Решение типовых задач

Задача 1. Рассчитайте поверхностное натяжение хлорбензола, если методом Ребиндера получены данные при 20С: давление пузырьков воздуха при проскакивании их в воду 19  10² Н/м², а в хлорбензол 41 10² Н/м²; поверхностное натяжение воды равно 72,75 

10^-3 Н/м.

Решение: используем для расчета формулу:

Задача 2. Найдите поверхностное натяжение водного раствора валериановой кислоты, если сталагмометрическим методом получено: число капель раствора валериановой кислоты 23, воды 12. Плотность раствора и воды соответственно равны: 1,11 10³ кг/м³ и 1  10³ кг/м³; поверхностное натяжение воды при 25С равно 71,97  10^-3 Н/м.

Решение: расчет поверхностного натяжения проводим по формуле:

Задача 3. Рассчитайте поверхностный избыток (кмоль/м³) водного раствора уксусной кислоты с концентрацией 4,18  10^-4 моль/м³. Поверхностное натяжение воды и исследуемого раствора при 22С соответственно равны 72,44  10^-3 Н/м и 48,26  10^-3 Н/м.

Решение: расчет проводим, используя уравнение Гиббса:

, где

 = _р-ра - _{Н2 О}

С = С_р-ра - С_{Н2 О}, тогда

Задача 4. Используя константы уравнения Шишковского (а = 13,2  10^-3, в = 22,3), рассчитайте поверхностное натяжение водного раствора капроновой кислоты при 297К с концентрацией 0,4 кмоль/м³, если  _Н2О=72,13  10^-3 Н/м.

Решение: подставляем данные в уравнение Шишковского:

 = ₀ – а  ln (1+вс) = 72,13  10^-3 – 13,2  10^-3ln (1+22,3 0,4) =

= 41,84 10^-3 Н/м

Задача 5. Рассчитайте размеры молекулы октанола (С₈Н₁₇ОН) в монослое на поверхности раздела «водный раствор-газ», если предельная адсорбция Г_ = 49,8 10^-10 кмоль/м².

Плотность октанола 827 кг/м³

Решение: вычислим площадь, занимаемую молекулой октанола:

Тогда объем молекулы:

V = L  S = 7,83  10^-1033,3  10^-20 = 260,74 10^-30 м³ = 260,74 А³

Задачи для самостоятельного решения

1. Рассчитать число капель раствора сульфацила натрия, вытекающих из сталагмометра, если число капель воды равно 12. Поверхностное натяжение раствора и воды равно:  = 52,4  10^-3 Н/м, _Н2О = 71,97  10^-3 Н/м при 298 К.

2. Найти длину молекулы пропионовой кислоты (М = 74) на поверхности раздела фаз «водный раствор-газ», если площадь занимаемая одной молекулой равна 28  10^-20 м², а плотность кислоты равна 1,138  10³ кг/м³.

3. Во сколько раз уменьшится поверхностное натяжение сыворотки крови при увеличении температуры на 6С, если методом Ребиндера получены следующие данные:

   Температура опыта (tС)	Поверхностное натяжение воды   103 Н/м	Перепад жидкости в манометре h  102 Н/м2
   		Вода	Сыворотка крови
   20	72,75	18	42
   26	71,82	15	24

4. Даны константы уравнения Шишковского: а = 13,82 10^-3, в = 9,8 для водного раствора свекловичного пектина. При какой концентрации поверхностного натяжения раствора будет равно 59,4 10^-3 Н/м, если _Н2О = 75,62  10^-3 Н/м?

5. Рассчитать поверхностный избыток (кмоль/м²) для водных растворов фенола при 20С на основании приведенных величин поверхностного натяжения:

Концентрация фенола, кмоль/м3	0,0156	0,0625
Поверхностное натяжение,   103 Н/м	58,2	43,3

Поверхностное натяжение воды равно 72,75  10^-3 Н/м.

6. Рассчитать поверхностную активность для водного раствора глицерина с концентрацией 5,2  10^-3 моль/м³ при 23С, если поверхностный избыток равен 50  10^-9 кмоль/м².

7 – 16. По приведенным в таблице данным рассчитайте величины обозначенные знаком «?».

№	Вещество	Моляр-ная масса	Плот-ность   10-3 кг/м3	Тем-пера-тура, С	Поверхностное натяжение 10-3 Н/м		Поверх-ностный избыток,Г кмоль/м2	Концент-рация раствора кмоль/м3	Число капель n		Константы уравнения Шишковского		Размеры молекулы, м
					Воды	Раст-вора			Воды	Раст-вора	а	в	Дли-на,L	Пло-щадь,S	Объем,V
7	Уксусная кислота	60	1,049	20	72,75	?	-	-	22	60	-	-	-	-	-
8	Этиловый спирт	46	0,789	26	?	43,77	-	-	37	48	-	-	-	-	-
9	Ортому-равьиная кислота	107	0,968	18	73,05	-	52,3  10-9	7,2  10-3	-	-	-	-	-	-	-
10	Глицерин	-	-	20	72,75	64,7	?	1,2  10-4	-	-	-	-	-	-	-
11	Метанол	32	0,791	-	-	-	-	-	-	-	-	-	?	30,5  10-20	?
12	Валериа-новая кислота	-	-	15	73,49	52,4	-	?	-	-	14,71  10-3	10,2	-	-	-
13	Анилин	93	1,022	20	72,75	43,3	-	-	18	?	-	-	?	28,4  10-20	-
14	Сыворот-ка крови	-	-	15	?	45,4			29	47
15	Бутанол	-	0,810	17	?	25,4	?	3,4  10-4	24	56	-	-	-	-	-
16	Уксусная кислота	-	-	20	72,75	?	?	0,01  10-3	-	-	17,5  10-3	19,62	-	-	-

Плотность воды принять равной 1 10³ кг/м³