VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

На поверхности раздела фаз жидкость-газ или жидкость-жидкость действует поверхностное натяжение. По его величине можно судить о степени взаимодействия компонентов на границе раздела фаз. Кроме того, через поверхностное натяжение можно определить молярный объем жидкости, применяя понятие парахора, введенного Сегденом:

(1)

Существуют различные методы измерения величины поверхностного натяжения. В данной работе применяется метод максимального давления пузырьков воздуха при пробулькивании его через исследуемую жидкость – метод Ребиндера. Он заключается в следующем. Через стеклянную трубку с капиллярным кончиком, которая едва касается жидкости, медленно падают воздух. При этом на кончике капилляра образуется пузырек, объем которого увеличивается. Когда радиус пузырька сравняется с радиусом капилляра, достигается состояние равновесия. При дальнейшем незначительном повышении давления пузырек срывается с кончика капилляра и всплывает вверх. Для увеличения объёма пузырька на dvзатрачивается работаpdv, гдеp-давление, при котором отрывается пузырек воздуха. Эта работа затрачивается на увеличение запаса энергии поверхности пузырька в жидкости, который равен ��ds. В момент отрыва пузырька pdv=��ds. Учитывая объем и поверхность шара находим:

, (3)

где r- радиус капилляра.

Если взять жидкость, поверхностное натяжение которой известно, (эталонная жидкость), то можно найти давление , достаточное для того, чтобы под уровнем эталонной жидкости оторвался пузырек. В этом случае:

(4)

Таким образом, измерив p и по манометру и зная , можно вычислить поверхностное натяжение �� на границе фаз вода-ацетон.

С определением поверхностного натяжения очень тесно связано определение важной физико-химической величины «парахор».

Парахор определяет молярный объем жидкости при температуре, при которой поверхностное натяжение, равное единице, очень мало, то температура при этом условии близка к критической. Сравнивая парахоры различных веществ, сравниваем их молярные объемы при температурах одинакового поверхностного натяжения.

(1)

Постоянную величину П Сегден и назвал термином «парахор». Как и величина с, парахор не зависит от температуры. Как и величинаc, парахор не зависит от температуры.

Парахор обладает аддитивными свойствами. Это значит, что численное значение парахора вещества складывается из парахоров, приходящихся на долю составных частей этого вещества, т.е.:

, (2)

где , , -парахоры атомов, связей, циклов,

n- число атомов, связей, циклов.

Эксперимент по определению поверхностного натяжения и парахора для смеси вода-ацетон выполнялся в следующей последовательности:

1. Определение поверхностного натяжения индивидуальных веществ и смеси. Давление p равно разности между верхним и нижним уровнями жидкости (h) в коленах манометра прибора Ребиндера. Производим 5 отсчетов, находим среднее значение. Вычисляем поверхностное натяжение �� по формуле (4), заменив p и на h и соответственно.

2. Определение парахоров индивидуальных веществ по экспериментальным данным. Рассчитываем по уравнению (1).

3. Вычисление парахоров индивидуальных веществ по правилу аддитивности рассчитываем по уравнению (2).

Полученные значения заносим в таблицу:

1. Среднее значение поверхностного натяжения значение воды равно 94,6, ацетона- 33,8, смеси- 54,8.

При температуре 15 , =73,49

Литература

1. Физическая химия Стромберг А.Г. 2009

2. Методы и средства измерений, испытаний и контроля А.Г. Дивин, С.В. Пономарев 2011