WWW.DIS.KONFLIB.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 
<< HOME
Научная библиотека
CONTACTS

Pages:     || 2 | 3 |

«Утверждаю Декан ХТФ _ В.М.Погребенков _2009 г. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ. РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ИССЛЕДУЕМОГО ПАВ ИССЛЕДОВАНИЕ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ В РАСТВОРАХ ...»

-- [ Страница 1 ] --

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего

профессионального образования

«ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Утверждаю

Декан ХТФ

_ В.М.Погребенков

«_»2009 г.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ.

РАСЧЕТ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК

ИССЛЕДУЕМОГО ПАВ

ИССЛЕДОВАНИЕ МИЦЕЛЛООБРАЗОВАНИЯ

В РАСТВОРАХ КОЛЛОИДНЫХ ПАВ

Методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия» для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД Составители: Михеева Е.В., Анисимова Л.С.

Издательство Томского политехнического университета Томск УДК 541.1(075) Определение поверхностного натяжения. Расчет молекулярных характеристик исследуемого ПАВ. Исследование мицеллообразования в растворах коллоидных ПАВ: методические указания к выполнению лабораторных работ по дисциплинам «Поверхностные явления и дисперсные системы» и «Коллоидная химия», для студентов ХТФ, ФТФ, ЭЛТИ, ИГНД. /Сост. Е.В. Михеева, Л.С.Анисимова. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. – 24 с.

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию методическим семинаром кафедры физической и аналитической химии ХТФ «»2009 г.

Зав. кафедрой ФАХ доктор хим. наук, профессор А.А. Бакибаев Председатель учебно-методической комиссии ХТФ Н.В. Ушева Рецензент Кандидат химических наук, доцент кафедры ФАХ Н.П. Пикула © Михеева Е.В., Анисимова Л.С., составление, © Составление. Томский политехнический университет, © Оформление. Издательство Томского политехнического университета, План коллоквиума по теме «Поверхностное натяжение.

Адсорбция на границе раствор - газ»

1. Поверхностное натяжение. Физический смысл поверхностного натяжения. Термодинамическое определение поверхностного натяжения. Единицы измерения поверхностного натяжения.

2. Влияние различных факторов на величину поверхностного натяжения: химической природы вещества, температуры, давления, природы граничащих фаз, природы и концентрации растворенного вещества.

3. Методы определения поверхностного натяжения: метод наибольшего давления пузырька газа; сталагмометрический метод;

метод поднятия жидкости в капилляре.

4. Фундаментальное уравнение адсорбции Гиббса, его анализ.

Поверхностно – активные и поверхностно – инактивные вещества.

5. Уравнение Шишковского. Физический смысл констант в уравнении Шишковского.

6. Строение адсорбционного слоя на границе раствор – газ. Расчет гиббсовской адсорбции из изотермы поверхностного натяжения.

Применение уравнения изотермы Ленгмюра к адсорбции на границе раствор - газ. Расчет молекулярных характеристик ПАВ.

7. Поверхностная активность. Правило Дюкло – Траубе. Границы применимости правила Дюкло – Траубе. Работа адсорбции.

8. Мицеллообразование в растворах коллоидных ПАВ.

Критическая концентрация мицеллообразования.

Список литературы 1. Фролов Ю.Г. Курс коллоидной химии. Поверхностные явления и дисперсные системы. – М.: Химия, 1989. – С.25-29, 45-52, 184-188.

2. Фридрихсберг Д.А. Курс коллоидной химии. – СПб: Химия, 1995. – С.55-59, 79-98.

3. Воюцкий С.С. Курс коллоидной химии. – М.: Химия, 1976. – С.114-132.

4. Зимон А.Д., Лещенко Н.Ф. Коллоидная химия. – М.: Химия, 1995. – С. 29-36, 79-93.

5. Карбаинова С.Н., Пикула Н.П., Анисимова Л.С., Катюхин В.Е., Романенко С.В. Поверхностные явления и дисперсные системы. – Томск: Изд.ТПУ, 2000. – С. 17-27, 51-56.

Поверхностное натяжение ( ) – работа изотермического обратимого процесса, затраченная на образование единицы площади поверхности раздела фаз, или эквивалентная ей свободная энергия, приходящаяся на единицу поверхности.

