Колоидная химия. RABOTA_15-_коллоидная химия. Поверхностное натяжение и поверхностная активность поверхностноактивных веществ. Адсорбция на границе раздела жидкости и воздуха

• Название: Поверхностное натяжение и поверхностная активность поверхностноактивных веществ. Адсорбция на границе раздела жидкости и воздуха
• Анкор: Колоидная химия
• Дата: 14.07.2022
• Размер: 86.11 Kb.
• Имя файла: RABOTA_15-_коллоидная химия.docx
• Тип: Методические рекомендации; #630827

РАБОТА 15. Поверхностное натяжение и поверхностная активность поверхностно-активных веществ. Адсорбция на границе раздела жидкости и воздуха

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. 
   Беляев А.П., Кучук В.И. Физическая и коллоидная химия: Учебник /Под общей ред. А.П. Беляева – М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2012. - 752 с. Главы 20.1-20.4, 21.1- 21.3.
   
2. 
   Физическая и коллоидная химия. Практикум. / Под ред. Беляева А.П. – М.: ГЭОТАР-МЕДИА, 2012, 350с.
   
3. 
   Кучук В.И. Методические рекомендации к изучению курса коллоидной химии. Типовые задачи и контрольные задания для самостоятельной работы. СПб.: из-во СПХФА, 2014, 176с.
   

Дополнительная:

1. 
   Методические рекомендации кафедры
   

ЦЕЛИ РАБОТЫ

1. 
   Построить изотерму поверхностного натяжения, предварительно измерив поверхностное натяжение серии растворов ПАВ.
   
2. 
   Рассчитать поверхностную активность ПАВ и коэффициент Траубе (обменявшись параметрами для сравнения с бригадой, выполняющей работу с гомологом, отличающимся на СН₂ группу)
   
3. 
   Построить изотерму адсорбции ПАВ, определить константы уравнения адсорбции Ленгмюра.
   
4. 
   Получить уравнение Ленгмюра и сделать вывод о его применении
   
5. 
   Рассчитать размеры молекулы ПАВ
   

ОБОРУДОВАНИЕ И РЕАКТИВЫ

Прибор для измерения поверхностного натяжения (тензиометр Дю Нуи), исходный раствор ПАВ (по варианту задания), 2 бюретки на 50 мл для исходного концентрированного раствора ПАВ и дистиллированной воды (находятся в лабораторном зале); чашка Петри; стальное колечко; 6 стаканов вместимостью 100 мл (выдаются лаборантом).
РИСУНОК УСТАНОВКИ


ПОРЯДОК ВЫПОЛЕНИЯ РАБОТЫ

№п/п	Описание действия (вписывает студент, согласно [2] )
1
2
3
4
5
6

ОСНОВНЫЕ ФОРМУЛЫ

Формула	Пояснение студента (смысл входящих величин, применение)

ВАРИАНТ ЗАДАНИЯ И КОНТРОЛЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

№ варианта, дата	Подпись преподавателя (контроль выполнения работы)	Подпись лаборанта (контроль рабочего места)

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

А) Построение изотермы поверхностного натяжения

Таблица 15.1

Концентрация ПАВ, % (вещество)	Угол закручивания , φ					Поверхностное натяжение , ·103 Дж/м2
	1	2	3	среднее
Н2О					72,75*
с1= (min)
с2=
с3=
с4=
с5=
с6= (max)

* при 25⁰С(298К), при других температурах –см. Приложение

Пример расчета σ при с = _____

σ=

Рис.15.1 Изотерма поверхностного натяжения водного раствора________________(1) и водного раствора _________________(2) при _______⁰С (_______К)




Примечание: Изотерма поверхностного натяжения второго гомолога строится по данным другой бригады

Гомолог	Поверхностная активность	Коэффициент Траубе
Поверхностная активность__________________ (вещество)
Поверхностная активность__________________ (вещество)

Б) Построение изотермы адсорбции

Таблица 15.2

№	с,%	·103, Дж/м2	 с	·103	сср	Г·106, моль/м2	1/с	1/Г·10-6
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	0	Н2О=
				1	сср(1)=	Г1
2	с1	1=
				2	сср(2)	Г2
3	с2	2=
4
5
6
7

Примечание: Данные столбцов 8 и 9 заполняются только после построения изотермы адсорбции (рис.2) по точкам, полученным по усредненной кривой адсорбции

Пример расчета Г при : сср = _____ =_______

Г=

Рис.15.2 Изотерма адсорбции водного раствора _____________при ___⁰С

(вещество)

(____К)
Р ис.15.3 Определение констант уравнения Ленгмюра графическим методом для адсорбции____________ из водного раствора при ____⁰С (____К)

(вещество)




Расчетные значения:

параметр	Г∞	К	S0	
Значение (ед. изм.)

