Краткие методические указания.
Перед выполнением практической работы необходимо детально ознакомиться с сущностью различных методов определения поверхностного натяжения. Метод отрывающейся капли позволяет заменить сталагмометр обычной аналитической бюреткой. Однако в этом случае у каждой бюретки число капель в определенном объеме(2 мл) будет своим, так как величина капли и ее вес будет зависеть от диаметра вытянутого конца бюретки. Однако общая тенденция зависимости величины поверхностного натяжения от строения молекул поверхностно-активных веществ будет одной и той же. Для получения стабильных результатов необходимо добиться медленного и плавного вытекания жидкости из бюретки. Лучше всего использовать бюретку с хорошо смазанным краном.
Принадлежности для работы
Сталагмометр (вместо сталагмометра можно использовать аналитическую бюретку с краном или стеклянном шариком). Штатив с лапкой, стеклянная воронка, четыре стакана на 100 мл, 1,0 М растворы муравьиной, уксусной, пропионовой и масляной кислот, дистиллированная вода.
Ход работы
Бюретку укрепляют вертикально в лапке штатива, 2-3 раза промывают дистиллированной водой и заполняют до верхней нулевой отметки, предварительно удалив пузырек воздуха из носика бюретки. Если бюретка с краном, то ее заполняют жидкостью выше нулевой отметки. Осторожно приоткрывают кран таким образом, чтобы жидкость вытекала медленно. В этом случае капли, отрывающиеся от конца бюретки, будут одинаковыми по объему и массе. Для получения достоверных результатов достаточно 4-5 определений числа капель в 2 мл жидкости. Частота отрыва капель должна составлять примерно 1 каплю за 2 секунды. Отсчет капель начинают в момент касания мениска нулевой отметки, а заканчивают при касании мениска отметки в 2 мл. Ток жидкости можно не останавливать и продолжать отсчет далее, начиная его сначала с отметки 2, 4, 6 и т.д. миллилитров.
Отсчет числа капель воды продолжают до тех пор, пока два последних отсчета дадут полное совпадение числа капель или их число будет отличаться не более чем на одну каплю. Полученное число капель дистиллированной воды в определенном объеме (2 мл) обозначают, как n0 и используют для подстановки в соответствующую формулу. После окончания отсчета остаток воды из бюретки полностью сливают.
Если бюретка со стеклянной бусинкой, а не с краном, то в этом случае ток жидкости вызывают, надавливая двумя пальцами на бусинку заключенную в отрезок резинового шланга укрепленного на конце бюретки. Бусинку сжимают медленно и плавно, стараясь, чтобы капли отрывались равномерно - одна капля за 2 секунды. Число отсчетов капель не менее 3-4-х, до полного совпадения числа капель.
Таким же образом определяют число капель в 2 мл выданных исследуемых 1 М растворах карбоновых кислот: муравьиной, уксусной, пропионовой, молочной и масляной. После опыта с каждым из растворов бюретку 2-3 раза промывают дистиллированной водой от остатков соответствующей кислоты.
Начинать опыты (после воды) следует с кислотой имеющей самый короткий радикал, то есть с муравьиной и далее в порядке удлинения углеводородного радикала. Поверхностное натяжение исследуемых растворов вычисляют по формуле:
Где σ - поверхностное натяжение исследуемого раствора в Дж/м2
σ0 -поверхностное натяжение воды при температуре опыта, (берется из справочной таблицы).
ρ и ρ0 -плотность исследуемого раствора и плотность воды при температуре опыта(берется из справочной таблицы)
n0 -число капель воды в исследуемом объеме(2 мл)
n -число капель раствора в том же объеме(2 мл)
Результаты расчетов вносят в следующую таблицу.
Таблица 1.
Карбоновая кислота |
Концентрация раствора, м/литр |
Поверхностное натяжение, Дж/ м2 |
Муравьиная Уксусная Пропионовая Молочная Масляная |
1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 |
|
Отчет о работе.
1. Сделать расчеты для значений поверхностного натяжения исследованных растворов.
2. Сделать вывод о влиянии длины углеводородного радикала на поверхностную активность в ряду карбоновых кислот.
3. Сделать вывод о влиянии числа функциональных групп в молекулах карбоновых кислот на их поверхностную активность.
Справочные данные:
Поверхностное натяжение воды (18°С) 0,0731 Дж/ м2
Плотность воды (18°С) 0,9991 г/мл
Плотность одномолярных растворов (18°С)
муравьиная- 0,9996 г/мл
уксусная- 0,9998 г/мл
пропионовая- 1,003 г/мл
молочная- 1,007 г/мл
масляная- 1,009 г/мл
Работа 2. Осмотическое давление растворов
4 часа.
Цель работы: наблюдать явление осмоса. Изучить действие полупроницаемых мембран осадочного типа.
План занятия
1. Сдача теоретического минимума (допуска) к работе.
2. Экспериментальное измерение осмотического давления растворов различной концентрации.
3. Изучение явления осмоса в различных процессах.
4. Составление отчета о работе.
Рекомендуемая литература.
1. Болдырев А. И. Физическая и коллоидная химия, - М.: Высшая школа, 1983.
2. Физическая химия. К. С. Краснов, М. К. Воробьёв, И. Н. Годлеев и др.; Под ред. К. С. Краснова. – М.: Высшая школа, 1995.
3. Чанг Р. Физическая химия с приложениями к биологическим системам. – М.: Мир, 1990.