Определение поверхностного натяжения раствора1. Лабораторная работа 1 Цель работы

• Название: Лабораторная работа 1 Цель работы
• Анкор: Определение поверхностного натяжения раствора1
• Дата: 22.01.2020
• Размер: 62.69 Kb.
• Имя файла: Определение поверхностного натяжения раствора1.docx
• Тип: Лабораторная работа; #105296
• страница: 1 из 2

Лабораторная работа №1

Цель работы: Научиться определять поверхностное натяжение растворов поверхностно-активных веществ на границе вода – воздух либо методом счета капель либо взвешиванием (сталагмометрический метод измерения поверхностного натяжения). Экспериментально установить зависимость поверхностного натяжения от концентрации растворенного вещества (ПАВ), рассчитать и построить график зависимости адсорбции от концентрации, вычислить толщину адсорбционного слоя и площадь, занимаемую одной молекулой ПАВ.

Оборудование: Прибор для измерения поверхностного натяжения – сталагмометр в виде бюретки; лабораторные весы; 5-6 бюксов или стаканчиков ёмкостью 10 – 25 мл; 5-6 колб вместимостью 50 мл; 5-6 колб вместимостью 100 мл; 5-6 мерных колб вместимостью 100 мл; пипетка вместимостью 25 мл; растворы ПАВ.

Предварительно следует приготовить раствор необходимой концентрации из числа ПАВ указанных преподавателем. Затем из полученного раствора (№1) приготовить серию из 5 разбавленных растворов путём последовательного разбавления вдвое. Для этого в мерную колбу вместимостью 50 мл внести 25 мл раствора ПАВ концентрации №1 и довести его объём до 50 мл дистиллированной водой и тщательно перемешать. Из приготовленного таким образом раствора (№2) отобрать 25 мл раствора и перенести в другую мерную колбу на 50 мл, объём раствора опять довести до метки дистиллированной водой. Таким образом, готовят раствор №3, №4 и №5.

В данной работе по заданию преподавателя используется одна из двух методик сталагмометрического определения поверхностного натяжения, основанных либо на взвешивании, либо на счёте капель.

Сталагмометрический метод. Определение поверхностного натяжения этим методом заключается в измерении объёма или веса капли жидкости, медленно отрывающейся от кончика капилляра в нижнем конце сталагмометрической трубки. В основе метода лежит положение о том, что в момент отрыва сила тяжести капли q уравновешивается силами поверхностного натяжения F. Силы поверхностного натяжения действуют вдоль окружности шейки капли и препятствуют её отрыву. В момент отрыва можно считать, что

q = F ≈ 2πrσ_ж-г (1)

где r внутренний радиус капилляра.

Обычно отрыв капель не происходит по линии внутреннего периметра капилляра сталагмометрической трубки радиусом r, а осуществляется в шейке капли, имеющей меньший радиус. Поэтому для определения значения σ_ж-г в выражении (1) величину r следует умножить на поправочный коэффициент β́, зависящий от радиуса и объёма капли:

q = F ≈ 2π β́ rσ_ж-г (2)

Вес капли чаще всего определяют следующим образом. Сталагмометрическую трубку заполняют исследуемой жидкостью определённого объёма V и измеряют число капель n, вытекающих из данного объёма. Вес капли q рассчитывают по уравнению:

(3)

где ρ – плотность жидкости.

В связи со сложностью определения радиуса капилляра r и коэффициента β́ поверхностное натяжение находят путём сравнения данных по истечению из сталагмометрической трубки исследуемой жидкости и жидкости с известным поверхностным натяжением. Значение σ_ж-г рассчитывают по формуле

(4)

где σ_ст, ρ_ст и n_ст – значения σ, ρ и n для стандартной жидкости.

или

σ = km_капли (5)

где – постоянная капилляра, – масса капли (6)

У нас в качестве стандартной жидкости используется дистиллированная вода, у которой = 72,7 мДж/м² при 20^оС. Зависимость поверхностного натяжения от температуры (˚С) имеет вид:

σ₀ = 73,5 – 0,15(t – 15) дин/см (H/м). (7)

Таблица 1. Поверхностное натяжение воды σ
в контакте с воздухом в зависимости от температуры 0 - 100 ^oC

t, oC	0	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
σ, 10-3	75,6	74,9	74,2	72,8	71,2	69,6	67,9	66,2	64,4	62,6	60,8	58,9

При учёте всех поправок погрешность сталагмометрического метода не превышает 1%. Метод используется для измерения полустатического поверхностного натяжения при продолжительности образования капли 2–10 с.

Ход работы:

1) Собрать лабораторную установку, изображенную на рисунке 1.

Предварительно следует поупражняться в работе с бюреткой и провести работу по определению постоянной капилляра k. Для этого заливают в бюретку (предварительно тщательно вымытую) 3 мл дистиллированной воды. Носик бюретки удобнее всего заполнить с помощью резиновой груши отсасывая воздух через верхнее отверстие бюретки, при этом носик бюретки с открытым краном погрузить в стакан с исследуемым раствором. После этого с помощью крана устанавливают постоянную скорость истечения исследуемого раствора (лучше 6–12 капель в минуту).


Рис.1.Схема лабораторной установки
для измерения поверхностного натяжения:

1) воронка; 2) сталагмометр; 3) кран; 4) бюкс; 5) штатив.
При калибровке сталагмометра стандартной жидкостью (водой) используйте ту же методику, при помощи которой будете определять поверхностное натяжение исследуемых растворов.