VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Зная поверхностное натяжение, можно определить молярный объем жидкости, применяя понятие «парахор», введенное Сегденом.

На поверхности раздела жидкость-газ или жидкость-жидкость действует поверхностное натяжение. Существование поверхностного натяжения можно показать на следующем опыте. Если изготовить проволочную рамку, сторона которой АД может свободно перемещаться (см.рис.1), а затем смочить эту рамку мыльным раствором, то на ней образуется двухсторонняя мыльная пленка, которая будет стремиться уменьшить свою поверхность. При этом сторона АД начнет приближаться к стороне ВС. Чтобы прекратить движение АД, подвесим к ней груз. Если груз мал, АД приблизится к стороне ВС почти вплотную, если велик, то АД дойдет до конца рамки. Только при некотором вполне определенном грузе p0 пленка жидкости не сократится и не растянется.

 В соответствии с законами механики равновесие тела означает, что приложенные к нему силы взаимно уравновешиваются. Следовательно на перекладину АД в момент равновесия должна действовать направленная вверх сила Р1=р0. Эта сила ориентирована параллельно поверхности пленки и как бы стремится «стянуть» ее. В связи с этим возникло представление о том, что поверхностный слой жидкостей находится в своеобразном натянутом состоянии, которое можно уподобить состоянию растянутой резиновой пленки.

Для двух жидкостей с разными поверхностными натяжениями P и P0 при использовании одного и того же капилляра справедливо соотношение

 Из записанного равенства поверхностное натяжение исследуемой жидкости вычисляется по формуле

 где P0 и P- поверхностное натяжение и максимальное давление в пузырьке газа стандартной жидкости;

σ0- максимальное давление в пузырьке газа исследуемой жидкости.

Постоянную величину «П» Сегден назвал термином «парахор». Парахор является эмпирической функцией, выражающей связь между молярной массой, плотностью и поверхностным натяжением ассоциированной индивидуальной жидкости. Он используется для исследования строения молекул органических веществ.

Обозначив молярный объем через V, запишем:

Таким образом, измерив Р0 и Р  по манометру и зная σ0, можно вычислить поверхностное натяжение σ на границе исследуемая жидкость-газ.

Мы поставили перед собой задачу определения поверхностного натяжения на границе раздела фаз воздух- изоамиловый спирт.

Работа была выполнена на приборе Ребиндера, далее показано его устройство и принцип работы:

 

 Капиллярная трубка (1)опущена в стаканчик (2) с исследуемой жидкостью так, что конец капилляра только касается поверхности жидкости (при более глубоком погружении конца капилляра в жидкость придется учитывать давление столба жидкости от ее уровня в стаканчике до уровня отверстия капилляра). Капилляр соединен резиновыми трубками с жидкостным манометром (3) и большой колбой (4), в которой можно создавать повышенное давление (в сравнении с внешним атмосферным давлением). Повышение давления в колбе (4) создается путем переливания в нее воды по каплям из расположенного выше нее сосуда (5) с краном (6).

Заливаем в стаканчик исследуемую жидкость (в нашем случае сначала эталонную жидкость, в качестве которой используем дистиллированную воду, а после исследуемую). Открываем кран и по полученные в ходе опыта данные (h2-h1=h, для исследуемого вещества и h0=h2-h1, для эталонной жидкости), записываем в таблицу, с экспериментальными данными.

 

Таблица 1.Экспериментальные данные

№ опыта	h0	H (0,01н раствор С5Н12О)
1	30	29
2	29	30
3	30	29
4	30	30
5	31	31
Среднее значение	30	29,8

 

Далее вычислим поверхностное натяжение исследуемой жидкости при t=29°C, и σ0=71,35*10-3Н/м (поверхностное натяжение воды на границе с воздухом, при заданной температуре):

Определим парахор для исследуемого вещества:

 М(С5Н12О)= 12*5+1*12+16=88кг/к моль,

 d=820кг/м3 при заданной температуре,

 П=(88*(70,87*10-3)1/4)/820=1,75*10-5H/м

 По полученным значениям парахора и поверхностного натяжения вычислим молярный объем:

 Вывод: молярный объем жидкости можно найти методом парахора через определенное с помощью прибора Ребиндера поверхностное натяжение  этой жидкости на ее границе с воздухом.

 

Код для цитирования: Скопировать