Опыт 1. Определение поверхностного натяжения раствора изоамилового спирта различной концентрации

Концентрация исследуемых растворов изоамилового спирта С₅Н₁₁ОН следующая: 0,0312 М; 0,0625 М; 0,1250 М; 0,2500 М.

1. Откалибруйте сталагмометр. Для этого сталагмометр укрепите в штативе в вертикальном положении, заполните его дистиллированной водой выше уровня верхней метки сталагмометра (в капилляре не должно быть пузырьков воздуха). Зажимом отрегулируйте скорость вытекания воды из сталагмометра так, чтобы она вытекала по каплям. Когда уровень жидкости дойдет до верхней метки, начинайте считать капли и продолжайте счет до тех пор, пока уровень не дойдет до нижней метки. Таким образом определите число капель воды n_о с известной величиной поверхностного натяжения σ_о в определенном объеме сталагмометра. Измерения проведите 2-3 раза, для расчетов возьмите среднее значение (расхождение между отдельными результатами не должно быть более 1-2 капель).

2. Определите число капель исследуемого раствора, заключенного в объеме сталагмометра. Сталагмометр промойте исследуемым раствором, затем заполните его заново и подсчитайте число капель n, содержащихся в объеме сталагмометра.

3. Пользуясь полученными экспериментальными данными, рассчитайте поверхностное натяжение исследуемого раствора σ по уравнению (5.10), принимая плотность раствора равной плотности воды.

σ = σ_о  (n_о / n),

где σ_о – поверхностное натяжение воды, равное при 20 ^оС 72,5·10^-3 Дж/м²; n_о, n – число капель воды и соответствующего раствора.

Результаты расчета занесите в табл. 5.1.

Таблица 5.1

Зависимость поверхностного натяжения и адсорбции

от концентрации изоамилового спирта

Концентрация раствора с, моль/л	Поверхностное натяжение σ, Дж/м2	Средняя концентрация с', моль/л	Поверхностная активность Δσ/Δс	Величина адсорбции Г, моль/м2
0,0312
0,0625
0,1250
0,2500

4. Начертите график зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ, откладывая по оси абсцисс концентрацию раствора с, по оси ординат поверхностное натяжение σ.

Расчёты Расчет адсорбции

Величину адсорбции Г рассчитайте, пользуясь уравнением Гиббса (5.4):

,

где R – газовая постоянная 8,314 Дж/ К·моль;

с′ – средняя равновесная концентрация, моль/л; рассчитанная следующим образом:

с′₁ = (с_о+с₁)/2;

с′₂ = (с₁+с₂)/2;

с′₃ = (с₂+с₃)/2;

с′₄ = (с₃+с₄)/2.

Рассчитайте поверхностную активность Δσ/Δс:

Δσ₁/Δс₁ = (σ_о – σ₁)/(с_о – с₁);

Δσ₂/Δс₂ = (σ₁ – σ₂)/(с₁ – с₂);

Δσ₃/Δс₃ = (σ₂ – σ₃)/(с₂ – с₃);

Δσ₄/Δс₄ = (σ₃ – σ₄)/(с₃ – с₄).

Результаты занесите в табл. 5.1.

Рассчитайте адсорбцию Г для исследуемых растворов и постройте график зависимости Г от концентрации, откладывая адсорбцию Г по оси ординат, среднюю равновесную концентрацию с′ по оси абсцисс (см. рис. 5.3).