ВЫВОДЫ ИЗ РАБОТЫ (см. цели)

№п/п

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. 
   Что называют поверхностным натяжением? Какова его раз­мерность при силовом и энергетическом выражениях?
   
2. 
   Что называют поверхностной активностью? Какие вещества являются поверхностно-активными?
   
3. 
   Какое строение имеют мо­лекулы ПАВ? Почему их называют дифильными?
   
4. 
   Какая зависимость называется изотермой поверхностного натяжения?
   
5. 
   Какое уравнение используют для расчета адсорбции из изотермы поверхностного натяжения? Как рассчитать адсорбцию по изотерме поверхностного натяжения?
   
6. 
   Что называют адсорбцией? Что означают понятия: положи­тельная адсорбция, отрицательная адсорбция? Чем определяется предел адсорбции?
   
7. 
   Каков физико-химический смысл констант уравнения Ленгмюра?
   
8. 
   Как найти константы уравнения Ленгмюра?
   
9. 
   Почему по величине предельной адсорбции на границе раздела жидкость-газ можно рассчитать размеры молекулы?
   

КОНТРОЛЬНОЕ ЗАДАНИЕ (Выполняется на практическом занятии)

(Выполняется согласно разделам методического пособия В.И. Кучук «Методические рекомендации к изучению курса коллоидной химии. Типовые задачи и контрольные задания для самостоятельной работы.» СПб.: из-во СПХФА, 2014.)

Задание №_____ (на выбор преподавателя 1.1-1.20)

Краткое условие
Решение
Ответ
Контрольные вопросы (из условия задания)		Ответ
1.
2.

ТЕСТОВЫЕ ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. 
   Что называется поверхностным натяжением:
   

а) работа образования единицы площади поверхности , Дж/м²;

б) энергия взаимодействия двух поверхностей G, Дж;

в) внутреннее давление, соответствующее взаимодействию молекул внутри объема р, Па

г) сила, действующая между двумя слоями текущей жидкости и создающая сопротивление течению h, Па.с;

д) работа переноса 1 моль вещества из объема в поверхностный слой G, Дж/моль.

2. 
   Увеличение площади границы раздела фаз при дроблении приводит к:
   

а) росту поверхностного натяжения;

б) увеличению удельной поверхности S_уд;

в) падению электрохимического потенциала;

г) повышению температуры;

д) сжатию ДЭС

3. 
   Какая величина характеризует поверхностную активность ПАВ?
   

а ) G = ·S ; б)  = dG^s/dS; в) Г = Kp^1/n; г) 90⁰    180⁰; д) g = -d /dс

4. 
   Поверхностно-активные вещества вызывают:
   

а) изменение цвета коллоидного раствора;

б) уменьшение поверхностного натяжения;

в) увеличение поверхностного натяжения;

г) коагуляцию лиофобных дисперсных систем;

д) рост стоимости препарата

5. 
   Какое из двух веществ - бутиловый или пропиловый спирт - обладают большей поверхностной активностью:
   а) пропиловый спирт;
   б) их поверхностная активность отрицательная;
   в) одинаковая поверхностная активность;
   

г) бутиловый спирт;

д) поверхностной активностью не обладают

6. 
   Какие вещества называются поверхностно-инактивными (ПИВ):
   а) понижающие поверхностное натяжение с ростом концентрации в растворе;
   

б) увеличивающие растворимость препаратов;
в) повышающие агрегативную устойчивость эмульсий;

г) улучшающие вкус;
в) повышающие поверхностное натяжение с ростом концентрации в растворе

7. 
   Адсорбентом называется:
   а) вещество, которое адсорбируется;
   

б) вещество, повышающее поверхностное натяжение;
в) то вещество, на поверхности которого идет адсорбция;

г) стабилизатор пен;
д) катализатор

8. 
   Изотерма монослойной адсорбции по Ленгмюру выглядит следующим образом:
   

Г Г  η Г









с V с р c

а) б) в) г) д)
ПРИЛОЖЕНИЕ

Таблица 15.3. Поверхностное натяжение воды на границе с воздухом

t0, C	103Дж/м2
18	73,05
20	72,75
24	72,18

Таблица 15.4. Молярные массы и плотности спиртов

Константы	пропанол	бутанол	пентанол	изобутанол	изопентанол
Молярная масса, г/моль	60	76	88	76	88
Плотность (), г/м3	8·105	8,1·105	8,14·105	8,03·105	8,12·105

ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ

№ вар.	спирт
1	пропанол
2	бутанол
3	пентанол