ЛАБОРАТОРНА РОБОТА 2 АДСОРБЦІЯ НА МЕЖІ РІДИНА - ГАЗ

Мета роботи: ознайомлення з методом визначення поверхневого натягу розчину - методом максимального тиску в бульбашці газу, проскакує через рідину; дослідження залежності поверхневого натягу від концентрації поверхнево-активної речовини (ПАР) для трьох серій розчинів; вивчення адсорбції ПАР на межі рідина - повітря; обчислення деяких характеристик адсорбції.

Завдання: побудувати ізотерми поверхневого натягу розчинів ПАР і перевірити виконання правила Дюкло - Траубе; по изотерме поверхневого натягу для розчину одного ПАР (за завданням викладача) розрахувати і побудувати ізотерми адсорбції (в прямих і зворотних осях); знайти значення граничної адсорбції і розрахувати характеристики адсорбционного мономолекулярного шару - «посадочний майданчик» і довжину молекули ПАР.

Прилади й матеріали: установка для вимірювання поверхневого натягу методом максимального тиску в бульбашці, термометр, колба для приготування розчинів на 500 мл, мірні колби на 50 мл - 5 шт., Хімічні склянки. Реактиви: С3Н7ОН - 0,5 М; С4Н9ОН - 0,5 М; С5Н11ОН - 0,5 М; дистильована вода.

Порядок виконання роботи

  • 1. Визначити температуру підготовленої для досвіду води і записати се в протокол.
  • 2. Визначити константу капіляра (див. Опис експериментального визначення поверхневого натягу на с. 44-45).
  • 3. В мірні колби № 1 і № 2 відміряти але 50 мл вихідного розчину одного з спиртів.
  • 4. Розчини менших концентрацій необхідно готувати розведенням. Рекомендується така послідовність. Вилити вихідний розчин з мірної колби № 2 в колбу з написом «Для приготування розчинів». Заповнити дистильованою водою мірні колби № 2 - № 5. Воду з колби № 2 перелити в колбу «Для приготування розчинів», перемішати і відібрати в мірну колбу № 2 за допомогою чистого стаканчика 50 мл отриманого розчину. У колбу «Для приготування розчинів» вилити воду з мірної колби № 3, перемішати і залити в неї вже розведений розчин. Також вчинити з водою з мірних колб № 4 і № 5. У результаті в мірних колбах виявляться розчини з концентраціями в діапазоні від 0,5 до 0,03125 М.
  • 5. Всі подані на стор. 44-45 дії з підготовки робочого судини до роботи і вимірам тиску газу в бульбашці поширюються на роботу з будь-якими рідинами. При вимірюванні поверхневого натягу в серії отриманих розчинів визначення треба починати з найбільш розведеного розчину. Так можна уникнути зміни концентрації розчинів через присутність залишків розчинів великих концентрацій. Навіть невеликі зміни концентрації розчину можуть значно вплинути на вимірювану величину поверхневого натягу. Записати отримані дані по величині тиску в бульбашці для першого розчину в табл. 2.6.

Вивчення адсорбції на межі рідина - газ

Таблиця 2.6

розчин

з , М

Р , мм

ГУ »

мДж / м 2

Z , мДж / м 2

Г , кмоль / м 2

с / Г

Пропіло- вий спирт

З 3 Н 7 ОН

0,03125

0,25

0,5

Бутіло- вий спирт С4Н90Н

0,03125

0,25

0,5

Амнло- вий спирт

З $ НцОН

0,03125

0,25

0,5

6. При переході від розчину одного ПАР на серію розчинів іншого ПАР необхідно ретельно промивати посудину і капіляр водою, а також весь посуд, що використовується для приготування розбавлених розчинів. Промивання проводити до тих пір, поки показання манометра НЕ будуть з- про тветствовать показаннями для води, отриманим на початку работи._

Чистота використовуваної посуд при приготуванні розчинів розведенням має визначальне значення для отримання вірних результатів

7. Після приготування серії розчинів другого і третього ПАР послідовно наливаючи в робочий посудину розчини спиртів визначити тиск, при якому проскакує пухирець повітря через поверхню рас

творити. Отримані дані по величині тиску в бульбашці для кожного розчину занести в табл. 2.6.

Експериментальні дані уявити викладачеві.

