- •Кафедра охэт
- •Лабораторная работа №2
- •По предмету “Физическая и коллоидная химия”
- •Поверхностное натяжение жидкостей. Парахор.
- •Теоретическая часть. Межмолекулярные взаимодействия.
- •Поверхностное натяжение жидкости.
- •Методы определения поверхностного натяжения.
- •Парахор.
- •Практическая часть.
- •Определениеповерхностного натяжения жидкостей.
- •Расчетные и справочные значения ср и н0с, 298 исследуемых веществ.
Парахор.
Между поверхностным натяжением, плотностями жидкости и пара, находящимися в равновесии при данной температуре, установлена зависимость
= К (dЖdП) 4,
где dЖи dП– плотности жидкости и насыщенного пара, г/см3;
К – коэффициент пропорциональности, зависящий от свойств вещества.
Приведенное уравнение можно представить в виде
1/4= К 1/4(dЖdП),
1/4
откуда К 1/4=.
dЖdП
Умножим обе части равенства на молярную массу вещества М и получим
М . 1/4
М К 1/4== П.
dЖdП
При температурах и давлениях, далеких от критических, dЖdП,
М . 1/4кг 1/4 . м 3/4
П = ,, (4)
dЖс 1/2 . кмоль
где П – парахор, который можно определить экспериментально.
Парахор является эмпирической функцией, выражающей связь между молярной массой, плотностью и поверхностным натяжением ассоциированной индивидуальной жидкости. Он используется для исследования строения молекул органических веществ.
Парахор не зависит от температуры, чувствителен к изменениям в структуре молекулы, в природе химической связи, обладает свойством аддитивности, то есть парахор молекулы равен сумме парахоров атомов, связей и циклов:
П = ni Пi аТ+mj П j CВ +l kП k Ц, (5)
где П i аТ, П j СВ, П k Ц– парахоры атомов, кратных связей, циклов, которые приведены в справочной литературе (таблица 1);
n, m, l – число атомов, связей, циклов.
Таблица 1 – Инкременты парахора
Атомы |
П |
Атомы |
П |
Связь, строение |
П |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
Н |
17,1 |
Sb |
660 |
ионная |
1,6 |
К |
110 |
O |
20 |
ковалентная |
|
Са |
68 |
S |
48,2 |
простая |
0 |
С |
4,8 |
Se |
62,5 |
двойная |
23,2 |
Si |
25 |
F |
25,7 |
тройная |
46,6 |
N |
12,5 |
Cl |
54,3 |
кольца: |
|
P |
37,7 |
|
|
3-членные |
16,7 |
As |
50,1 |
|
|
4-членные |
11,6 |
Br |
68 |
|
|
5-членные |
8,5 |
I |
91 |
|
|
6-членные |
6,1 |
Сравнивая экспериментальные значения парахора с рассчитанными по правилу аддитивности, можно судить об истинности предполагаемого строения молекул.
Существуют эмпирические уравнения, связывающие величину парахора с физическими константами веществ (с молярной рефракцией, с критическими объемом, давлением, температурой). Эти уравнения позволяют рассчитать физические константы, по парахору. Можно по эмпирической формуле вычислить критическую температуру
Ткр.
= а b lg П , (6)
Ткип.
где Ткри Ткип– критическая температура и температура кипения органического вещества, К.
а и b – константы гомологических рядов (приведены в справочниках, таблица 2).
Таблица 2 – Константы а и b в уравнении вычисления Ткр.
Класс соединений |
а |
b |
max отличие от истинных значений в % |
Насыщенные углеводороды |
2,501 |
0,4176 |
2,2 |
Алифатические кетоны, альдегиды, карбоновые кислоты |
2,301 |
0,3548 |
4,4 |
Алифатические алкоголи и ангидриды |
1,783 |
0,1479 |
2,6 |
При использовании парахора для изучения строения молекул существуют некоторые его особенности и отличия от молярной рефракции, которые позволяют рассматривать эти методы как взаимодополняющие.
Эти различия следующие:
1) парахор имеет только один инкремент двойной связи независимо от вида атомов, ею связанных. Так, парахор связей C=C, С=О, С=N одинаков. То же относится и инкременту тройной связи, который одинаков для связей СС, СN и т. д;
2) сопряжение связей не влияет на парахор;
3) инкремент тройной связи вдвое больше инкремента двойной связи.