1.Zestawiam wyniki pomiarów: |
|
|
|
|
|
|
|
tab1-zawiera zestawione wyniki pomiarów dokonanych za pomocą manometru |
|
|
|
|
|
|
|
objętość |
Różnica poziomów cieczy w manometrze[mm] |
|
|
|
|
|
|
roz.bazowego |
h1 |
h2 |
h3 |
h średnie |
|
|
|
0 |
76 |
78 |
77 |
77,00 |
|
|
|
5 |
71 |
71 |
69 |
70,33 |
|
|
|
10 |
63 |
63 |
62 |
62,67 |
|
|
|
15 |
59 |
60 |
61 |
60,00 |
|
|
|
20 |
55 |
56 |
55 |
55,33 |
|
|
|
25 |
53 |
54 |
53 |
53,33 |
|
|
|
30 |
50 |
49 |
51 |
50,00 |
|
|
|
35 |
47 |
48 |
46 |
47,00 |
|
|
|
50 |
42 |
42 |
42 |
42,00 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Cpocz= |
1mol/dm^3 |
|
|
|
|
|
|
t= |
22,3 C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.Obliczam stężenie związku powierzchniowo czynnego[mol/m^3] |
|
|
|
|
|
|
|
Stęzenia przygotowanych roztworów zpcz obliczam z wzoru |
|
|
C=Cmax*Vbaz/Vkol |
|
|
|
|
Cmax-stężenie roztworu bazowego[mol/m^3] |
|
|
|
|
|
|
|
Vbaz-uzyta objętość roztworu bazowego[cm^3] |
|
|
|
|
|
|
|
Vkol-objętość kolby w której przygotowaliśmy roztwory[cm^3] |
|
|
tab2-zawiera obliczone stężenia przygotowanych roztworów |
|
|
|
|
nr.roztworu |
objętość zużytegorb[cm^3] |
stężenie zpcz[mol/m^3] |
|
|
|
|
|
woda |
0 |
0 |
|
|
|
|
|
1 |
5 |
100 |
|
|
|
|
|
2 |
10 |
200 |
|
|
|
|
|
3 |
15 |
300 |
|
|
|
|
|
4 |
20 |
400 |
|
|
|
|
|
5 |
25 |
500 |
|
|
|
|
|
6 |
30 |
600 |
|
|
|
|
|
7 |
35 |
700 |
|
|
|
|
|
8 |
50 |
1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1mol/dm^3= |
1000mol/m^3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
v=5 |
C=5*1000/50 |
100 |
|
|
|
|
|
v=10 |
C=10*1000/50 |
200 |
|
|
|
|
|
v=15 |
C=15*1000/50 |
300 |
|
|
|
|
|
v=20 |
C=20*1000/50 |
400 |
|
|
|
|
|
v=25 |
C=25*1000/50 |
500 |
|
|
|
|
|
v=30 |
C=30*1000/50 |
600 |
|
|
|
|
|
v=35 |
C=35*1000/50 |
700 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3.Posługując się ekstrapolacją wyznaczam wartość napięcia powierzchniowego czystej wody w t=22.3 |
|
|
|
|
|
|
|
zakładam liniową zależność napięcia powierzchniowego w zakresie temperatur 22-23 |
|
|
|
|
|
|
|
T[C] |
nap powierzchniowe[N/m]*1000 |
|
|
|
|
|
|
22 |
72,44 |
|
|
|
|
|
|
23 |
72,28 |
|
|
|
|
|
|
22,3 |
72,39 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4.Obliczam napięcie powierzchniowe badanych roztworów wykorzystując następującą zależność:sx=swody22,3*(hx/hwody22,3) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
sx-napięcie powierzchniowe badanego roztworu[N/m] |
|
|
|
|
|
|
|
swody22,3-napięcie powierzchniowe wody w T=22,3 |
|
|
|
|
|
|
|
hx-różnica poziomów dla roztworu badanego[mm] |
|
|
|
|
|
|
|
hwoda22,3-róznica poziomów w manometrze dla wody destylowanej[mm] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
s1= |
72,39*(e7/77)= |
66,12 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s2= |
72,39*(e8/77)= |
58,91 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s3= |
