Определение поверхностного натяжения раствора1. Лабораторная работа 1 Цель работы
 Скачать 62.69 Kb.
|
1 2
10 мл исследуемой воды (в том числе и носик) и закройте кран сталагмометра. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| t опыта | Плотность ст, кг/м3 | Объем воды V, мл | Количество капель n, шт. | Поверхностное натяжение ст, мДж/м2 | Постоянная сталагмометра k | |||||
| 1 | 2 | 3 | среднее | |||||||
| ... | 1000 | 1 | n1 | n2 | n3 | nст | | ... | ||
Величину поверхностного натяжения воды используйте на основе уравнения 7 или данных таблицы 1 в зависимости от температуры опыта.
Постоянная капилляра рассчитывается по формуле (6):
Далее приступают к измерению поверхностного натяжения исследуемых растворов по той же методике.
6. Наберите в бюретку (сталагмометр) 10 мл исследуемого раствора (в том числе и носик) и закройте кран сталагмометра.
7. По секундомеру установите скорость истечения жидкости 15 – 20 капель в минуту (лучше 6 – 12).
8. При установившейся скорости каплепадения раствора из сталагмометра в стаканчик измерьте число капель n, приходящихся на 1 мл истекающего раствора. Считайте число капель, входящих в 1 мл раствора. Опыт повторите трижды.
9. Результаты измерения числа капель исследуемой жидкости запишите в табл. 3.
Таблица 3. Результаты исследования зависимости σ от концентрации
| Температура опыта t = … оС | Постоянная сталагмометра k = ….., Дж/(м2·кг) | |||||||||||
| № опыта | Концентрация раствора с, моль/л | Плотность раствора ρ, г/мл | Объём раствора V, мл | Количество капель n, шт. | Масса одной капли mк, мг | Поверхностное натяжение σ, Дж/м2 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | Среднее | | | |||||||
| 1 | | | 1 | | | | | | | |||
| 2 | | | 1 | | | | | | | |||
| 3 | | | 1 | | | | | | | |||
| 4 | | | 1 | | | | | | | |||
10. Повторите измерения при той же постоянной температуре, но при разной концентрации исследуемого раствора. Используйте растворы, приготовленные в начале занятия путём разбавления вдвое. Измерение поверхностного натяжения растворов ПАВ разной концентрации начинают с самой маленькой концентрации. Перед отбором капель бюретку каждый раз промывают исследуемым раствором.
Каждое измерение массы капли повторяют не менее трех раз и рассчитывают среднее значение поверхностного натяжения раствора данной концентрации ПАВ. Занесите полученные данные в табл. 3.
Для расчёта поверхностного натяжения исследуемых растворов используйте формулу(5) : σ = kmкапли и данные табл. 3.
Массу капель рассчитывают по уравнению:
На основании полученных данных постройте график зависимости поверхностного натяжения от концентрации σ = f(с). Кривая (изотерма) зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ начинается из точки на оси ординат, отвечающей поверхностному натяжению воды при температуре эксперимента, и постепенно ниспадает с возрастанием концентрации раствора поверхностно-активного вещества. По графику σ = f(с)можно вычислить величину адсорбции для любой концентрации и, следовательно, построить изотерму адсорбции Г = f (с). (Построение графиков и обсуждение полученных результатов удобнее провести после изучения темы «Адсорбция»).
2. Измерение поверхностного натяжения взвешиванием
Измерение поверхностного натяжения исследуемого раствора взвешиванием проводят следующим образом. (Перед началом работы для удаления загрязнений из капилляра сталагмометрическую трубку несколько раз промывают хромовой смесью и водой).
1) На аналитических весах взвешивают три небольших сухих бюкса или стаканчика (примерно, на 15 – 25 мл) и записывают результат.
2) Заливают в бюретку (предварительно тщательно вымытую) 10 мл дистиллированной воды.
3) С помощью крана устанавливают постоянную скорость истечения исследуемого раствора (примерно, 1 капля за 5 – 10 секунд).
4) При установившемся каплепадении по очереди в каждый из трёх сухих и предварительно взвешенных бюксов (колб) отобрать от 30 до 40 капель воды, после чего кран закрыть. Число капель n записать в таблицу.
5) Взвесить каждый из бюксов с водой и рассчитать массу одной капли (mкапли) в каждом из них.
6) Постоянную капилляра определяют по известному поверхностному натяжению дистиллированной воды, например, равному
= 72,7 мДж/м2 при 20оС, и массе одной капли воды mкапли:
Величина k зависит от диаметра и материала капилляра, его чистоты и температуры опыта. Поэтому при расчёте kпо общей формуле:
следует учитывать температуру воды и использовать соответствующее значение поверхностного натяжения. Величину поверхностного натяжения воды в зависимости от температуры опыта используйте на основе уравнения 7 или данных таблицы 1.Измерение k повторить не менее трёх раз и рассчитать среднее значение.
Таблица 4. Результаты исследования поверхностного натяжения воды.
| № | Температура, С | Масса сухого бюкса, г | Масса бюкса с водой, г | Число капель, n | Масса 1 капли воды, г | средняя mкапли | Постоянная сталагмометра k |
| 1 | | m1º | m1¹ | | | | |
| 2 | | m2º | m2¹ | | | ||
| 3 | | m3º | m3¹ | | |
Аналогичным образом определяют поверхностное натяжение приготовленных растворов ПАВ заданной концентрации (начиная с самой маленькой концентрации). Перед отбором капель бюретку каждый раз промывают исследуемым раствором.
Каждое измерение массы капли повторяют не менее трех раз и рассчитывают среднее значение поверхностного натяжения раствора данной концентрации ПАВ.
Поверхностное натяжение определяют по формуле:
σ = kmкапли
где k – постоянная капилляра, которая зависит от диаметра капилляра и материала капилляра, его чистоты.
Таблица 3. Результаты исследования зависимости σ от концентрации
| Температура опыта t = … оС | Постоянная сталагмометра k = ….., Дж/(м2·кг) | ||||||||||
| № опыта | Концентрация р-ра с, моль/л | Объём раствора V, мл | Количество капель n, шт. | Масса капли mк, мг | Поверхностное натяжение σ, Дж/м2 | ||||||
| 1 | 2 | 3 | Среднее | | | ||||||
| 1 | | 1 | | | | | | | |||
| 2 | | 1 | | | | | | | |||
| 3 | | 1 | | | | | | | |||
| 4 | | 1 | | | | | | | |||
На основании полученных данных постройте график зависимости поверхностного натяжения от концентрации σ = f(с). Кривая (изотерма) зависимости поверхностного натяжения от концентрации ПАВ начинается из точки на оси ординат, отвечающей поверхностному натяжению воды при температуре эксперимента, и постепенно ниспадает с возрастанием концентрации раствора поверхностно-активного вещества. По графику σ = f(с)можно вычислить величину адсорбции для любой концентрации и, следовательно, построить изотерму адсорбции Г = f (с). (Построение графиков и обсуждение полученных результатов удобнее провести после изучения темы «Адсорбция».
1 2