиртов заносят в таблицу 1. По полученным данным строят изотермы поверхностного натяжения исследуемых растворов, начиная от σ = σo (рис. 1)
Рис. 1. Изотерма поверхностного натяжения.
По углу α (см. рис. 1) наклона касательной, проведенной к изотерме поверхностного натяжения в точке С = 0, σ = σo, определяют поверхностную активность Gi каждого из спиртов (Gi = - tg α) которая в данном случае будет численно равна отношению длины отрезка а к длине отрезка b (рис. 1). Длины отрезков берутся в единицах шкалы соответствующей оси координат. Сравнивая полученные значения Gi, делают вывод о влиянии длины углеводородного радикала на поверхностную активность спиртов и применимости правила Траубе-Дюкло к гомологическому ряду одноатомных спиртов.
Таблица 1.
спирт |
С, моль/л |
n, шт. |
σ, Н/м |
Gi |
|
|
|
|
|
Для вычисления констант уравнения Шишковского строят график в координатах σо – σ = f(lnC). Полученные экспериментальные данные используют для нахождения констант А и В в уравнении Шишковского:
σ = σ0 - B ln (AC + 1)
При АС >> 1 уравнение принимает вид:
σ = σ0 - B ln AC
σ0 - σ = B ln A + B ln С
Величины А и В находят из графика зависимости σ - σ0= f(C) (рис. 2).
Рис. 2. Графическое определение постоянных А и В в уравнении Шишковского.
Угловой коэффициент наклона прямолинейного участка построенной кривой равен В = tg α. Для определения константы А экстраполируют полученную прямую до оси абсцисс.
Задания к работе.
1. Определить сталагмометрическим методом поверхностное натяжение серий растворов спиртов различной концентрации. Выполнить расчёт поверхностного натяжения спиртов двумя способами: через количество петель и через массу капли.
ρ (изопропил. сп.) = 0,7851 г/см3 (20°С)
ρ (изобутил. сп.) = 0,8027 г/см3 (20°С)
ρ (изоамил. сп.) = 0,814 г/см3 (20°С)
2. Построить изотерму поверхностного натяжения для каждого из спиртов.
3. Определить поверхностную активность каждого из спиртов. Сделать вывод о влиянии длины углеводородного радикала на поверхностную активность спиртов и о применимости правила Траубе-Дюкло к гомологическому ряду одноатомных спиртов.
4. Определить графическим способом константы уравнения Шишковского.