72,39*(e9/77)= |
56,41 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s4= |
72,39*(e10/77)= |
52,02 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s5= |
72,39*(e11/77)= |
50,14 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s6= |
72,39*(e12/77)= |
47,01 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s7= |
72,39*(e13/77)= |
44,19 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
s8= |
72,39*(e14/77)= |
39,49 |
[N/m]*1000 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.Sprawdzam dla jakich stężeń spełniony jest warunek:1<<bC |
|
|
|
|
|
|
|
a)Równanie Szyszkowskiego przedstawia zależność między obniżeniem napięcia powierzchniowego (Ds) roztworu związku powierzchniowo czynnego(s) w stosunku do napięcia powierzchniowego czystego rozpuszczalnika(so)-(w naszym przypadku czystej wody destylowanej) a stężeniem związku powierzchniowo czynnego(C): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ds=so-s=aln(1+bC) |
|
|
|
|
|
|
gdzie:a i b są stałymi |
|
|
|
|
|
|
|
Przy dużych stężeniach substancji powierzchniowo czynnej (gdy iloczyn bC jest znacznie większy od jedności) w powyższym równaniu można zaniedbać jedność otrzymując w ten sposób uproszczone równanie o następującej postaci: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Ds=aln(bc) |
|
|
|
|
|
|
Po odpowiednim przekształceniu otrzymujemy równanie prostej: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
deltaO=LlnB+LlnC |
|
|
|
|
|
|
Z zapisu tego wynika,że przy dużych wartościach stężenia obniżenie napięcia powierzchniowego jest liniową funkcją logarytmu ze stężenia. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
przyjmując następujące oznaczenia: |
|
|
|
|
|
|
|
y=deltaO |
|
|
|
|
|
|
|
A=Lln(B) |
|
|
|
|
|
|
|
B=L |
|
|
|
|
|
|
|
x=ln( C) |
|
|
|
|
|
|
|
otrzymuję następującą postać równania: |
|
|
|
|
|
|
|
y=A+B*x |
|
|
|
|
|
|
|
b)obliczam wartości niezbędne do wykonania wykresu: |
|
|
|
|
|
|
|
tab3-zawiera obliczone wartości niezbędne do wykonania wykresu |
|
|
|
obniżenie napięcia pow |
|
|
|
stężenie |
lnC |
nr.roztworu |
nap. Powierzchniowe[N/m]*1000 |
w stos do czystej wody-deltaO |
|
|
|
0 |
---------------------------------------------- |
woda |
72,39 |
0 |
|
|
|
100 |
4,605 |
1 |
66,12 |
6,27 |
|
|
|
200 |
5,298 |
2 |
58,91 |
13,48 |
|
|
|
300 |
5,704 |
3 |
56,41 |
15,98 |
|
|
|
400 |
5,991 |
4 |
52,02 |
20,37 |
|
|
|
500 |
6,215 |
5 |
50,14 |
22,25 |
|
|
|
600 |
6,397 |
6 |
47,01 |
25,38 |
|
|
|
700 |
6,551 |
7 |
44,19 |
28,20 |
|
|
|
1000 |
6,908 |
8 |
39,49 |
32,90 |
|
|
|
