Методичні вказівки. Експериментальна частина

Експериментальна частина

Поверхневий натяг води при різних температурах

T, °C	σ (H2O), H/м ´10^3	T, °C	σ (H2O), H/м ´10^3
	73,49		72,59
	73,34		72,44
	73,19		72,28
	73,05		72,13
	72,90		71,97
	72,75		71,80

Вимірювання поверхневого натягу розчину проводять відносним методом, порівнюючи досліджувану рідину чи розчин зі стандартною, за яку беруть воду. При цьому:

σ₀/σ = h₀/h;

σ = σ₀(h/h₀), (1.1)

де σ₀, σ – поверхневий натяг води та досліджуваного розчину при заданій температурі; h, h₀ – висота, на яку піднімається рідина в манометрі (3) (рис. 1.6) при продавлюванні бульбашки через воду та через досліджуваний розчин.

Між поверхневим натягом розчину і адсорбцією в поверхневому шарі розчиненої речовини існує залежність, що описується рівнянням Гіббса і вже розглядалася у розд. 1:

(1.2)

де Г – величина адсорбції; с – концентрація розчиненої речовини; dσ/dc – зміни поверхневого натягу зі зміною концентрації розчиненої речовини.

З рівняння Гіббса видно, якщо dσ/dc < 0, то Г >0 і навпаки – якщо dσ/dc >0, то Г < 0. Речовини, що понижують поверхневий натяг, адсорбуючись в поверхневому шарі, називаються поверхнево-активними речовинами (ПАР).

Обладнання та реактиви: установка Ребіндера; піпетки на 10 см³ – 2 шт; мірні колби на 100 см³ – 6 шт; мірні колби на 50 см³ – 6 шт; н-бутиловий спирт; ізобутиловий спирт; ізоаміловий спирт.

В роботі визначають зміну поверхневого натягу в залежності від концентрації спирту (н-бутиловий спирт, ізобутиловий спирт, ізоаміловий спирт). Готують водні розчини вибраного для роботи спирту в наступних концентраціях:

- 5,9 см³ ізобутанолу (ρ₂₀ = 0,805 г/см³) на 100 см³ розчину;

- 5,87 см³ n-бутанолу (ρ₂₀ = 0,808 г/см³) на 100 см³ розчину;

- 1,74 см³ ізоамілового спирту (ρ₂₀ = 0,812 г/см³) на 100 см³ розчину.

Із одержаного розчину готують серію розчинів методом подвійного розбавлення. Для цього відбирають 50 см³ початкового розчину і в мірній колбі розбавляють до 100 см³ і т.д. наступні розчини. В такий спосіб готують щонайменше 6 розчинів.

Виміряють методом Ребіндера поверхневий натяг розчинів, починаючи з розчину з найменшою концентрацією. Для кожного розчину висоту підняття стовпця рідини в манометрі виміряють три рази, приймаючи середнє значення. Одержані дані заносять в таблицю.

Таблиця 1.2

Результати експерименту (Т =…К)

№ п/п	с, моль/дм^3	h, мм	σ = σ0(h/h0) · 10^3 Н/м	Δс, моль/дм^3	Δσ · 10^3, Н/м	Δσ/Δс, Н дм^3/м∙моль	Г · 10^6, моль/м^2
1. … 7.	…

За одержаними даними будують графік ізотерми поверхневого натягу відкладаючи на осі ординат σ (Н/м), а на осі абсцис – концентрацію с (моль/дм³). За формою графічної залежності роблять висновок про поверхневу активність даної речовини. Для експериментальних точок визначають Δс і відповідні їм значення Δσ. Одержані значення Δσ/Δс та відповідні значення с підставляють в рівняння Гіббса (1.2) та обраховують величину адсорбції (Г). Будують графік залежності адсорбції (Г · 10⁶ , моль/м²) – концентрація (Δс, моль/дм³). Роблять висновок про залежність між величиною адсорбції та концентрацією речовини.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЮ

1. Наведіть методи експериментального дослідження визначення величини поверхневого натягу. Обґрунтуйте межі застосування кожного із методів.

2. У чому полягає суть методу Ребіндера для вимірювання поверхневого натягу?

3. Від яких чинників залежить адсорбція на межі поділу рідина-газ?

4. Як будують ізотерму поверхневого натягу і що за нею визначають?

5. Для яких випадків використовують рівняння адсорбції Гіббса?

ЗАНЯТТЯ №2

Тема: Явища змочування та адсорбція на межі розділу тверде тіло – рідина (Т-Р). Адсорбенти, їх класифікація та застосування. Адсорбція оцтової кислоти на вугіллі.

Актуальність: Явища, які відбуваються на межі поділу фаз змочування, адгезія, адсорбція, мають велике значення для прогресу хімічних та біологічних наук і зокрема фармації і медицини. Їх вивчення необхідне для технології ліків (виробництво, очищення, вибір умов збереження лікарських засобів та лікарських форм), для з’ясування механізмів життєво важливих біохімічних реакцій, у тому числі явищ, які відбуваються у живих організмах при введенні лікарських речовин.

Навчальні цілі:

Знати:

- визначення понять адгезія, когезія. Кількісні характеристики когезії і адгезії;

- явище змочування, крайовий кут змочування, закон Юнга;

- взаємозв’язок роботи адгезії з крайовим кутом, рівняння Дюпре – Юнга, розтікання рідин на твердих поверхнях;

- теплота змочування та адсорбції;

- основні рівняння ізотерм адсорбції із розчинів;

- фактори, що впливають на величину адсорбції розчинених речовин.

Вміти:

- готувати розчини заданих концентрацій шляхом розбавлення;

- визначити адсорбцію ацетатної кислоти на вугіллі;

- будувати ізотерму адсорбції і знаходити константи рівняння Фрейндліха.

Дата добавления: 2014-11-29