4. Сталагмометрическое определение поверхностного натяжения водных растворов пав.

• Сталагмометрический способ определения поверхностного натяжения жидкостей (метод счета капель) основан на зависимости числа капель (n), полученных при вытекании жидкости определенного объема, от величины поверхностного натяжения исследуемой жидкости.

• Ч ем больше поверхностное натяжение жидкости, тем крупнее будет капля в момент отрыва, и тем меньше капель будет находиться в объеме, заключенном между метками АВ (рис. 5).

капля

Рис. 5

• Сталагмометрически величину поверхностного натяжения рассчитывают по уравнению: , где

₀ – поверхностное натяжение воды при температуре опыта,

n₀ и n_х – число капель воды и раствора,

₀ и _х – плотности воды и раствора.

• Если ₀  _х, то _х =

• Взаимосвязь между величиной поверхностного натяжения и концентрацией растворов ПАВ позволяет, используя уравнение адсорбции Гиббса вычислить поверхностный избыток адсорбированного ПАВ (Г).

• Плотность упаковки адсорбционного слоя не зависит от длины углеводородного радикала молекулы ПАВ. Для каждого гомологического ряда (жирные кислоты, алифатические спирты, амины и др.) величина предельного поверхностного избытка Г_ должна быть одинаковой.

• Величину предельного поверхностного избытка определяют графически по зависимости 1/Г – 1/С

1/Г

А

;

О 1/С

Рис. 6.

• Определение величины Г_ позволяет определить параметры адсорбционного слоя: площадь S, занимаемую одной молекулой, толщину адсорбционного слоя L, и объем V, занимаемый молекулой в адсорбционном слое.

• Расчеты размеров молекулы ПАВ в адсорбционном слое проводят по формулам:

, где N_А – число Авогадро

, где М – молярная масса ПАВ,  – его плотность

V = S  L

• Обычно, результаты вычислений представляют во внесистемной единице длины – ангстрем, названной в честь А.И. Ангстрема (1868 г).

1А = 10^-10 м = 10^{- 8} см

Вопросы для самопроверки

1. Как действуют силы межмолекулярного притяжения на молекулы, находящиеся в объеме жидкости и на ее поверхности?

2. Потенциальная энергия каких молекул выше – находящихся на поверхности раздела жидкой фазы или внутри жидкой фазы?

3. Что называется свободной поверхностной энергией?

4. От каких параметров зависит величина свободной поверхностной энергии?

5. Что относится к самопроизвольным поверхностным явлениям?

6. Что такое поверхностное натяжение?

7. Почему поверхностное натяжение уменьшается с повышением температуры?

8. Какие вещества называются поверхностно-активными?

9. Что такое дифильность молекулы ПАВ?

10. Как ориентируются молекулы ПАВ на поверхности раздела фаз?

11. Как классифицируют ПАВ по способности к ионизации?

12. Как ПАВ классифицируют по поведению в растворе?

13. Каково практическое применение ПАВ?

14. Что называется изотермой поверхностного натяжения?

15. Как объясняется характер изотермы поверхностного натяжения для растворов ПАВ?

16. Какими нужно располагать экспериментальными данными, чтобы рассчитать величину предельного поверхностного избытка Г_?

17. Как записать уравнение адсорбции Гиббса в форме, пригодной для практических расчетов?

18. Что называется поверхностной активностью?

19. Как определить величину поверхностной активности по изотерме поверхностного натяжения?

20. Как формулируется правило Дюкло-Траубе?

21. Что такое гидрофильно-липофильный баланс?

22. Как рассчитать величину поверхностного натяжения раствора ПАВ используя сталагмометрический метод?

23. Как располагаются и ориентируются молекулы ПАВ в зависимости от концентрации на поверхности раздела фаз в мономолекулярном слое?

24. Что такое «частокол» Ленгмюра?

25. Что такое предельный поверхностный избыток Г_? Как графически определить его величину?

26. Как рассчитать параметры адсорбционного слоя: площадь, длину молекулы и объем, занимаемый молекулой ПАВ в адсорбционном слое?

27. Что такое ангстрем?

28. Когда для поверхностного натяжения растворов ПАВ используют уравнение Шишковского? Как его записать?

29. Каков физический смысл констант а и в в уравнении Шишковского?