Данные о концентрациях исследуемых растворов, а также результаты измерений и расчетов для каждого ПАВ заносят в таблицы 2 и 3.

Таблица 2.

Результаты измерений

Dр – наибольшее давление в пузырьке; s – поверхностное натяжение.

Вычисляют поверхностное натяжение для всех видов ПАВ по формуле (9), если используют метод наибольшего давления в пузырьке, или (6), если применяют сталагмометрический метод.

Таблица 3.

Форма записи результатов расчетов

^*n-число атомов углерода в цепи.

Строят для всех изучаемых ПАВ изотермы поверхностного натяжения на миллиметровой бумаге, откладывают на оси абсцисс значения концентраций, а на оси ординат поверхностное натяжение. Масштаб при построении графиков выбирают таким образом, чтобы углы наклона начальных участков изотерм к горизонтальной оси составляли от 30° до 60°. В начале оси ординат следует отложить наименьшее значение s из полученных в опытах или близкое к нему округленное число. Ось концентраций начинают от С=0 (чистая вода).

Рекомендуемый масштаб по оси ординат: 1см=2×10^-3 Дж/м². Полученные точки обозначают разными цветами или разными фигурами и соединяют плавными линиями по лекалу (см. рис. 1).

1. Определяют поверхностную активность ПАВ. Для этого на начальном участке изотермы s=f(C) в пределах понижения s не более чем на 10-15 ед. по сравнению с s₀ чистого растворителя проводят параллельно горизонталь­ной оси прямую, которая пересекает все изотермы. Отрезок ординаты от s₀ до секущей прямой равен понижению поверхностного натяжения Ds. Опус­тив перпендикуляры из точек пересечения прямой с кривыми изотерм, находят концентрации гомологов, при которых достигается одинаковое снижение поверхностного натяжения Ds. Поверхностную активность G₀ находят для каждого ПАВ по формуле (4).

Рассчитывают коэффициент Траубе b по формуле (2) для каждой пары ближайших гомологов. Из всех полученных значений b находят его среднее значение. Проверяют выполнимость правила Траубе, которому отвечает равенство

G_n+1/G_n=G_n+2/G_n+1                                          (12)

2. Находят значения Ds/DС для растворов 4-5 различных концентраций. Для этого на начальном, наиболее крутом участке изотермы через равные интервалы концентраций берут ряд значений С₁, С₂, С₃… и находят соответствующие значения s₁, s₂, s₃… . Рассчитывают разности Ds₁=s₂-s₁, Ds₂=s₃-s₂ и DС₁=С₂-С₁, DС₂=С₃-С₂…, подставляют их в уравнение:

                 (13)

где                        (14)

Определив значения Г для всех взятых участков кривой, строят изотерму адсорбции в координатах Г-С. По изотерме адсорбции Г=f(C) определяют значение Г_¥ , рассчитывают S₀ и d.

В отчете представить: графики изотерм поверхностного натяжения, адсорбции, таблицы экспериментальных и расчетных данных по адсорбции алифатических спиртов.

ВОПРОСЫ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Что такое поверхностная активность?

2. В каких случаях величина поверхностной активности зависит: от природы полярной группы молекулы ПАВ; от природы и размеров неполярной (гидрофобной) части молекул ПАВ?

3. Как поверхностная активность вещества зависит от его молярной массы в пределах гомологического ряда? Дайте формулировку правила Траубе.

4. Методы определения поверхностного натяжения.

5. Как рассчитать толщину адсорбционного слоя и посадочную площадку молекул ПАВ, зная зависимость поверхностного натяжения от состава раствора?

Лабораторная работа № 4