13.10.2010
Ćwiczenia 8	Napięcie powierzchniowe (Metoda stalagmometryczna)

Celem tego ćwiczenia jest zbadanie wpływu alkoholi o różnych długościach łańcucha węglowego i różnych stężeniach na napięcie powierzchniowe wody.

1. Wykonanie ćwiczenia:

1. Umyty starannie stalagmometr umieściliśmy w statywie w pozycji pionowej.

2. Do stalagmometru zassaliśmy wodę destylowana tak, aby jej poziom sięgał powyżej górnej kreski. Następnie pozwoliliśmy wodzie swobodnie wyciekać ze stalagmometru. Od momentu, w którym menisk wody miną górna kreskę, liczyliśmy krople do chwili, gdy menisk wody miną dolną kreskę. Pomiar powtórzyliśmy 3 krotnie.

3. W analogiczny sposób przeprowadziliśmy pomiar ilości kropel wypływających ze stalagmometru dla czterech 1 M alkoholi.

4. Z 1 M alkoholu butylowego przygotowaliśmy roztwory o stężeniach: 0,5; 0,25; 0,125 M. Następnie przeprowadziliśmy pomiar ilości kropel wypływających ze stalagmometru dla każdego stężenia.

II Wyniki:

	Stężenie [mol/dm^3]	Liczba kropel			Gęstość w 22^oC, [g/cm^3]*	Napięcie Powierzchniowe [dyna/cm]	Nadmiar powierzchniowy Г [mol/cm^2]
		1 próba	2 próba	3 próba
Woda		18	18	17	0,9977	72,75
Metanol	1	18	18	18	0,9893	70,87
Etanol	1	21	21	21	0,9855	60,51
Propanol	1	25	25	25	0,9832	50,71
Butanol	1	46	46	46	0,9816	27,52	0,0186
	0,5	32	32	33	0,9885	39,42	0,0137
	0,25	28	27	27	0,9891	46,66	0,0107
	0,125	22	22	22	0,9995	58,58	0,0058

Tabela 1.

*- obliczone na podstawie wzoru:

[g/cm³]

gdzie:
,
- gęstości wody w odpowiednich temperaturach w skali Celsjusza(wynoszą one odpowiednio: 0,9982 g/cm³ i 0,9977 g/cm³)

,
- gęstości odpowiednich wodnych roztworów alkoholi w określonych temperaturach w skali Celsjusza.

Gęstość wodnych roztworów alkoholi w 20 ^oC, [g/cm^3]
metanol 1M	0,9898
Etanol 1M	0,9860
Propanol 1M	0,9837
Butanol 1M 0,5M 0,25M 0,125M	0,9821 0,9890 0,9896 1,0000

Tabela 2.

Nie mogliśmy znaleść gęstości wodnych roztworów alkoholi, dlatego tak obliczaliśmy gęstości dla 22^oC (taka temperatura panowała w laboratorium.

Wyniki zostały opracowane na podstawie wzorów:

1. Napięcia powierzchniowego cieczy:

σ =
,

gdzie:

σ, σ₀ - napięcie powierzchniowe cieczy badanej i wzorcowej,

n, n₀ - liczba kropel cieczy badanej i wzorcowej,

d, d₀ - gęstość cieczy badanej i wzorcowej.

2. Nadmiar powierzchniowy Gibasa:

Γ = -
(
)

gdzie:

c - stężenie cieczy badanej

R - stała gazowa

T - temperatura pomiaru w skali Kelvina (dla naszego doświadczenia równa 293,15 K)

Wzór ten został opracowany na podstawie metody graficznego różniczkowania

czyli Γ =

(wywnioskowane na podstawie rysunku)

stąd:

Γ =

3. Cześć graficzna:

Z wykresu zależności napięcia powierzchniowego od liczby atomów węgla w cząsteczce alkoholu widać że w raz ze wzrostem liczby atomów węgla maleje napięcie powierzchniowe, co nie zgadza się z regułą Traube'go.

IV. Oszacowanie błędów

Błędy zostały oszacowane na podstawie metody różniczki zupełnej.

Po przekształceniach:

kropla

Wyniki szacunku błędów:

		Błąd bezwzględny		Błąd względny [%]
Metanol	1		7,94	11,22
Etanol	1		6,30	10,42
Propanol	1		4,89	9,66
Butanol	1		2,15	7,83
	0,5		3,45	8,75
	0,25		4,34	9,32
	0,125		5,97	10,21

Tabela 3.

V. Wnioski:

Wraz ze wzrostem łańcucha węglowego substancji rozpuszczonej napięcie powierzchniowe roztworu maleje. Również stwierdziliśmy, że im mniejsze stężenie alkoholu w roztworze, tym większe jest napięcie powierzchniowe.

---