Главная страница | Контакты | Случайная страница Автомобили Астрономия Биология География Дом и сад Другие языки Другое Информатика История Культура Литература Логика Математика Медицина Металлургия Механика Образование Охрана труда Педагогика Политика Право Психология Религия Риторика Социология Спорт Строительство Технология Туризм Физика Философия Финансы Химия Черчение Экология Экономика Электроника

Практическая часть. Простейшим прибором для определения поверхностного натяжения растворов является сталагмометр Траубе.

Простейшим прибором для определения поверхностного натяжения растворов является сталагмометр Траубе.

Он состоит из стеклянной трубки, которая имеет расширение наподобие пипетки и заканчивается капилляром с плоско пришлифованным концом. Сверху и снизу расширения прибор имеет две метки, ограничивающие определенный объем.. Если дать какой-либо жидкости вытекать из такой трубки, то она, не обладая поверхностным натяжением у отверстия, стала бы вытекать прямой струей. Однако благодаря поверхностному натяжению, жидкость сначала собирается в каплю, которая отрывается, как только ее вес превышает силу, удерживающую ее на конце капилляра.

Таким образом, если сосчитать число капель, полученных при вытекании определенного объема жидкости, то это число, очевидно, является мерой поверхностного натяжения данной жидкости. Чем больше отдельная капля и чем меньше, следовательно, число капель, на которое распадается данный объем, тем больше поверхностное натяжение. Следовательно, при сравнении с числом капель чистой воды увеличение числа капель будет означать понижение поверхностного натяжения, уменьшение – повышение его.

Практически расчет капель производится следующим образом, Сталагмометр устанавливают вертикально, всасывают воду выше метки, заставляют воду вытекать по каплям и считают число капель, приходящееся на объем жидкости, заключенный между указанными метками. Отсчеты повторяют три раза, разница между отдельными отсчетами не должна превышать одну каплю.

Пример обозначения:

n_о – число капель для воды;

n – число капель для испытуемой жидкости;

d – удельный вес испытуемой жидкости;

- поверхностное натяжение на границе «испытуемая жидкость – воздух»;

- поверхностное натяжение на границе «вода – воздух» равно 72,75*10^-7Дж/см².

Тогда =

Эту формулу легко можно вывести на основании простых рассуждений. Вес отрывающейся капли пропорционален силе поверхностного натяжения, удерживающего каплю, т.е.

где r – радиус отверстия сталагмометра

С другой стороны, вес одной капли

,

где V – объем жидкости в сталагмометре;

d – плотность жидкости;

n - число капель жидкости в объеме V;

g – ускорение силы тяжести.

Для воды и испытуемой жидкости в одном и том же сталагмометре имеем

где d₀ - плотность воды.

Для разбавленных растворов d₀ – 1 г/см³ (табл.1).

Требуется:

1) исследовать поверхностное натяжение уксусной кислоты в воде;

2) вычислить степень адсорбции уксусной кислоты на поверхности воды;

.

Таблица 1

Зависимость поверхностного натяжения от температуры

t, 0C		t, 0C
	73.49		72.44
	73.34		72.28
	73.19		72.13
	73.05		71.97
	72.90		71.18
	72.79		70.38
	72.59		69.56

Концентрация уксусной кислоты 0,5; 0,25; 0,125; 0,0625 моль/литр. Для расчета использовать адсорбционное уравнение Гиббса

.

Провести определение числа капель и записать табл.2 в тетрадь.

Таблица 2

Зависимость числа капель от концентраций

С₁ = 0,5; lg C₁ =; ;

С₂ = 0,25; lg C₂ =; ;

С₃ = 0,125; lg C₃ =; ;

С₄ = 0,05; lg C₄ =; ;

Определить из графика зависимости от lg C, значение касательных в точках, соответствующих C _i (график на миллиметровке приложить к отчету). Дальнейший ход расчета для всех концентраций вести по следующему примеру:

Пусть С = 0,3 моль/литр;

Г = 26 / 5,6*10¹⁰ моль/см² = 4,7*10^-10 моль/см² = 2,8*10^-2 молекул А^0-2;

Г^-1 = 36 А^{0 2} (на одну молекулу).

В одном моле содержится 6*10²³ молекул (число Авогадро). И так для всех концентраций.

Определить Г^-1 среднее, т.е. среднюю площадь, занимаемую одной молекулой уксусной кислоты.

Объяснить отчет.

Вопросы для подготовки

1. В чем ошибочность термина «поверхностное натяжение»? Какова размерность ?

2. Опишите возможные методы определения поверхностного натяжения.

3. Каково практическое применение расчета ?

4. В чем заключается связь с процессом адсорбции?

5. Зависимость поверхностного натяжения от температуры.

6. Термодинамика поверхностных явлений.

7. Влияние изменения величины поверхности на химическое равновесие.

8. Давление насыщенного пара над малыми каплями.

9. Влияние степени дисперсности на растворимость.

10. Метастабильные состояния и возникновения новых фаз.