- •Содержание
- •Работа 1. Физико-химический анализ двухкомпонентной смеси.
- •Работа 3. Изучение взаимной растворимости трехкомпонентной системы
- •Свойства разбавленных растворов
- •Работа 4. Определение изотонического коэффициента I электролита в водном растворе методом криоскопии.
- •Электропроводность растворов электролитов.
- •Работа 5. Определение электропроводности и константы диссоциациислабого электролита.
- •Контрольные вопросы
- •Работа 7. Измерение эдс гальванического элемента.
- •Адсорбция
- •Работа 9. Влияние различных факторов на величину адсорбции израстворов.
- •Контрольные вопросы
- •Работа10. Изучение адсорбции поверхностно-активного вещества (пав) на границе воздух-раствор.
- •Контрольные вопросы
- •Газовая хроматография
- •Работа 13. Изучение кинетики гомогенного каталитического разложения н2о2.
- •1. Некоторые физические постоянные
- •2. Криоскопические и эбуллиоскопические постоянные некоторых растворителей
- •3. Константы диссоциации некоторых кислот
- •4. Удельная электропроводность раствора кСl (0,01 моль/л) при различных температурах, Ом-1 см-1.
- •7. Зависимость поверхностного натяжения воды от температуры.
- •8. Свойства логарифмов
- •9. Некоторые интегралы
Работа10. Изучение адсорбции поверхностно-активного вещества (пав) на границе воздух-раствор.
В данной работе измерение поверхностного натяжения жидкости осуществляется по методу Ребиндера.
Прибор для определения поверхностного натяжения показан на рис.5.4.
Рис.5.4
Трубка 1, вставленная через пробку в пробирку с исследуемой жидкостью, оканчивается капилляром К, который погружается в жидкость не более чем на 1 мм. Пробирка 2 имеет нижнюю трубку с зажимом 7 и боковую трубку, соединяющую ее с манометром 3 и аспиратором 4. Манометр заполнен дистиллированной водой.
Выпуская воду из аспиратора 4 через зажим 5 в стакан 6, уменьшают давление над поверхностью исследуемой жидкости Р2по сравнению с атмосферным Р1за счет увеличения объема, занятого воздухом в герметичной системе. Разряжение в трубках вызывает продавливание воздуха через трубку 1, который в виде пузырьков выходит из конца капилляра К, опущенного в жидкость. Скорость образования пузырьков регулируется зажимом 5.
Если через капилляр с известным радиусом r, погруженный на небольшую глубину в исследуемую жидкость, подавать воздух, то давление в капилляре постепенно увеличивается до тех пор, пока пузырек воздуха, образующейся у конца капилляра, не примет форму полусферы. После этого для отрыва пузырька уже не требуется дальнейшего увеличения давления. Сила, способствующая образованию пузырька, пропорциональна давлению, а сила, препятствующая его образованию, пропорциональна поверхностному натяжению σ.
Разность внешнего Р1и внутреннего Р2 давлений пропорциональна поверхностному натяжению жидкости:
Р=Р1-Р2=2σ/r
где r- радиус капилляра.
Для двух жидкостей с различными значениями поверхностного натяжения, например, для растворителя H2Oи раствора
σ0=rP0/2и σ =rP/2,откуда P0/P=σ0/σ
или σ =σ0Р/Р0(5.6)
где σ0и σ – поверхностное натяжение двух разных жидкостей ( растворителя и раствора), Р0и Р – соответствующие им избытки давления над внешним давлением при образовании пузырька. Если известно значение поверхностного натяжения одной из жидкостей, то по формуле (5.6) можно определить величину σ для другой.
В лабораторной работе определение поверхностного натяжения раствора проводится методом сравненияи его величина рассчитывается по формуле (5.6). В качестве жидкости с известным поверхностным натяжением берется дистиллированная вода. Зависимость поверхностного натяжения воды от температуры приведена в таблице 7 приложения.
