МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ По выполнению лабораторно-практических занятий и заданий для самостоятельных работ по дисциплине «Физическая и коллоидная химия»

1.3. Экспериментальная часть

Оборудование и реактивы: сталагмометр, капилляр с малым радиусом, термометр, штатив, резиновая груша, стаканы на 50 мл. Дистиллированная вода, спирты: этиловый, изопропиловый, изобутиловый, изоамиловый и т. п.

Опыт №1. Определение поверхностного натяжения жидкостей сталагмометрическим методом.

Ход работы: 1) В вертикально закрепленный в штативе сталагмометр с помощью резиновой груши засосать исследуемую жидкость выше верхней метки. Отсчет капель вести от верхней метки до нижней. Опыт повторить 3 раза.

ВНИМАНИЕ! Переходя к новой жидкости, тщательно промыть сталагмометр вначале дистиллированной водой, а затем исследуемой жидкостью.

2) Результаты опытов занести в таблицу 1.1.

3) В приложении 1 найти значения плотности жидкостей при температуре опыта.

4) По формуле (1.7) рассчитать значение поверхностного натяжения.

5) Используя справочные данные (Приложение, табл. 4.2), рассчитать относительную погрешность опытов.

Таблица 1.1. Результаты эксперимента по определению поверхностного натяжения жидкостей сталагмометрическим методом

№	Жидкость	Число капель, n	Плотность, ρ, г/мл (20оС)	Поверхностное Натяжение, σ×103, Н/м (20оС)
1	2	3	Среднее
1	Вода					0,9982	72,75
2	Этанол					0,7895

Опыт №2. Определение поверхностного натяжения методом капиллярного поднятия.

Ход работы: 1) Для веществ, испытанных в опыте 1, замерить высоту поднятия жидкости в капилляре. Для этого опустить капилляр в стакан с жидкостью и с помощью полоски миллиметровой бумаги или линейки измерить расстояние между мениском жидкости в капилляре и поверхностью жидкости в стакане. 2) Результаты опыта занести в таблицу 1.2.

3) По формуле (1.2) рассчитать значение поверхностного натяжения.

4) Используя справочные данные (Приложение, табл.4.2), рассчитать относительную погрешность опытов.

5) Сравнить точность двух используемых в данной работе методов.

Таблица 1.2. Результаты экспериментов по определению поверхностного натяжения методом капиллярного поднятия

№	Жидкость	Высота поднятия, h, мм	Поверхностное Натяжение, σ×103, Н/м	Плотность, ρ, г/мл
1	Изопропиловый спирт			0,785
2	Изобутиловый спирт			0,801
3	Изоамиловый спирт			0,812

1.4. Контрольные вопросы

1.4.1. Проанализируйте результаты измерения поверхностного натяжения спиртов и сделайте вывод о влиянии на него а) длины углеводородной цепи, б) степени разветвленности, в) наличия полярных групп, г) наличия кратных связей. При ответе используйте данные приложения 4.2.

1.4.2. При какой температуре поверхностное натяжение жидкости равно нулю?

1.4.3. Как влияет на величину поверхностного натяжения полярность молекул жидкости?

1.5 . Задачи для самостоятельного решения

1.5.1. Вычислите поверхностное натяжение толуола (С6Н5СН3) при 50оС, если при медленном выпускании из сталагмометра масса 38 капель составила 1,4864 г, а масса 25 капель воды при таких же условиях равна 2,6570 г. Сравните полученный результат с табличным значением.

1.5.2. Вычислите поверхностное натяжение ацетона при 20оС, учитывая, что в капиллярной трубке радиусом 0,0234 см ацетон поднялся на высоту 2,56 см.

1.5.3. Поверхностное натяжение метанола при 20оС 33,6×103 Н/м. Чему равен радиус капилляра, в котором жидкость поднялась на 1,5 см?

1.5.4. При измерении поверхностного натяжения методом Ребиндера средняя разность высот уровней жидкости в манометре при 30оС составила: для воды 8,8 см, для этанола 2,7 см. Найти поверхностное натяжение спирта.

1.5.5. Вариантом метода капиллярного поднятия является метод двойного капилляра, в котором поверхностное натяжение определяется разностью высот, на которые поднялась жидкость в обоих капиллярах, и разностью между радиусами капилляров. Вывести формулу для расчета поверхностного натяжения.