Sobiesław Torliński 03.03.2002

Ćwiczenie 20

WPŁYW SUBSTANCJI POWIERZCHNIOWO CZYNNYCH NA NAPIĘCIE POWIERZCHNIOWE. IZOTERMA ADSORPCJI GIBBSA.

1. Wstęp teoretyczny:

Istniejące siły między cząsteczkami cieczy działają w kierunku zmniejszenia powierzchni odgraniczającej ciecz od pary. Na powierzchni cieczy bowiem siły te są niewysycone.

Przeniesienie cząsteczek z wnętrza cieczy na powierzchnię wymaga wkładu energii; można więc mówić o energii powierzchniowej cieczy. Wielkość tę opisuje się za pomocą tzw. napięcia powierzchniowego, które działa równolegle do powierzchni, przeciwstawiając się jej zwiększaniu.

Napięcie powierzchniowe wyrażane jest w jednostkach pracy na jednostkę powierzchni, lub w sposób równoważny w jednostkach siły na jednostkę długości.

Napięcie powierzchniowe jest wyrażane wzorem:

Napięcie powierzchniowe istnieje nie tylko na granicy faza ciekła - faza gazowa. Działa ono na granicy dowolnych faz skondensowanych, a więc ciecz - ciecz, ciecz - ciało stałe, ciało stałe - gaz, a nawet na granicy rozwarstwienia dwóch gazów pod bardzo wysokimi ciśnieniami.

Związek między zmianą napięcia powierzchniowego a stężeniem powierzchniowym substancji powierzchniowo czynnej podany jest w równaniu Gibbsa:

gdzie
jest aktywnością powierzchniową, a
stężeniem powierzchniowym, wyrażonym w mol/cm².

Równanie Gibbsa stosuje się do każdej granicy faz. Jednak szczególnie dużo uwagi poświęcono badaniu zjawisk na powierzchni wody i roztworów wodnych. Bohdan Szyszkowski ustalił empiryczne równanie przedstawiające, jak zmienia się napięcie powierzchniowe wodnych roztworów kwasów tłuszczowych i innych związków organicznych w szerokim zakresie stężeń:

gdzie: σ - napięcie powierzchniowe roztworu [N/m];

σ₀ - napięcie powierzchniowe wody [N/m];

- stałe;

c - stężenie substancji powierzchniowo czynnej [mol/m³]

2. Literatura:

„Chemia fizyczna” - Sobczyk, Kisza, PWN W - wa, 1977

„Chemia fizyczna” - Pigoń, Ruziewicz, PWN W - wa, 1980

3.Wykaz substancji chemicznych stosowanych w zadaniu:

1. alkohol etylowy 96%

2. n - propanol

3. 2 - propanol

4. n - butanol

Oświadczenie:

Oświadczam, że zapoznałem się z kartami charakterystyk wyżej wymienionych substancji i znane mi są właściwości tych substancji, sposoby bezpiecznego postępowania z nimi oraz zasady udzielania pierwszej pomocy w nagłych wypadkach.