Свойства коллоидных ПАВ. Определение критической
Концентрации мицеллообразования (ККМ)
Цель работы: определение критической концентрации мицеллообразования ионогенного коллоидного ПАВ кондуктометрическим методом.
Приборы и реактивы: кондуктометр c кондуктометрической ячейкой, стакан вместимостью 100 см3, мерные колбы вместимостью 100 см3, пипетки на 10 см3, раствор ионогенного
ПАВ – олеата натрия концентрацией 0,5 моль/дм3.
Порядок выполнения работы
|
Использование кондуктометрического метода для определения критической концентрации мицеллообразования (ККМ) основано на резком изменении омического сопротивления водного раствора ионогенного ПАВ при переходе гомогенного раствора в гетерогенную систему в связи с образованием второй фазы, состоящей из мицелл. В результате на кривой зависимости электрического сопротивления раствора от его концентрации появляется излом (рис. 1).
|
Для выполнения работы необходимо:
– приготовить раствор нескольких концентраций ПАВ разведением исходного раствора (значения концентраций указывает преподаватель);
– измерить омическое сопротивление каждого из них. С этой целью налить исследуемый раствор так, чтобы электроды были погружены в жидкость, и измерить электрическое сопротивление. Полученные результаты внести в таблицу;
Таблица
| С,моль/м3 | ||||||
| R,Ом |
– построить кривую зависимости электрического сопротивления ячейки R от концентрации ПАВ, по значению координат точки излома определить ККМ.
Контрольные вопросы и задания
1. Какие вещества относят к коллоидным ПАВ? Каковы их основные свойства?
2. Схематически изобразить строение мицеллы из коллоидных ПАВ в полярном и неполярном растворителе.
3. В чем заключается явление солюбилизации?
4. Что называют критической концентрацией мицеллообразования? От каких факторов зависит ее величина? Как можно определить ККМ?
5. Привести примеры практического использования коллоидных ПАВ.
Лабораторная работа № 5
Определение межфазного натяжения
На границе двух жидкостей
Цель работы: овладение сталагмометрическим методом определения поверхностного натяжения растворов и межфазного натяжения на границе двух несмешивающихся жидкостей.
Приборы и реактивы: сталагмометр, химический стакан на 100 см3, мерная колба, мерная пипетка, термометр, толуол (С6Н5СН3), тетрахлорметан (CCl4), насыщенные растворы CCl4 в воде и воды в CCl4.
Порядок выполнения работы
В работе используется сталагмометрический метод. Сталагмометр представляет собой стеклянную трубку (рисунок) с расширением в средней части, переходящую в нижней части в капилляр. Расширенная часть трубки ограничена двумя метками. Верхняя часть трубки снабжена зажимом.
Для измерения поверхностного натяжения жидкости на границе с воздухом необходимо выполнить следующие операции:
|
– отрегулировать зажимом частоту образования капель (1 – 3 капли в минуту);
– определить число капель n при истечении жидкости от верхней метки до нижней.
Перед заполнением сталагмометр должен быть промыт и высушен.
Задание 1. Определение постоянной прибора.
Для установления константы прибора, определяемой соотношением
,
заполнить сталагмометр стандартной жидкостью, измерить ее температуру и число капель, истекающих в воздух. Определить плотность ρст и поверхностное натяжение σст стандартной жидкости (табл. 1). В качестве стандартной жидкости использовать дистиллированную воду.
Таблица 1
| Температура t, ºС | ||||
| Поверхностное натяжение σ·103, Дж/м2 | 74,22 | 72,75 | 71,15 | 69,55 |
| Плотность ρ·103, кг/м3 | 1,000 | 0,998 | 0,996 | 0,992 |
Задание 2. Определение поверхностного натяжения исследуемой жидкости.
Сталагмометр заполнить изучаемой жидкостью (тетрахлорметан) и измерить число капель n при истечении ее в воздух. Поверхностное натяжение 
вычислить по формуле
,
в которой ρ – плотность тетрахлорметана (табл. 2)
Таблица 2
| Температура t, ºС | ||||
| Поверхностное натяжение σ·103, Дж/м2 | 28,05 | 25,68 | 25,54 | 24,41 |
| Плотность ρ·103, кг/м3 | 1,613 | 1,594 | 1,575 | 1,556 |
Полученные результаты внести в табл. 3
Таблица 3
| Стандартная жидкость | Исследуемая жидкость | ||||
| ρст, кг/м3 | σст, Дж/м2 | nст | ρ, кг/м3 | σ, Дж/м2 | n |
Задание 3. Определение межфазового натяжения двух несмешивающихся жидкостей.
Заполнить прибор исследуемой жидкостью (тетрахлорметаном), опустить капилляр сталагмометра в стакан с водой и измерить число вытекающих капель n. Межфазные натяжения на границе раздела тетрахлорметан – вода вычислить по формуле
,
где ρ1, ρ2 – плотность жидкости, заполняющей сталагмометр и жидкости в химическом стакане (табл. 1 и 2).
Задание 4. Проверить правило Антонова, позволяющее определить межфазное натяжение на границе раздела воды и соответствующей жидкости
,
используя значения поверхностного натяжения воды, насыщенной органической жидкостью 
и органической жидкости, насыщенной водой 
, приведенных в табл. 4.
Таблица 4
| Жидкость | Температура, ºС | Поверхностное натяжение на границе | Отклонение от экспериментальных результатов, % | |||
| с воздухом | жидкость – вода | |||||
| водный слой | органическая жидкость | эксперимент | расчет | |||
| Бензол | 63,2 | 28,8 | 34,4 | |||
| Анилин | 46,4 | 42,2 | 4,8 | |||
| Хлороформ (трихлорметан) | 59,8 | 26,4 | 33,8 | |||
| Четыреххлористый углерод (тетрахлорметан) | 70,2 | 26,7 | 43,8 | |||
| Амиловый спирт | 26,3 | 21,5 | 4,8 | |||
| Крезол | 37,8 | 34,3 | 3,9 |
Контрольные вопросы и задания
1. Дать определение понятиям «поверхностное натяжение» и «межфазное натяжение».
2. Какова связь между межфазным натяжением и поверхностным натяжением контактирующих жидкостей?
3. Как должны соотноситься полярности жидкостей, чтобы они а) полностью смешивались; б) полностью не смешивались;
в) ограниченно смешивались?
4. Как формулируется правило Антонова?
5. Проверить применимость правила Антонова.
6. Какие методы применяются для измерения межфазного натяжения?
Лабораторная работа № 6