Лабораторные работы и задачи по коллоидной химии - Фролов Ю. Г.
Скачать (прямая ссылка):
Поворачивают левый барабан 2 (от себя) и регистрируют положение стрелки 3 в момент отрыва кольца от поверхности жидкости.
Для каждого раствора проводят три измерения и берут среднее значение силы /\ Поверхностное натяжение рассчитывают по формуле (1.35). Коэффициент & находят по данным измерения силы отрыва кольца для стандартной жидкости с известным поверхностным натяжением.
ц\ Сталагмометрический метод. Определение поверхностного н4тяжения этим методом заключается в измерении объема 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 ?7 уравновешивается силами поверхностного натяжения /\ Силы поверхностного натяжения действуют вдоль окружности шейки капли, и препятствуют ее отрыву. В момент отрыва можно считать, что
д = Т7 я* 2пгая
(1.36)
где г — внутренний радиус капилляра.
Обычно отрыв капель не происходит по линии внутреннего периметра капилляра сталагмометрической трубки радиусом г, а осуществляется в шейке капли, имеющей меньший радиус. Поэтому для точного
16
определения значения сгж.г в выражении (1.36)' величину г следует умножить на поправочный коэффициент [У, зависящий от радиуса и объема капли:
ч = Р = 2пуГСГх_г (1.37)
Вес капли чаще всего определяют следующим образом. Сталагмо-метрическую трубку заполняют исследуемой жидкостью определенного объема V и измеряют число капель п, вытекающих из данного объема. Вес капли рассчитывают по уравнению
= (1.38)
где р — плотность жидкости. —
I В связи со сложностью определения радиуса капилляра г и коэф-; фициента |3' поверхностное натяжение находят путем сравнения дан-| ных по истечению из сталагмометрической трубки исследуемой жидко-[ ста и жидкости с известным поверхностным натяжением. Значение аж-г ' рассчитывают по формуле
! РЯСТ
-ж-г -ст рстИ
где аС1, рст и «ст — значения а, р и п для стандартной жидкости.
(I. 39)
Число капель п и /гст можно регистрировать автоматически с помощью счетчика, установленного на сталагмометре. Рассчитывают среднее значение п числа капель из пяти измерений. Измерения проводят в условиях медленного формирования капель (примерно 1—3 капли в 1 мин), при этом скорость истечения жидкостей поддерживают постоянной. Перед началом работы для удаления загрязнений из капилляра сталагмометрическую трубку несколько раз промывают хромовой смесью и водой.
^ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
| Для проведения работы необходимы:
Прибор для определения поверхностного натяжения. } Термостат.
Пипетки емкостью 1 и 10 мл.
Исследуемая и стандартная (вода) жидкости.
| Измеряют поверхностное натяжение исследуемой жидкости при не-1 скольких значениях температуры (исследуемую жидкость, интервал 1 температур и метод определения аж_г указывает преподаватель). Пе-! ред измерениями проводят термостатирование жидкостей при каждом ! значении температуры.
; По данным измерений строят график зависимости вж.г — $(Т) и по • тангенсу угла наклона полученной прямой находят значение темпера-I турного коэффициента (1а/йТ. Для каждой температуры по уравнениям (1.8) и (1.9) рассчитывают ^ и и3 и делают вывод о влиянии | температуры на термодинамические параметры поверхностного слоя
;ЖИДКОСТИ.
\ ?1 Зак. 673 I/
Таблица 1.1. Экспериментальные и расчетные данные для вычисления полной поверхностной энергии жидкости
Температура, К Измеряемый параметр для расчета (F нли Ар) Поверхностное натяжение Дж/м2 Температурный коэффициент do/dT Теплота образования единицы поверхности qs, Дж/м2 Полная поверхностная энергия Us, Дж/м2
Результаты измерений оформляют в виде таблицы (см. табл. I. 1).
Работа 2. ИССЛЕДОВАНИЕ АДСОРБЦИИ НЕЭЛЕКТРОЛИТОВ ИЗ БИНАРНЫХ РАСТВОРОВ НА ТВЕРДЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ
Цель работы: определение гиббсовской (избыточной) адсорбции на твердом адсорбенте из бинарных растворов; расчет гиббсовской адсорбции компонентов раствора по изменению состава раствора при адсорбции; построение изотерм избыточных величин адсорбции и их анализ.
При адсорбции из разбавленных растворов можно принять, что активность растворителя не меняется. При адсорбции из концентрированных растворов следует учитывать адсорбцию и растворителя, и растворенного вещества.
Об адсорбции из раствора обычно судят по изменению его состава, который определяют до и после адсорбции одним из аналитических методов. В концентрированных растворах неэлектролитов концентрацию компонентов удобнее выражать в мольных долях х.
Если твердый адсорбент массой m приводится в контакт с раствором, содержащим по молей растворителя и растворенного вещества, то в результате адсорбции А\ молей компонента 1 (растворитель) и Л2 молей компонента 2 (растворенное вещество) будут находиться на поверхности. Здесь А\ и Л2 — моли, приходящиеся на единицу массы твердого сорбента. При равновесии в жидкой фазе остается п\ и п2 молей компонентов 1 и 2.
Тогда общее число молей в системе составит
по = «1 + «г + A\tn + A2m (1-40)
Введем обозначения: x0i и х02—мольные доли компонентов 1 и 2 до адсорбции, которые составят
