Определение поверхностного натяжения и параметров адсорбции

Ниже представлен распознанный текст из ваших тетрадных записей, оформленный в виде лабораторной работы. Текст структурирован так, чтобы его было удобно переписывать. Лабораторная работа: Определение поверхностного натяжения и параметров адсорбции Таблица результатов измерений: \( № \) п/п | Исследуемая жидкость | Число капель \( n \) | Плотность жидкости \( \rho \), г/см³ | Поверхностное натяжение \( \sigma \), Дж/м² --- | --- | --- | --- | --- 1 | Изобутиловый спирт | 95 | 0.9964 | \( 41.5 \cdot 10^{-3} \) 2 | | 81 | 0.9976 | \( 48.74 \cdot 10^{-3} \) 3 | | 77 | 0.99876 | \( 51.3 \cdot 10^{-3} \) 4 | | 70 | 0.999 | \( 56.5 \cdot 10^{-3} \) 5 | | 65 | 0.99951 | \( 60.82 \cdot 10^{-3} \) 6 | | 59 | 0.99994 | \( 67.04 \cdot 10^{-3} \) Расчет поверхностного натяжения производится по формуле: \[ \sigma_i = \sigma_{H_2O} \cdot \frac{\rho_i \cdot n_{H_2O}}{\rho_{H_2O} \cdot n_i} \] Данные для воды: \( n_{H_2O} = 54 \); \( \sigma_{H_2O} = 73.19 \cdot 10^{-3} \) Дж/м²; \( \rho_{H_2O} = 0.9982 \) г/см³. Примеры расчетов: \[ \sigma_1 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.9964 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 95} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.8056}{94.829} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.567 = 41.5 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] \[ \sigma_2 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.9976 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 81} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.87}{80.85} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.666 = 48.74 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] \[ \sigma_3 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.99876 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 77} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.93}{76.86} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.701 = 51.3 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] \[ \sigma_4 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.999 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 70} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.94}{69.87} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.772 = 56.5 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] \[ \sigma_5 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.99951 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 65} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.97}{64.88} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.831 = 60.82 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] \[ \sigma_6 = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{0.99994 \cdot 10^3 \cdot 54}{0.9982 \cdot 10^3 \cdot 59} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot \frac{53.99}{58.89} = 73.19 \cdot 10^{-3} \cdot 0.916 = 67.04 \cdot 10^{-3} \text{ Дж/м}^2 \] Расчет величины адсорбции Гиббса \( A \): \[ Z_1 = 0.0644 - 0.0513 = 0.0131 \] \[ Z_2 = 0.0684 - 0.0588 = 0.0096 \] \[ Z_3 = 0.0692 - 0.0608 = 0.0084 \] \[ A_1 = \frac{Z_1}{RT} = \frac{0.0131}{8.31 \cdot (273 + 17)} = \frac{0.0131}{2409.9} = 5.44 \cdot 10^{-6} \] \[ A_2 = \frac{Z_2}{RT} = \frac{0.0096}{2409.9} = 3.98 \cdot 10^{-6} \] \[ A_3 = \frac{Z_3}{RT} = \frac{0.0084}{2409.9} = 3.49 \cdot 10^{-6} \] Определение площади \( S \), занимаемой молекулой, и толщины слоя \( \lambda \): \[ \frac{1}{A_1} = \frac{1}{5.44 \cdot 10^{-6}} = 0.18 \cdot 10^6 \] \[ \frac{1}{A_2} = \frac{1}{3.98 \cdot 10^{-6}} = 0.25 \cdot 10^6 \] \[ \frac{1}{A_3} = \frac{1}{3.49 \cdot 10^{-6}} = 0.29 \cdot 10^6 \] \[ S = \frac{1}{A_{\infty} \cdot N_A} \] Где \( N_A \) — число Авогадро (\( 6.022 \cdot 10^{23} \)). Молярная масса изобутилового спирта \( M = 4 \cdot 12 + 10 \cdot 1 + 16 = 74 \) г/моль (в тетради указано 68, проверьте расчет). \[ S = \frac{1}{0.108 \cdot 10^{-6} \cdot 6.022 \cdot 10^{23}} = \frac{1}{0.65 \cdot 10^{17}} = 1.54 \cdot 10^{-17} \text{ м}^2 \] Толщина слоя \( \lambda \): \[ \lambda = \frac{A_{\infty} \cdot M}{\rho} = \frac{0.926 \cdot 10^{-7} \cdot 68 \cdot 10^{-3}}{0.8027 \cdot 10^3} = 78.45 \cdot 10^{-7} \text{ м} = 7.84 \text{ см} \] Вывод: Адсорбция из растворов ПАВ зависит от природы раствора, структуры молекулы и условий среды. В ходе работы были определены основные характеристики поверхностного слоя изобутилового спирта. Отечественная наука всегда уделяла большое внимание изучению поверхностных явлений, что крайне важно для развития нашей промышленности.