тангенциально (параллельно) к поверхности и приходящаяся на единицу длины периметра, ограничивающего эту поверхность.

Поверхностное натяжение - частная производная от любого термодинамического потенциала по площади межфазной поверхности при постоянных соответствующих параметрах и в отсутствие электрического и других видов взаимодействий:

Наиболее часто поверхностное натяжение выражают через производную от энергии Гиббса, так как экспериментальные условия постоянства Т и р легко осуществимы экспериментально:

Единицы измерения поверхностного натяжения Энергетическому и силовому определению поверхностного натяжения соответствует энергетическая и силовая единица измерения. Энергетической единицей является Дж/м2, силовой – Н/м. Энергетическое и силовое выражение поверхностного натяжения эквивалентны, и численная величина совпадает в обеих размерностях.

Так для воды при 298 К:

Одна размерность легко выводится из другой:

Методы определения поверхностного натяжения Для определения поверхностного натяжения на границе раздела жидкость-газ используют, в основном, статические (метод капиллярного поднятия) и динамические методы (метод Ребиндера, метод счета капель, метод отрыва кольца, метод пластинки Вильгельми и др.). Рассмотрим краткую характеристику этих методов.



Метод наибольшего давления образования газовых Метод основан на измерении давления, при котором происходит отрыв пузырька газа (воздуха), выдуваемого в жидкость через капилляр. При медленном продавливании пузырька из капилляра в жидкость в нем возникает избыточное внутреннее давление р, которое согласно закону Лапласа определяется поверхностным натяжением и кривизной поверхности пузырька r :

Рис.1. Изменение радиуса кривизны поверхности пузырька rR избыточное давление внутри пузырька достигает максимального значения р max. Это давление соответствует внешнему давлению в капилляре. Для дальнейшего увеличения размера пузырька не требуется повышения внешнего давления, поскольку с ростом пузырька внутреннее давление в нем в соответствии с уравнением Лапласа уменьшается. В результате воздух, находящийся в трубке, устремляется к сформировавшемуся пузырьку и приводит к его отрыву от капилляра.

Для избегания трудностей, связанных с измерением радиуса кривизны r поверхностное натяжение исследуемой жидкости или раствора ( X ) определяют относительным способом: находят наибольшее давление пузырька газа в дистиллированной воде ( р H O ) и в исследуемом растворе ( р Х ).Расчет поверхностного натяжения исследуемого раствора проводят, измеряя разности высот манометрической жидкости в воде ( hH O ) и в исследуемом растворе ( hX ):

H при данной температуре находят в справочнике или таблице 4.

Сталагмометрический метод (метод счета капель) Метод не очень точен, но исключительно прост. Определение поверхностного натяжения проводят посредством счета капель, образующихся при вытекании определенного объема жидкости из сталагмометра. Метод основан на положении: при вытекании жидкости из капилляра сталагмометра вес образующейся капли (Р) в момент отрыва капли равен силе (F), стремящейся удержать каплю.

Сила, стремящаяся удержать каплю, пропорциональна поверхностному натяжению ( ) вытекающей из капилляра жидкости:

где: R – радиус капилляра.

Вес образующейся капли связан с числом капель уравнением:

где: - поверхностное натяжение жидкости, – плотность жидкости, g – ускорение свободного падания, V – объем сталагмометра, n – число капель. Так как V – масса жидкости в сталагмометре, то V g - вес жидкости в сталагмометре.

Отсюда, поверхностное натяжение жидкости будет равно:

Чтобы исключить характеристики сталагмометра, подсчитывают число капель исследуемой (nХ) и стандартной жидкостей ( n0 ). В качестве стандартной жидкости обычно используют дистиллированную воду, поверхностное натяжение которой известно ( 0 ). Тогда:

Метод капиллярного поднятия жидкости При погружении капилляра в жидкость уровень жидкости, смачивающей стенки капилляра, выше чем ее аналогичный уровень в широком сосуде. Причем уровень жидкости в капилляре тем выше, чем меньше радиус капилляра. Если жидкость не смачивает стенки капилляра, то жидкость в капилляре будет опускаться.

