Питання до лабораторної роботи

1. Що таке поверхневий натяг? Від чого він залежить?

2. Яке рівняння описує залежність поверхневого натягу розчину ПАР від його концентрації?

3. Чому для однакового об’єму різних рідин характерна різна кількість крапель, що витікають з капіляра?

4. Що таке поверхнева активність ПАР та як вона визначається в лабораторній роботі?

5. Як змінюється поверхнева активність ПАР у гомологічному ряді зі збільшенням вуглецевого ланцюга?

6. Для чого в лабораторній роботі визначають питому надлишкову адсорбцію Г?

7. Що таке гранична адсорбція та від чого вона залежить?

8. Як обчислюють геометричні параметри молекул ПАР у даній лабораторній роботі?

Література: [1] 114 – 136; [2] 72 – 89; [3] 39 – 52; [4] 20 – 27, 33 – 37.

Лабораторна робота № 3 «теплота змочування»

Перед тим, як приступити до лабораторної роботи з вивчення змочування твердих тіл рідинами, необхідно ознайомитися з такими поняттями: змочування, крайовий кут змочування, теплота змочування, коефіцієнт змочування.

Стислі теоретичні відомості

Рідина може або розтікатися по поверхні твердого тіла, або збиратися на поверхні у вигляді крапель різної форми. Кут, який утворює крапля з поверхнею твердого тіла, називається крайовим кутом змочування та являє собою кількісну характеристику змочування (рис. 11). Чим менший крайовий кут, тим краще дана рідина змочує поверхню.

Рис. 11. Крайовий кут змочування

Якщо крайовий кут змочування гострий (θ < 90⁰), то поверхня добре змочується рідиною і називається ліофільною. Якщо крайовий кут тупий (θ > 90⁰), то поверхня погано змочується рідиною і називається ліофобною.

Тверді фази, що добре змочуються водою, називаються гідрофільними, а фази, що погано змочуються, – гідрофобними. Гідрофільними матеріалами є оксиди, карбонати, сульфати, солі кисневмісних кислот, скло, целюлоза; гідрофобними – сірка, графіт, сульфіди металів, більшість полімерних матеріалів.

Для порошкоподібних тіл визначення крайового кута змочування є неможливим, а тому характеристикою їхнього змочування може бути теплота змочування.

Теплотою змочування називається кількість теплоти, яка виділяється при зануренні твердої фази у рідину. Для порошкоподібних речовин теплоту змочування відносять до одиниці маси (1 г або 1 кг) матеріалу і називають інтегральною теплотою змочування.

Теплота змочування дорівнює зменшенню поверхневої енергії твердого тіла при перенесенні його з повітря або з вакууму в рідину. Вона завжди є від’ємною, тобто змочування супроводжується виділенням більшої або меншої кількості теплоти. Для гідрофільних фаз екзотермічність процесу змочування водою більша, ніж при змочуванні вуглеводнями, а для гідрофобних – навпаки.

Характеристикою міри гідрофільності поверхні матеріалу є відношення теплот змочування матеріалу водою Q₁ та неполярною рідиною Q₂: ,яке називається коефіцієнтом змочування. Для гідрофільних тіл   > 1, для гідрофобних –  < 1.

Робота 3.1. Визначення природи поверхні гідрофільних та гідрофобних речовин калориметричним методом

Метою роботи є кількісне визначення гідрофільності або гідрофобності порошків шляхом калориметричних вимірювань змочування їхніх поверхонь розчинниками різної природи та обчислення коефіцієнтів змочування .