Исследование адсорбции ПАВ на границе раздела раствор-газ

Цель работы: получение изотерм адсорбции поверхностно-активных веществ на поверхности их водных растворов

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

Удельную адсорбцию исследуемого ПАВ на поверхности раствора рассчитывают по уравнению (3)

(3)

и значению производной ds/dс, определяемой графическим методом или аналитически.

В первом случае к кривой σ = f(с) в 5-7 точках (не обязательно экспериментальных) строят касательные.

После построения изотермы адсорбции проверяют применимость уравнения (4)

(4)

к экспериментальным данным. Несложными преобразованиями его можно привести к виду (уравнение 5)

= + (5)

Для проверки применимости уравнения 4 по экспериментальным данным рассчитывают отношение с /Г и строят график зависимости с /Г = f(с). Критерием применимости уравнения 4 являются линейный характер этой зависимости.

Некоторый разброс точек на графике иногда вызывает трудности при оценке характера полученной зависимости. В этих случаях трудно выбрать правильный наклон прямой и точно определить свободный член (b₀) и угловой коэффициент (b₁) прямой линии: y = b₀ + b₁x /

Для проверки линейности зависимости y= f(x) и определения констант b₀ и b₁, наиболее близких к истинному значению, рекомендуется пользоваться методом наименьших квадратов. Расчетные формулы метода в общем виде y = c/Г, х = с, b₀ = 1/(A Г_∞),

b ₁ = 1/Г_∞).

Вывод о линейном характере зависимости y = f(х) в методе наименьших квадратов основывается на значении выборочного коэффициента корреляции (формула 3)

Q = b₁ (3)

который тем ближе к 1, чем ближе зависимость y = f(x) к линейной.

Коэффициент b₀ и b₁ рассчитывают по формулам 4 и 5

b₁ = (4)

b₀ = (5)

здесь х_i и y_i значения абсциссы и ординаты экспериментальной точки; n – объем выборки (число точек).

Исходные данные и результаты их обработки методом наименьших квадратов заносят в таблицу 2.

Для расчета Г вторым методомв области сравнительно высоких концентраций пользуются уравнением 6:

(6)

Если график зависимости s = f (ln c)представляет собой прямую линию, то константы А и В определяют по линейному участку зависимости s = f (ln c). Константа В равна тангенсу угла наклона этой прямой к оси абсцисс, а константа А = 1/c_о где с_о- концентрация, при которой s =0

Таблица 2 - Данные для нахождения выборочного коэффициента корреляции и коэффициентов прямой линии

№ опыта	x	y			xy
......
n

Далее по известным значениям констант А и В рассчитывают s при различных с. После такой проверки по константам А и В рассчитывают Г при различных концентрациях раствора.

Независимо от метода вычисления удельной адсорбции работа заканчивается расчетом Г_∞ (по угловому коэффициенту с /Г= f (c) или по формуле Г_∞= B (RT)^-1) и характерных размеров молекул ПАВ по формулам 6 и 7

S_о= 1/(Г_¥ N_a), (6)

d = (Г_max М)/d, (7)