c)wykonuję wykres deltas=f(lnC) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6)Z wykresu deltaO=f(lnC) łatwo zauważyć że 2pierwsze punkty odchylają się od linii trendu pozostałych punktów.Pozwala to przypuszczać,że przy stężeniach im odpowiadających iloczyn BC nie jest dostatecznie duży,wobec czego zaniedbanie jedności wrównaniu śzyszkowskiego dla tych punktów spowodowałoby znaczny błąd.Tak więc do obliczeń metodą najmniejszych kwadratów wykorzystam sześć ostatnich punktów |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a)obliczam współczynniki prostej |
|
|
|
|
|
|
|
tab4-zawiera wartości niezbędne do obliczenia współczynników równania prostej |
|
|
|
|
(lnC-srlnC)^2 |
lnC^2 |
lnC*deltaO |
ln(C ) |
deltaO |
lnC-srlnC |
deltaO-srdeltaO |
(lnC-srlnC)*(deltaO-srdeltaO) |
0,34868 |
32,533 |
0,09116 |
5,704 |
0,01598 |
-0,590 |
-0,00820 |
0,00484 |
0,09169 |
35,898 |
0,12204 |
5,991 |
0,02037 |
-0,303 |
-0,00381 |
0,00115 |
0,00635 |
38,621 |
0,13827 |
6,215 |
0,02225 |
-0,080 |
-0,00193 |
0,00015 |
0,01054 |
40,921 |
0,16238 |
6,397 |
0,02538 |
0,103 |
0,00120 |
0,00012 |
0,06595 |
42,917 |
0,18477 |
6,551 |
0,02820 |
0,257 |
0,00402 |
0,00103 |
0,37636 |
47,717 |
0,22730 |
6,908 |
0,03290 |
0,613 |
0,00872 |
0,00535 |
0,89957 |
238,607 |
0,92591 |
suma |
|
|
|
0,01266 |
|
|
|
37,766 |
|
|
|
|
|
|
|
srlnC= |
6,294 |
|
|
|
|
|
|
deltasr= |
0,0241822 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B= |
0,01407 |
|
|
|
|
|
|
A= |
-0,06438 |
|
|
|
|
|
|
b)obliczam współczynnik korelacji liniowej dla rozważanego zakresu |
|
|
|
|
|
|
|
tab5-zawiera wartości niezbędne do obliczenia r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lnC |
deltaOobser |
(deltaOobs-srdeltaOobs)^2 |
deltaOobliczone |
(delta obliczone-deltaOsrobli)^2 |
|
|
|
5,704 |
0,01598 |
0,00006724 |
0,01587 |
6,903E-05 |
|
|
|
5,991 |
0,02037 |
0,00001454 |
0,01992 |
1,815E-05 |
|
|
|
6,215 |
0,02225 |
0,00000373 |
0,02306 |
1,256E-06 |
|
|
|
6,397 |
0,02538 |
0,00000144 |
0,02563 |
2,087E-06 |
|
|
|
6,551 |
0,02820 |
0,00001617 |
0,02780 |
1,306E-05 |
|
|
|
6,908 |
0,03290 |
0,00007608 |
0,03281 |
7,452E-05 |
|
|
|
|
|
średnia |
0,0241822 |
------------------------------- |
|
|
|
|
suma |
0,00017921 |
|
1,781E-04 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r^2=sumrozobl/sumrozobser |
|
|
|
|
|
|
|
r^2= |
9,938E-01 |
|
|
|
|
|
|
r= |
0,9969 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6.Znając parametry prostej y=A+Bx dla prostoliniowego zakresu zależności deltao=f(lnC) łatwo mogę wyliczyć stałe równania Szyszkowskiego |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
alfa=B |
|
|
|
|
|
|
|
alfa= |
0,01407 |
[N/m] |
|
|
|
|
|
A=alfaln(beta) |
|
|
|
|
|
|
|
beta=exp[A/alfa) |
|
|
|
0,00121 |
|
|
|
beta= |
0,01030 |
[m^3/mol] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12,95 |
|
|
|
7.Obliczam teoretyczne wartości obniżenia napięcia powierzchniowego na podstawie r-nia Szyszkowskiego |
|
|
|
8,49 |
|
|
|
|
|
|
|
4,79 |
|
|
|
tab6-zawiera obliczone na podstawie równania Szyszkowskiego wartości obniżenia napiecia powierzchniowego |
|
