97.11.20

Maciej Cierpucha

wydział chemiczny

Laboratorium z chemii fizycznej

ćwiczenie Nr 91,92

Temat: „Pomiar napięcia powierzchniowego roztworów”

Maciej Cierpucha

wydział chemiczny

kurs magisterski

Nr grupy dziekańskiej 1

Zagadnienia teoretyczne

Siły oddziaływania cząsteczek lub jonów ciał stałych i cieczy są z natury rzeczy siłami przyciągającymi. Siły te dążą więc do maksymalnego wzajemnego wysycenia i tym samym minimalzacjii energii układu przez maksymalne wzajemne zbliżenie cząsteczek i otoczenie się cząsteczkami maksymalną, w danych warunkach, liczbą sąsiadek. ponieważ cząsteczki zajmujące powierzchnię fazy skondensowanej pozbawione są sąsiadek od zewnętrznej strony fazy, wykazują one nadmiar potencjału termodynamicznego. W samorzutnym dążeniu do zmniejszenia tego potencjału układ stara się zmniejszyć do minimum swą powierzchnię. Ta tendencja manifestuje się w istnieniu napięcia powierzchniowego. Napięcie powierzchniowe ? jest to zmniejszenie potencjału termdyn. układu towarzyszące zmniejszeniu jego powierzchni o jednostkę ? =dG/dA lub siła styczna do powierzchni potrzebna do rozerwania błonki powierzchniowej na długości jednostkowej.

Substancje które wprowadzane do roztworu zmniejszają napięcie powierzchniowe to sufaktory (substancje powierzchniowo czynne). Elektrolity zwiększają napięcie powierzchniowe

Oznaczanie napięcia powierzchniowego δ metodą stalagnometryczną sprowadza się do zliczenia n kropli cieczy wypływających z określonej objętości V przez rurkę kapilarną.

Zazwyczaj oznacza się liczbę kropli n_w dla cieczy wzorcowej o znanym napięciu powierzchniowym δ_w i gęstości d_w, a następnie dla badanego roztworu i oblicza się napięcie powierzchniowe badanej cieczy.

Cieczą wzorcową jest dla mnie woda, kt
órej napięcie powierzchniowe δ_w w temperaturze 20^oC wynosi:

Gęstość chlorku amonu w różnych stężeniach odczytuję z wykresu nr 1.

Obliczenia i dane zestawiam w tabeli:

stęż		pomiar 1	pomiar 2	pomiar 3	średnio kropel	gęstość	napięcie pow. [N/m.]
	woda	63	63	64	63,3	1	0,07259
molowe
4	NH4Cl 4m	61	60	61	60,7	1,0576	0,08015
3	NH4Cl 3m	62	62	62	62,0	1,0442	0,07743
2	NH4Cl 2m	63	62	63	62,7	1,0298	0,07555
1	NH4Cl 1m	63	62	63,5	62,8	1,0146	0,07424
proc.
0,1	mydło 0,1%	117	115	118	116,7	1	0,03941
0,05	mydło 0,05%	78	78	77	77,7	1	0,05919
0,02	mydło 0,02%	64	64	65	64,3	1	0,07146
0,01	mydło 0,01%	63	63	63	63,0	1	0,07297

Wnioski:

Chlorek amonu (elektrolit) powoduje zwiększenie napięcia powierzchniowego. Zależność ta nie jest prostoliniowa im większe stężenie elektrolitu tym większy efekt wzmocnienia napięcia powierzchniowego w przeliczeniu na stężenie.

Mydło (surfaktor) obniża znacznie napięcie powierzchniowe, zależność ta jest jak wynika z wykresu dąży do prostoliniowej lecz gwałtownie maleje przy b. niskich stężeniach i dąży do osiągnięcia napięcia powierzchniowego wody w zerowym stężeniu mydła. To że związki powierzchniowo czynne nie obniżają napięcia powierzchniowego proporcjonalnie do stężenia (im większe stężenie tym mniejszy efekt) spowodowane jest tworzeniem skupisk surfaktora zwanych micelami.

Dla elektrolitów efekt zmiany napięcia powierzchniowego jest mniejszy niż dla surfaktorów, spowodowane jest to moim zdaniem tym, że stężenie elektrolitu jest mniej więcej stałe, a środki powierzchniowi czynne tworzą błonki na granicach faz (hydrofobowość i hydrofilowość).

Wyszukiwarka