ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАК. КОЛХИМ. Практикум по коллоиднойхими и саранск Издательство Мордовского университета 2007 удк 541. 18
 Скачать 0.79 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ 1. Что называется поверхностным натяжением? На чем основано определение величины поверхностного натяжения сталагмометрическим методом? 2. Какие вещества называются ПАВ? В чем заключается механизм понижения поверхностного натяжения растворов молекулами ПАВ? 3. Какие уравнения описывают зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ от их концентрации? При каких условиях они применимы? 4. Объясните дифильность молекул ПАВ. Как ориентируются в поверхностном слое молекулы ПАВ при их растворении в воде? Изобразите схему поверхностного слоя раствора уксусной кислоты на границе раздела уголь – вода. 5. Сформулируйте правило Дюкло – Траубе и поясните его физический смысл. При каком строении поверхностных пленок соблюдается это правило? 6. Что называется поверхностной активностью вещества? Во сколько раз поверхностная активность уксусной кислоты больше или меньше поверхностной активности капроновой кислоты при условии равенства концентраций их разбавленных водных растворов? 7. Имеются растворы пропионовой, уксусной, капроновой и масляной кислот в толуоле. Расположите растворы данных кислот в порядке уменьшения их поверхностной активности. 8. В каких случаях величина поверхностной активности зависит: от природы полярной группы молекулы ПАВ; от природы и размеров неполярной части молекулы ПАВ? 9. Поверхностное натяжение 0,5 М водного раствора пропионовой кислоты при 298 К равно 55,6 мДж/м2, а для воды – 71,96 мДж/м2. Рассчитайте поверхностную активность и величину адсорбции пропионовой кислоты на границе раздела раствор – воздух. 10. Одна молекула стеарата натрия (мыло) занимает площадь 2,310–19 м2. Сколько молекул мыла разместятся в мономолекулярном слое на поверхности воды, налитой в сосуд диаметром 12 см. Изобразите схему ориентации данных молекул ПАВ на поверхности раздела раствор – воздух. Р А Б О Т А № 3 Определение удельной поверхности угля ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ При введении в раствор поверхностно-активного вещества твердых адсорбентов молекулы ПАВ адсорбируются на поверхности раздела твердое тело – раствор. Использование адсорбентов с большой удельной поверхностью Sуд (например, активированных углей) приводит к столь значительной адсорбции, что изменение концентрации ПАВ в растворе можно определить аналитически. Величину удельной адсорбции А на поверхности раздела твердое тело раствор вычисляют по разности концентраций раствора до адсорбции (С0) и после адсорбции (С) по формуле  , (3.1)где V – объем раствора, л; m – масса адсорбента, кг. Концентрацию растворенного вещества в растворе в результате адсорбции можно определить различными методами. Чаще всего для этого используют измерение поверхностного натяжения раствора ПАВ до и после его адсорбции на твердом пористом адсорбенте. Для нахождения величины равновесной концентрации (С) строят зависимости поверхностного натяжения от концентрации раствора до адсорбции (кривая 1) и после адсорбции (кривая 2) (рис. 8), при этом значения σ, полученные после адсорбции, откладывают как функцию от исходных концентраций.  Р и с. 8. Зависимость поверхностного натяжения растворов ПАВ до (1) и после адсорбции (2) от концентрации раствора Для нахождения разности (С0 – С) на кривой 2 выбирают ряд точек, соответствующих разным значениям поверхностного натяжения (не менее 5 точек). Проведя через эти точки прямые, параллельные оси абсцисс, до пересечения с кривой 1, находят разность между исходной и равновесной концентрациями (С0 – С). Затем по формуле (3.1) рассчитывают соответствующие им значения удельной адсорбции А. Величину предельной адсорбции на поверхности раздела твердое тело – жидкость А∞, т–ж определяют, как и в случае адсорбции на границе раздела жидкость – газ, решив графически уравнение Ленгмюра (2.6) (рис. 9).  Р и с. 9. Графическое решение уравнения Ленгмюра Значение предельной адсорбции на поверхности раздела твердое тело – жидкость А∞, т–ж применяют для расчета величины удельной поверхности Sуд твердых адсорбентов. Удельная поверхность Sуд является важнейшей характеристикой адсорбентов, определяющей их адсорбционную способность. Она представляет собой общую поверхность единицы массы адсорбента, т.е.  , (3.2)где Sобщ – общая поверхность адсорбента, м2. Определив экспериментально А∞, т–ж для какого-либо ПАВ и зная площадь, занимаемую одной его молекулой S0, можно вычислить величину Sуд по формуле  . (3.3)Величину S0 чаще всего находят по значению предельной адсорбции этого же ПАВ на границе раздела жидкость – газ по формуле  . (3.4)Решая совместно уравнения (3.3) и (3.4), получают еще одну формулу для расчета величины удельной поверхности:  . (3.5)ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ |