chemia zjawiska międzyfazowe1, PWR, chemia


Przemysław Bochenek Legnica 23 XI 2012 r.

Wydział: Górnictwa i Geologia

II rok 1 semestr

Politechnika Wrocławska

ZOD Legnica

CHEMIA

Sprawozdanie z ćwiczenia pt.:

„Zjawiska międzyfazowe”

Wykładowca:

A. POMIAR NAPIĘCIA POWIERZCHNIOWEGO

1. Wprowadzenie

Tematem zajęć laboratoryjnych były zjawiska międzyfazowe. Jednym z zadań było obliczenie napięcia powierzchniowego dla wybranej cieczy. „Cząsteczki znajdujące się w głębi cieczy podlegają, symetrycznie ze wszystkich stron, siłom przyciągania wywieranym przez otaczające cząsteczki. Cząsteczki znajdujące się na powierzchni cieczy są silniej przyciągane przez ciecz niż przez gaz. Wskutek tego występuje zjawisko wciągania cząsteczek z powierzchni w głąb cieczy, czego następstwem jest istnienie napięcia powierzchniowego. Napięcie powierzchniowe decyduje o wznoszeniu się cieczy w kapilarach i tworzeniu się menisku. W wyniku napięcia powierzchniowego każda ciecz stara się przybrać taki kształt, aby mieć jak najmniejszy stosunek powierzchni do objętości, czyli kształt kuli.”(Drzymała, 2012)Napięcie powierzchniowe jest możliwe do obliczenia w momencie gdy kropla oderwie się od kurka za pomocą poniższego wzoru:

0x01 graphic

m - masa jednej kropli

g - przyśpieszenie ziemskie (981cm/s)

π = 3,14

r - średnica kurka

2. Część doświadczalna

a) Metodyka

Małe, czyste oraz suche naczyńko wagowe zważono. Za pomocą suwmiarki zmierzono średnice wewnętrzną kurka a następnie wlano 50 kropel wody. Ponownie zważono naczyńko wagowe, ale tym razem z wodą. Obliczono wagę każdej kropli a następnie obliczono napięcie powierzchniowe.

b) Obserwacje

Kropla narastała na wylocie kurka do czasu, gdy osiągnęła odpowiedni rozmiar oraz masę następnie odrywała się od kurka i spadała w dół. Rozmiar oraz masa kropli zależy do średnicy kurka oraz prędkości z jaką leci woda .

c) Interpretacja

Tabela przedstawiająca wyniki obliczeń dla 50 kropel

Mierzona wielkość

Wartość pomiaru(jednostka)

Oznaczenie

liczba kropel

50

n

masa kropel

4,56 g

M

masa jednej kropli

0,0912 g

0x01 graphic

średnica wylotu kurka

5,3 mm

r

przyśpieszenie ziemskie

981 cm/s

g

Wyniki obliczeń napięcia powierzchniowego wody:

0x01 graphic

0x01 graphic

d) Wnioski

Dokładna wartość napięcia powierzchniowego wody wg literatury wynosi 72 mN/m. Różnica może być spowodowana tym że do ćwiczenia użyta została woda wodociągowa ,która jest zanieczyszczona różnymi związkami oraz nieznana była temperatura wody i powietrza w laboratorium. Prędkość, ilość oraz wielkość kropli ma również istotne znaczenie przy dokładnych obliczeniach.

