Тема: Изотерма поверхностного натяжения и адсорбции изоамилового спирта на твердом адсорбенте

Цель работы: Научиться сталагмометрическим методом (метод счета капель) определять поверхностное натяжение. Изучить зависимость поверхностного натяжения ПАВ и адсорбции на границе раздела раствор-воздух от концентрации ПАВ.

П риборы, оборудование и реактивы: сталагмометр, колбы на 50 мл, воронки, бюретки на 25 мл, фильтровальная бумага, навески активированного угля по 1 г, изоамилового спирта следующих концентраций: 0,005М; 0,01М; 0,02М; 0,1М.

Для определения поверхностного натяжения применяется прибор сталагмометр. Он представляет собой стеклянную трубку с расширением в середине, сверху и снизу которого имеется 2 метки. Нижняя часть прибора заканчивается капиллярным отверстием, через которое вытекает жидкость по каплям.

Прибор хрупкий! Обращайтесь осторожно! Перед работой тщательно помойте мундштук водой и промокните кусочком бумажной салфетки!

Рис. Сталагмометр

Порядок выполнения работы:

1. Промойте сталагмометр дистиллированной водой. Для этого опустите в стакан с водой нижнюю часть прибора и при помощи резиновой груши засосите воду выше верхней метки, затем грушу снимите. После этого дайте воде стечь, остатки ее выдуйте из прибора с помощью груши. Стакан промойте, налейте в него до метки дистиллированной воды и снова засосите ее в прибор как описано выше. Зажмите трубку рукой и медленно выпускайте воду из прибора. Как только мениск жидкости достигнет верхней метки, разожмите руку и начинайте считать капли свободно вытекающей жидкости. Закончите счет, когда мениск жидкости достигнет нижней метки. Повторите опыт 3 раза и рассчитайте среднее число капель.

После определения числа капель воды, таким же образом определите число капель изоамилового спирта следующих концентраций:

0,005 М; 0,01 М; 0,02 М; 0,1 М.

2. По данным эксперимента рассчитайте поверхностное натяжение изоамилового спирта для всех концентраций по формуле:

,

где  – поверхностное натяжение изомилового спирта, Н/м;

_о – поверхностное натяжение воды, Н/м (значение взять из приложения);

n_o – число капель воды;

n – число капель изоамилового спирта.

3. Для каждой концентрации изоамилового спирта рассчитайте величину адсорбции (Г) по уравнению Гиббса:

; практически: , где

Г – величина поверхностной адсорбции, моль/м²;

 - изменение поверхностного натяжения, соответствующее изменению концентрации;

с – молярная концентрация растворенного вещества, моль/л;

 – поверхностное натяжение, Н/м;

Т – абсолютная температура, K;

R – газовая постоянная, 8,314 Дж/К·моль.

Данные опыта и результаты расчетов занесите в таблицу:

Таблица

4. Постройте изотерму поверхностного натяжения изоамилового спирта, отражающий зависимость поверхностного натяжения от концентрации. На оси абсцисс откложите концентрацию с (моль/л), а на оси ординат – величину поверхностного натяжения (). За начало координат по оси y следует взять не ноль, а наименьшее значение поверхностного натяжения, полученного в опыте.

5. Постройте изотерму адсорбции изоамилового спирта, откладывая на оси ординат величину поверхностной адсорбции (Г), моль/м², а на оси абсцисс – концентрацию (с), моль/л.

6. Исходя из изотерм поверхностного натяжения и адсорбции, сделайте вывод о зависимости поверхностного натяжения и адсорбции от концентрации ПАВ.