Цель работы:По результатам определения поверхностного натяжения раствора ПАВ построить изотерму адсорбции ПАВ на поверхности воды.
Порядок выполнения работы:
1. Получить у лаборанта прибор для определения поверхностного натяжения. Проверить уровень воды в манометре, а также достаточно ли плотно закрываются пробками пробирки 2 и аспиратор 4. Уровень воды в манометре должен составлять половину от его высоты, в воде не должно быть пузырьков воздуха, а в соединительной трубке капель воды. Приготовить рабочие растворы.
2. Закрепить прибор в штативе, промыть пробирку 2 и трубку с капилляром 1 дистиллированной водой.
3. Залить дистиллированную воду в аспиратор 4 и плотнозакрыть его пробкой. Дистиллированную воду залить также в пробирку 2 так, чтобы при погружении в воду конец капилляра находилсяна глубине не более 1 мм. При этом пробка должнаплотнозакрывать пробирку.
4. При медленном выливании воды из аспиратора 4 через зажим 5 на конце капилляра образуются и проскакивают через жидкость пузырьки. В этот момент разность Р между атмосферным давлением и давлением внутри прибора максимальна.
Определить максимальный hmaxи минимальныйhminуровень воды в коленах манометра при проскоке пузырька через жидкость. Измерения провести не менее трех раз и записать в таблицу 5.2.
Найти средние значения h maxиhminи максимальную разность давлений по формуле
Р мм вод. ст.=hmax-hmin
Таблица 5.2.
Зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворов ПАВ.
Температура опыта………. 0С.
С, моль/л |
h1, мм |
h2, мм |
P, мм вод. ст. |
σ, дн/см |
0 |
1 2 3 |
|
|
|
0.05 |
1 2 3 |
|
|
|
0.1 |
1 2 3 |
|
|
|
0.2 |
1 2 3 |
|
|
|
0.3 |
1 2 3 |
|
|
|
0.5 |
1 2 3 |
|
|
|
5.Через нижнюю трубку вылить воду из пробирки 2, выдуть воду из капилляра и осушить его с помощью фильтровальной бумаги. Промыть пробирку 2 и капилляр исследуемым раствором, заполнить пробирку 2 исследуемым раствором и измерить давление Р, как указано в п.п.3,4.
Концентрации растворов ПАВ, поверхностные натяжения которых надо определить, указаны в табл.5.2.Измерения начинать с наиболее разбавленного раствора. При переходе к новому раствору пробирку с капилляром несколько раз промыть этим раствором.
По формуле (5.6) рассчитать поверхностное натяжение растворов ПАВ.
По данным табл.5.2 построить изотерму поверхностного натяжения- зависимостьσ - С в масштабе, удобном для графического дифференцирования.
8.Из изотерм поверхностного натяжения рассчитать величины поверхностных активностейdσ/ dC. Как видно из рис.5.5, методикаграфического дифференцирования состоит в следующем: при каждой концентрации ПАВ С выбирают отрезок (справа и слева от С равноотстоящие значения) и находят тангенс угла наклона прямой, считая, что в узком интервале концентрацийdσ/dC = Δσ/ ΔС.
В случае ПАВ поверхностные активности имеют отрицательные значения.
Таблица 5.3
Зависимость адсорбции от концентрации ПАВ в растворе.
С,моль/л моммммммоль/моль/л |
Δσ/ΔС |
Г, моль/см2 |
0,05 |
|
|
0,1 |
|
|
0,2 |
|
|
0,3 |
|
|
0,5 |
|
|
|
|
|
9. Рассчитать величину адсорбции ПАВ, по формуле (5.7)
(5.7)
где R = 8,31 107эрг/моль град,Т - температура в градусах Кельвина, С - концентрация раствора в моль/л.
Значения Г записываются в табл.5.3, по данным которой строят изотерму адсорбции - зависимость Г от концентрации ПАВ.