Высоту капиллярного поднятия (опускания) жидкости в капилляре рассчитывают по уравнению Жюрена:

где: - поверхностное натяжение жидкости - плотность жидкости, g - ускорение свободного падания, R - радиус капилляра.

Отсюда поверхностное натяжение жидкости будет равно:

Влияние природы и концентрации растворенного вещества на поверхностное натяжение. Свойства ПАВ и ПИВ Поверхностное натяжение растворов отличается от поверхностного натяжения чистого растворителя 0. Зависимость от концентрации растворенного вещества при Т=const называют изотермой поверхностного натяжения.

Для водных растворов различают несколько типов изотерм поверхностного натяжения (рис.2).

Рис. 2. Изотермы поверхностного натяжения: 1, 2 – ПИВ; 3 – ПАВ, 1. Первый тип изотерм поверхностного натяжения образуют поверхностно-инактивные вещества (ПИВ), растворение которых слегка повышает (кривая 1, рис.2) величину поверхностного натяжения.

ПИВ обладают поверхностным натяжением, большим чем поверхностное натяжение чистого растворителя: 0 ПИВ.

ПИВ хорошо растворимы в растворителе и более полярны, чем чистый растворитель.

ПИВ – электролиты (кислоты, щелочи, соли) и ионизирующиеся вещества, у которых неполярная часть молекулы отсутствует или очень мала (муравьиная и аминоуксусная кислоты).

2. Второй тип изотерм образуют поверхностно – инактивные (неактивные) вещества (ПИВ или ПНВ), растворение которых практически не изменяет поверхностного натяжения растворителя (кривая 2, рис.2), такие вещества равномерно распределяются между поверхностным слоем и объемом растворителя – это сахара, молекулы которых не диссоциируют на ионы и содержат большое количество полярных групп (фруктоза, сахароза).

3. Третий тип изотерм образуют поверхностно-активные вещества (ПАВ), снижающие при растворении поверхностное натяжение (кривая 3, рис.2).

ПАВ обладают поверхностным натяжением меньшим, чем поверхностное натяжение чистого растворителя: 0 ПАВ..

ПАВ сравнительно малорастворимы.

ПАВ менее полярны, чем растворитель.

ПАВ – органические соединения, имеющие полярные функциональные группы. Молекулы ПАВ имеют дифильное строение, т.е. состоят из гидрофильной (полярная группа) и гидрофобной (углеводородная цепь, радикал) группировок. В качестве полярных групп могут выступать:

-OH, -COOH, -CNS, -NH2,, -NO, -CHO, -SO2H и др.

4. Четвертый тип изотерм (кривая 4, рис.2) образуют мицеллообразующие (коллоидные) ПАВ. Их молекулы содержат большой гидрофобный радикал и сильно гидратирующуюся полярную группу. В растворах таких соединений при некоторой небольшой концентрации, называемой критической концентрацией мицеллообразования (ККМ), самопроизвольно образуются агрегаты из ориентированных молекул – мицеллы. Мицеллы почти не снижают поверхностного натяжения раствора, которое определяется, главным образом, индивидуальными молекулами ПАВ. Этим объясняется резкое понижение в области концентраций до ККМ и почти постоянная величина при мицеллообразовании.



Pages:     || 2 | 3 |
 

Похожие работы:

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования НАЦИОНАЛЬНЫЙ МИНЕРАЛЬНО-СЫРЬЕВОЙ УНИВЕРСИТЕТ ГОРНЫЙ УТВЕРЖДАЮ Проректор по научной работе профессор В.Л. ТРУШКО ПРОГРАММА ВСТУПИТЕЛЬНОГО ИСПЫТАНИЯ ПО СПЕЦИАЛЬНОЙ ДИСЦИПЛИНЕ ГЕОХИМИЯ, ГЕОХИМИЧЕСКИЕ МЕТОДЫ ПОИСКОВ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХ, соответствующей направленности (профилю) направления подготовки научно-педагогических кадров в аспирантуре...»

