Энергии жидкостей

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Юго-Западный государственный университет»

Кафедра физической химии и химической технологии

УТВЕРЖДАЮ

Первый проректор-

проректор по учебной работе

____________Е.А.Кудряшов

«_____»_________________2010 г.

ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ И

ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ

Методические указания для студентов

направления 240100 и специальности 240202

Курск 2010

УДК 541.18 (076.5)

Составитель Г.В.Бурых

Рецензент

Кандидат химических наук, доцент С.Д.Пожидаева

Поверхностные явления и дисперсные системы [Текст]: методические указания / Юго-зап.гос.ун-т; сост. Г.В.Бурых. Курск, 2010. 20 с.: табл.4,

рис 1. Библиогр.: с.20

Методические указания содержат рекомендации к выполнению лабораторных работ по курсу «Коллоидная химия», рассматриваются работы по изучению свойств лиофильных дисперсных систем, поверхностных явлений и поверхностного натяжения.

Методические указания не противоречит требованиям нормативно-правовых документов, относящихся к области выполняемых работ.

Предназначены для студентов направления 240100 и специальности 240202 очной формы обучения.

Текст печатается в авторской редакции

Подписано в печать. Формат 60х84 1/16.

Усл.печ.л. 1.2.Уч.-изд.л. 1.0. Тираж 30 экз. Заказ.Бесплатно.

Юго-Западный государственный университет.

305040 Курск, ул.50 лет Октября, 94.

СОДЕРЖАНИЕ

Лабораторная работа.

Определение полной поверхностной энергии жидкостей 4

Лабораторная работа

Исследование адсорбции ПАВ на границе раздела

раствор-газ 9

Лабораторная работа

Определение устойчивости пены 13

Лабораторная работа

Определение критической концентрации мицеллообразо-

вания ПАВ 18

Библиографический список 20

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОЙ ПОВЕРХНОСТНОЙ

ЭНЕРГИИ ЖИДКОСТЕЙ

Цель работы: измерение поверхностного (межфазного) натяжения; определение зависимости поверхностного натяжения чистых жидкостей от температуры; расчет полной поверхностной энергии и ее составляющих.

Оборудование и реактивы: прибор для определения поверхностного натяжения, термостат, пипетки, исследуемая и стандартная жидкости.

В соответствии с уравнениями (1) и (2)

U_s = s - Т (ds/dТ)_р (1)

или

U_s = s + q_s (2)

полная поверхностная энергия U_s содержит две составляющие q_s

и s. С повышением температуры поверхностное натяжение s уменьшается, а теплота образования единицы поверхности q_s увеличивается. Это объясняется тем, что с повышением температуры расстояние между молекулами в жидких телах увеличивается и соответственно равнодействующая межмолекулярных сил (и, следовательно, поверхностное натяжение) уменьшается. Вместе с тем с ростом разрыхленности поверхностного слоя увеличивается его энтропия. При линейной зависимости поверхностного натяжения от температуры, что обычно наблюдается для большинства жидкостей, поверхностное натяжение уменьшается на величину Tds/dT, тогда как энтропийная составляющая q_s увеличивается. Таким образом, полная поверхностная энергия для таких систем является температурным инвариантом.

Для определения полной поверхностной энергии необходимо знать поверхностное натяжение и его температурный коэффициент.

Наиболее доступными для экспериментального измерения поверхностного натяжения являются системы жидкость — газ и жидкость — жидкость. Существующие методы дают возможность измерять поверхностное натяжение при неподвижной межфазной поверхности (статические) и при движущейся поверхности раздела (динамические). Недостатком динамических методов является сложность их аппаратурного оформления. Кроме того, для надежного измерения поверхностного натяжения растворов, и, в частности, растворов ПАВ, необходимо их выдерживать определенное время для установления равновесия в поверхностном слое.

На практике наиболее часто используют статические или полустатические методы, позволяющие измерять равновесные значения поверхностного натяжения жидкостей. К статическим относятся методы к апиллярного поднятия жидкости и висячей (лежащей) капли. Полустатическими являются методы максимального давления в капле (пузырьке), отрыва кольца или пластины и сталагмометрический метод.

В данной лабораторной работе предлагается определение поверхностной энергии методом максимального давления в пузырьке