|
|
3,56 |
|
|
|
oraz wyliczone wczesniej doswiadczalne obnizenie napiecia powierzchniowego w stosunku do czystej wody |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
stezenie |
lnc |
1+beta*C |
ln(1+beta*c) |
deltaOobliczone z r Sz |
delta wyzn dosw w stos do cz wody |
|
|
0 |
-------------- |
1 |
0 |
0 |
0 |
|
|
100 |
4,605 |
2,02995 |
0,70801 |
0,00996 |
0,00627 |
|
|
200 |
5,298 |
3,05991 |
1,11838 |
0,01574 |
0,01348 |
|
|
300 |
5,704 |
4,08986 |
1,40851 |
0,01982 |
0,01598 |
|
|
400 |
5,991 |
5,11981 |
1,63312 |
0,02298 |
0,02037 |
|
|
500 |
6,215 |
6,14976 |
1,81641 |
0,02556 |
0,02225 |
|
|
600 |
6,397 |
7,17972 |
1,97126 |
0,02774 |
0,02538 |
|
|
700 |
6,551 |
8,20967 |
2,10531 |
0,02962 |
0,02820 |
|
|
1000 |
6,908 |
11,29953 |
2,42476 |
0,03412 |
0,03290 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8.Obliczam stezenie subst pow czynnej w warstwie powierzchniowej roztworu |
|
|
z wzoru............ |
|
|
|
|
wyprowadzenie wzoru |
|
|
|
|
|
|
|
przeprowadzajac rozniczkowanie r-nia Szyszkowskiego po dC |
|
|
otrzymuje nastepujaca postac |
.............. |
|
|
|
|
podstawiam teraz prawa strone otrzymanego r-nia do r-nia izotermy adsorpcji Gibbsa,które ma nastepujaca postac..... |
|
|
|
|
|
|
W wyniku czego uzyskuje prosta zaleznosc za pomoca ktorej obliczam stezenie substancji powierzchniowo czynnej w warstwie powierzchniowej |
|
|
|
|
|
|
|
tab7-zaw wartosci niezbedne do obliczenia r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
stezenie |
beta*c |
1+beta*c |
beta*c/(1+beta*c) |
r |
|
|
|
0 |
0 |
1 |
0 |
0 |
|
|
|
100 |
1,02995 |
2,02995 |
0,50738 |
2,90640176259375E-06 |
|
|
|
200 |
2,05991 |
3,05991 |
0,67319 |
3,85623553855577E-06 |
|
|
|
300 |
3,08986 |
4,08986 |
0,75549 |
4,32767428453584E-06 |
|
|
|
400 |
4,11981 |
5,11981 |
0,80468 |
4,6094342939395E-06 |
|
|
|
500 |
5,14976 |
6,14976 |
0,83739 |
4,79681685654654E-06 |
|
|
|
600 |
6,17972 |
7,17972 |
0,86072 |
4,93043819112748E-06 |
|
|
|
700 |
7,20967 |
8,20967 |
0,87819 |
5,03053231328269E-06 |
|
|
|
1000 |
10,29953 |
11,29953 |
0,91150 |
5,22133164111322E-06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
alfa/RT= |
0,0000057283 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9.Przy bardzo duzych stezeniach(warunki graniczne BC>>1) ,kiedy powierzchnia miedzyfazowa jest wysycona zpcz,to w mianowniku możemy pominac jedynke otrzymujac w ten sposób zaleznosc na graniczny nadmiar powierzchniowy r |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
r= |
5,72828025543316E-06 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10.Znajac wartosc r możemy obliczyc powierzchnie So ,która przypada na czesc hydrofilowa czasteczki spcz |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
So= |
2,89843042058057E-19 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
BC= |
3,1 |
|
|
|
|
|