B. POMIAR KĄTA ZWILŻANIA

1. Wprowadzenie

„Kropla umieszczona na powierzchni ciała stałego pozostanie w postaci kropli lub się rozpłynie. Zachowanie to zależy od sił działających na styku trzech granic fazowych. Siły te są różne dla poszczególnych substancji i zależą od oddziaływań polarnych, dyspersyjnych oraz specyficznych między atomami, jonami i cząsteczkami na styku faz. Substancje których kąt zwilżania wynosi 0º nazywane są hydrofilnymi jeżeli kąt jest większy od 0º są to substancje hydrofobowe. Kąt zwilżania liczy się z równania Younga:

0x01 graphic

gdzie:

0x01 graphic
- kąt zwilżania,

0x01 graphic
- energia międzyfazowa na granicy faz ciało stałe-powietrze,

0x01 graphic
- energia międzyfazowa na granicy faz ciało stałe-woda,

0x01 graphic
- energia międzyfazowa na granicy faz woda-powietrze (napięcie powierzchniowe) 0x01 graphic

Rys. l. Kropla na hydrofobowej powierzchni i graficzna prezentacja równania Younga” (Drzymała, 2012)

2. Część doświadczalna

a) Metodyka

Na przygotowane gładkie i czyste kawałki szkła, gipsu, teflonu oraz siarki naniesiono za pomocą pipety po kropli wody. Zaobserwowane krople przerysowano na kartkę papieru milimetrowego.Za pomocą funkcji arctg obliczono kąt zwilżania poszczególnych materiałów.

b) Obserwacje

Kropla wody na każdej z próbek wyglądała inaczej z powodu innej siły działającej na styku trzech faz.

c) Interpretacja

Z zależności funkcji trygonometrycznych wyznaczono kąty zwilżania badanych substancji:

Badana substancja

Kąt zwilżania

gips

szkło

15º

teflon

35º

siarka

77º

d) Wnioski

Siarka jest substancją najbardziej hydrofobową- kąt zwilżania wynosi 77º następnie teflon- 35º i szkło- 15º natomiast najmniej hydrofobowy jest gips- kąt zwilżania wynosi 0˚. Kąty te są niedokładne, ponieważ odwzorowanie kropel zostało wykonane ręcznie, a obserwacja została przeprowadzona subiektywnie. Hydrofobowość jest istotna podczas flotacji. Flotacja nie zachodzi gdy ziarno jest hydrofilne lub jest za lekkie albo za ciężkie. Badanie to jest bardzo proste do wykonania lecz jest obarczone dużym błędem ponieważ kształt kropli został określony tylko wzrokowo, próbki substancji nie były idealnie czyste oraz użyto wody wodociągowej, która zawiera zanieczyszczenia.

3. LITERATURA

„Drzymała J. , Zjawiska międzyfazowe. Instrukcje do ćwiczeń z chemii”, Politechnika Wrocławska, 20120x01 graphic



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
chemia zjawiska międzyfazowe, PWR, chemia
T7 Interakcje międzygatunkowe, pwr, W7 wydział inżynierii środowiska, Pwr OŚ Ochrona Środowiska, Sem
Zjawiska międzyfazowe
Zjawiska międzyfazowe
sprawozdanie zjawiska miedzyfazowe 2
sprawozdanie zjawiska międzyfazowe
28fizyczna, inżynieria materiałowa - semestr 4, Inżynieria Materiałowa pwr - semestr 4, Chemia Fizyc
sciaga na egzamin. z fizy, PWR, Chemia, Fizyka II, Egzamin
sprawko koloidy KGemza, chemia pwr
Ćwiczenie 1 - oznaczanie stalej i stopnia dysocjacji, Biotechnologia PWR, Semestr 3, Chemia fizyczna
Wyklad 3, PWr, chemia nieorganiczna ćwiczenia
chemia dla początekujacych, studia PWr, chemia
Wyklad 6. Uklad okresowy pierwiastkow, pwr biotechnologia(I stopień), I semestr, Chemia ogólna
Wyklad 11a. Elektrolity, pwr biotechnologia(I stopień), I semestr, Chemia ogólna
Wyklad 11b. Elektrolity - cd., pwr biotechnologia(I stopień), I semestr, Chemia ogólna
Wyklad 12. Reakcje jadrowe, pwr biotechnologia(I stopień), I semestr, Chemia ogólna
Zadania do tematu 3, PWr, chemia nieorganiczna ćwiczenia

więcej podobnych podstron