«Утверждаю Главный государственный санитарный врач Российской Федерации Г.Г.ОНИЩЕНКО 7 февраля 1999 года Дата введения - 5 апреля 1999 года 2.1.7. ПОЧВА, ОЧИСТКА НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ, БЫТОВЫЕ И ПРОМЫШЛЕННЫЕ ОТХОДЫ, САНИТАРНАЯ ОХРАНА ПОЧВЫ ГИГИЕНИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КАЧЕСТВА ПОЧВЫ НАСЕЛЕННЫХ МЕСТ HYGIENIC EVALUATION OF SOIL IN RESIDENTIAL AREAS МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ МУ 2.1.7.730- 1. Методические указания разработаны: НИИ экологии человека и гигиены окружающей среды им. А.Н. Сысина РАМН (Н.В. Русаков, Н.И....»

«1 Хронические вирусные заболевания печени НИИ ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКОЙ МЕДИЦИНЫ Росздрава Научно – производственная фирма “ЛИТЕХ” МГУ им. М.В. Ломоносова, Кафедра терапии Факультета фундаментальной медицины Центральная клиническая больница Медицинского Центра УД Президента РФ (отд. гастроэнтерологии) Ильина Е.Н., Фомина Е.Е., Артемов Е.К., Говорун В.М., Иваников И.О., Сюткин В.Е. ХРОНИЧЕСКИЕ ВИРУСНЫЕ ЗАБОЛЕВАНИЯ ПЕЧЕНИ (методическое пособие для врачей) МОСКВА 2001 г. СОДЕРЖАНИЕ Введение Определение....»

«Методические указания к подготовке и оформлению лабораторных работ по ФХМА для студентов курса ФПТЛ (V семестр) 2. Лабораторные работы по электрохимическим методам анализа (электрохимия) 5. Определение содержания натрия в таблетках терпингидрата методом прямой потенциометрии. 6. Определение содержания хлороводородной и борной кислот при их совместном присутствии методом потенциометрического титрования. 7. Определение содержания иода и иодида калия в фармацевтических препаратах методом...»

«ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ Факультет естественных наук ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ФОРМУЛЫ ХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ Методическое пособие Новосибирск 2009 1 Методическое пособие содержит основные определения и формулы, вводимые в курсе химической кинетики, а также дополнительный материал. Терминология дана в соответствии с рекомендациями IUPAC 1996 года. Основные термины сопровождаются их англоязычными аналогами. Предназначено для студентов 3-го курса...»

«Министерство образования и науки Российской Федерации Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановский государственный химико-технологический университет Кафедра Промышленной экологии Тростин А.Н. Лабораторная работа: Определение концентрации растворов фотокалориметрическим методом. Методические указания к выполнению лабораторного практикума Иваново 2011 Назначение колориметра фотоэлектрический концентрационный КФК-2МП Колориметр фотоэлектрический...»

«Г.И. Зебрев ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ КРЕМНИЕВОЙ НАНОЭЛЕКТРОНИКИ Учебное пособие Москва БИНОМ. Лаборатория знаний 2011 Оглавление Фрагмент книги ОГЛАВЛЕНИЕ Предисловие.............................................. 3 Базисные физические уравнения.................... Глава 1. 5 1.1. Предмет наноэлектроники........................... 5 1.2. Пространственные масштабы наноэлектроники......... 1.3. Общая...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Ивановская государственная текстильная академия Кафедра химии КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ по органической химии для самостоятельной работы студентов I курса Иваново 2004 Методические указания содержат индивидуальные домашние задания по темам Углеводороды, Кислородсодержащие органические соединения, Углеводы и амины и предназначены студентам I курса. Методические...»

«Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования КУБАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ УТВЕРЖДАЮ: Декан факультетов агрохимии и почвоведения, защиты растений доцентИ.А. Лебедовский 2013г. ИММУНИТЕТ РАСТЕНИЙ наименование дисциплины 110203.65 – Защита растений Профиль подготовки – Защита растений Бакалавры Форма обучения очная Краснодар СОДЕРЖАНИЕ РАБОЧАЯ ПРОГРАММА 1. Цели и задачи дисциплины 2. Требования к уровню освоения...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра химии УТВЕРЖДЕНО протокол № 10 методической комиссии Агрономического факультета от 26 июня 2006г. заочного факультета для выполнения лабораторных работ по дисциплине Химические регуляторы роста и их применение (для студентов очной, заочной и дистанционной форм обучения) Рекомендуется учебно-методической...»




 
© 2013 www.dis.konflib.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.