Экспериментальная часть

Определение поверхностного натяжения в работе производится мето­дом максимального давления в пузырьке. Для сферического пузырька ΔP=P₂ – P₁=2σ/r, где P₂ и P₁ – давление в пузырьке и давление жидкости вокруг пузырька. При выдувании пузырька газа из капилляра в жидкость (ΔP увеличивается) радиус кривизны пузырька газа r (рис.8) сначала убывает, достигая максимального значения (рис.8в), равного радиусу капилляра R, а затем r резко возрастает (ΔP падает), и пузырек отрывается. При максимальном значении ΔP выполняется условие

ΔP= P₂ – P₁=2σ/R (29)

Таким образом, измерив максимальное ΔP, можно определить

поверхностное натяжение на границе раствор – насыщенный пар. Поскольку радиус капилляра точно измерить технически трудно, то удобнее сначала измерить ΔP для жидкости с известным поверхностным натяжением, например, воды, и найти R. Записав (29) для воды и исследуемого раствора и разделив эти 2 уравнения, получим расчетную формулу для поверхностного натяжения раствора

(30)

Порядок проведения работы

1.Аспиратор 3 (рис. 9) наполняют водой и под него подставляют емкость 1. В начале опыта жидкость в обоих коленах манометра 7 должна находиться на одинаковом уровне.

2.В сосуд 6 наливают дистиллированную воду. Вставляют пробку 4 и устанавливают трубку 5 так, чтобы капиллярный конец ее оказался незначительно ниже (0,5 мм) поверхности раствора в сосуде 6. Капиллярный кончик должен иметь ровные острые края.

3.Открывают кран 2 аспиратора 3 настолько, чтобы через капилляр трубки 5 пузырьки воздуха вырывались со скоростью примерно 6-10 пузырьков в минуту. При такой скорости на поверхности пузырька успевает установиться адсорбционное равновесие. Когда установится адсорбционное равновесие. Когда установится такая скорость, производят по манометру 7 не менее трех отсчетов макси­мальной разности уровней. Максимальная разность достигается в момент отрыва пузырька. Закрывают кран.

Рис.9 установка для измерения поверхностного натяжения растворов методом максимального давления в газовом пузырьке (по методу Ребиндера)

4 Вычислят среднее значение ΔP. По формуле (29) вычисляют постоянную капилляра трубки 5. Для воды σ=72,75+0,15(20-t)эрг/см², t – температура в ⁰С

Выливают воду из сосуда 6, высушивают (или ополаскивают не большим количеством исследуемого раствора) его и трубочку 5. Наливают в сосуд 6 вместо воды исследуемый раствор и проводят операции, описанные в пунктах 1-3. Вычисляют среднее значение APj, а затем п формуле (30) - величину поверхностного натяжения для исследуемого раствора.

По опытным данным строят график в координатах σ – концентрация (рис.10) и графически вычисляют значения Г₂⁽¹⁾ следующим образом. К кривой σ=f(C₂) в разных точка строят касательные и продолжают их до пересечения с осью ординат. Через точки, в которых построены касательные , проводят прямые , параллельные оси абсцисс, так же до пересечения их с осью ординат. Согласно построению

Отсюда и .

Таким образом вычисляют значения Г₂⁽¹⁾ при нескольких концентрациях строят график зависимости Г₂⁽¹⁾ от концентрации (рис.10), т.е. получают изотерму адсорбции.

Делают вывод о поверхностной активности растворенного вещества.

Работа 6

ИЗУЧЕНИЕ РАСТВОРИМОСТИ В ТРЕХКОМПОНЕНТНОЙ СИСТЕМЕ

Теоретическое введение

Состав трехкомпопентной системы удобно изображать, пользуясь тре­угольником Гиббса-Розебома (рис. 11). Вершины равностороннего тре­угольника отвечают содержанию в системе 100% каждого из компо­нентов А, В и С, т.е. соответствуют чистым веществам. На сторонах треугольника откладываются составы бинарных систем: А+В на сторо­не АВ, А+С на стороне АС, В+С на стороне ВС.

Метод определения состава основан на следующем свойстве равностороннего треугольника: сумма длин перпендикуляров, опущенных из любой точки внутри треугольника на его стороны, есть величина постоянная и равна высоте этого треугольника. Если принять, что длина всей высоты треугольника отвечает 100 мольным (весовым, объем­ным) процентам, то состав тройной системы можно выразить с помо­щью длин вышеупомянутых перпендикуляров. При этом содержанию данного компонента будет отвечать длина перпендикуляра, опущенно­го на сторону, противоположную вершине треугольника, соответст­вующей чистому компоненту. Например, точка Р отвечает составу: 20% компонента А (отрезок аР), 40% компонента В (отрезок ЬР) и 40% компонента С (отрезок сР). Для удобства на треугольник наносится сетка из трех групп прямых линий. Прямые каждой группы проведены перпендикулярно соответствующей высоте и делят эту высоту на оп­ределенное (в соответствии с требуемой точностью) число равных частей.

При изучении трехкомпонентных систем широко используется следующее свойство треугольников. Отрезок, соединяющий вершину треугольника с противоположной стороной, отвечает смесям, в кото­рых отношение концентраций двух компонентов остается неизменным. Из этого свойства следует, что при постепенном прибавлении компо­нента С состав образующейся смеси перемещается по прямой FC в направлении вершины (указано стрелкой). Наоборот, если из смеси уда­лять компонент С путем кристаллизации или испарения, то состав сис­темы будет изменяться по прямой CF в направлении от вершины.

Цель работы: ознакомиться с полной и частичной растворимостью жидкостей друг в друге, с появлением порога нерастворимости, с явле­нием ретроградной растворимости.