ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Для выполнения работы необходимы:
Автоматический тензиометр
Раствор анионактивного ПАВ (лаурилсульфата натрия С12Н25SO4Na, CПАВ=3,152 *10-3, плотность ПАВ rПАВ=1,01 г/см3, молекулярная масса МПАВ=288,38 г/моль)
Бюкс для раствора ПАВ
Шприц-дозатор
Мерный стакан на 100 мл.
Стеклянная палочка для перемешивания раствора
Фильтровальная бумага
Цель работы – определение поверхностного натяжения на границе жидкой и газообразной фаз и его изменение при добавках ПАВ. По полученным экспериментальным данных построить изотерму адсорбции Г =F(Cm) молекул ПАВ, рассчитать посадочную площадь одной молекулы ПАВ w и толщину h адсорбционного слоя ПАВ.
Для работы на тензиометре необходимо изучить конструкцию и порядок выполнения измерений (инструкция прилагается). Особенность прибора заключается в том, что после 4-х непрерывных измерений он зависает. Поэтому после 4-го измерения необходимо поднять измеряемую пластину над поверхностью жидкости и выключить прибор. Через 30 сек. включить прибор и продолжать измерения. Пластину от жидкости очищать не надо.
Прежде всего, в сухую стеклянную емкость прибора Vo необходимо налить 40 мл дистиллированной воды. В чистой воде измерить поверхностное натяжение s0 и занести данные в таблицу. Далее шприцом-дозатором набрать 1 мл раствора ПАВ из бюкса, опустить столик прибора как можно ниже (чтобы пластина прибора не мешала растворению ПАВ в жидкости) и не касаясь жидкости из шприца ввести ПАВ в стеклянную емкость. Стеклянной палочкой тщательно перемешать содержимое емкости и дать жидкости успокоиться. После этого закрыть шторки прибора и поднять столик вверх к пластине для измерения поверхностного натяжения. Затем вновь набирают шприцом-дозатором 1 мл раствора ПАВ из бюкса, вводят ПАВ в жидкость и повторяют операции по измерению поверхностного натяжения жидкости с ПАВ. Всего необходимо провести 10 измерений с возрастающей концентрацией ПАВ, при этом поверхностное натяжение si должно монотонно уменьшаться. Данные внести в таблицу.
Таблица
Экспериментальные данные измерения поверхностного натяжения
(температура опыта t = оC)
| Номер по порядку (n) | Накоп-ленный объем ПАВ, (DVi), мл | Теку-щая масса ПАВ, (mi), г | Текущая объем-ная концен-трация ПАВ, (Сv), г/л | Текущая молярная концен-трация ПАВ, (Сm), моль/л | Текущая адсобция ПАВ (Гi), моль/м2 | Поверх-ностное натяже-ние, (si), мН/м |
| s0 | ||||||
| si | ||||||
| … | … | |||||
| Г¥ | sinin |
По данным таблицы построить график изменения поверхностного натяжения от молярной концентрации Сm ПАВ. Вначале рассчитывается текущая масса ПАВ по формуле:
, (грамм).
Текущая объемная концентрация ПАВ рассчитывается по формуле:
(г/л).
Далее определяем молярную концентрацию ПАВ:
(моль/л).
Текущую адсорбцию Гi по Гиббсу определяем по формуле:
,
Перейдем к конечным разностям:
.
Так как Сo=0, то:
(моль/м2),
а максимальная адсорбция ПАВ составляет:
(моль/м2),
где R= 8,314 Дж/моль*К; Т= t оC+273,15 температура в градусах Кельвина.
Далее строим изотерму адсорбции Гi=F(Cm) молекул ПАВ, рассчитываем посадочную площадь одной молекулы ПАВ w и толщину адсорбционного слоя ПАВ h по формулам:
(м2 или А2),
1 А =10-10 м; Na- число Авогадро 6,02*1023 моль-1,
(м или А).
В качестве справочных данных: посадочная площадь одной молекулы азота составляет wN2 = 16,2 A2.
Вопросы к зачету.
1. Что такое адсорбция и десорбция?
2. Что такое поверхностная активность ПАВ?
3. Что такое изотерма адсорбции?
4. Адсорбция по Ленгмюру и Гиббсу?
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 5