8. Виконання завдання необхідно починати з побудови ізотерм поверхневого натягу трьох спиртів. Для цього обчислити поверхневий натяг розчинів при температурі дослідів за формулою (2.5).

При знаходженні константи капіляра поверхневий натяг води можна брати з табл. 2.2 або розраховувати, використовуючи температурну залежність поверхневого натягу

Якщо графіки виконуються вручну, робити їх потрібно в одному полі, тобто на одному шматку міліметрового паперу. При виборі масштабу концентрації від нульової точки на абсциссе відкладається відрізок 10-12 см, який відповідає концентрації розчину 0,5 М. Наступні концентрації будуть відповідати лівим половинкам вихідного відрізка. При виборі масштабу поверхневого натягу відлік на осі ординат можна починати з ~ 30 мДж / м, відкладаючи по 2-5 см на кожні 10 мДж / м "аж до 80 мДж / м".

На комп'ютері масштабування виконується автоматично, тому після побудови графіка рекомендується продовжити роботу і для одного з графіків (за вказівкою викладача) підібрати рівняння ізотерми. При необхідності знайти кілька рівнянь для окремих ділянок кривої з метою подальшого диференціювання ізотерми як мінімум в п'яти точках.

За отриманими ізотермам можна визначити поверхневу активність спиртів. Для цього необхідно провести дотичні до початковій ділянці ізотерм і доводять їх до перетину з осями графіка.

Визначити в масштабі відповідних осей відрізки, що відсікаються дотичній на абсциссе і ординате, і обчислити поверхневу активність спиртів по відношенню відрізка на ординате до відрізка на абсциссе (рис. 2.34).

Ізотерми поверхневого натягу для спиртів - гомологів

Мал. 2.34. Ізотерми поверхневого натягу для спиртів - гомологів:

  • 1 - пропіловий спирт; 2 - бутиловий спирт;
  • 3 - аміловий спирт

Розрахувати відношення поверхневої активності сусідніх гомологів і порівняти з теоретичним правилом Дюкло - Траубе:

Для обчислення адсорбції потрібно вибрати як мінімум п'ять точок і провести до них дотичні, доводячи до перетину з ординатою. Провести горизонталі через обрані точки до перетину з ординатою (рис. 2.25). Визначити відрізки Z і записати їх значення в табл. 2.6. за-

Q

вершити заповнення таблиці обчисленням адсорбції Г і відносини -. При розрахунку адсорбції але формулою використовувати значення газо

виття постійної рівним

За величиною адсорбції при відомих концентраціях побудувати ізотерми адсорбції. Ставлення с / Г потрібно використовувати для побудови графіка в спрямлених осях с / Г = / (с), з якого по тангенсу кута нахилу прямої до осі абсцис визначити у 7 "^ і обчислити значення граничної адсорбції Г ^.

Розрахувати характеристики адсорбционного мономолскулярного шару - площа молекули ( «посадочний майданчик») і довжину молекули ПАР за формулами 2.11 і 2.12, використовуючи довідкові значення (табл. 2.7).

За отриманими даними можна зробити висновок про орієнтацію молекул ПАР в адсорціонном шарі. Для цього потрібно порівняти отримане значення «посадочного майданчика» молекули з відомим з літератури (дод. Е). Побічно розташування молекул ПАР в поверхневому шарі характеризує ізогерма адсорбції. За експериментальними даними зазвичай виходить нелінійний ділянку ізотерми без виходу на плато. На изотерме адсорбції помститися значення граничної адсорбції, знайдене методом випрямлення, і порівняти найбільше з отриманих значень адсорбції з відомим значенням Г. Ступінь відхилення буде пропорційна заповнювання поверхні молекулами ПАР. Визначити значення граничної адсорбції можна екстраполюванні ізотерми до деякої концентрації d (з - " d), при якій відбувається насичення поверхневого моношару.

Молекулярна маса і щільність використовуваних спиртів

Таблиця 2 .7

спирт

М, кг

Щільність р , кг / м 3 при температурі

288 К

295 К

303 К

пропіловий

0,06009

807,5

804,4

801,5

бутиловий

0,07404

813,3

808,6

802,0

аміловий

0,08810

812,9

807,3

801,7

Звіт повинен завершуватися аналізом отриманих результатів і висновком.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >