Адсорбция бутанола на поверхности воды.

Методом сталагмометра определите поверхностное натяжение: 0,1 М; 0,2 М; 0,3 М; 0,5 М; 1 М растворов бутилового спирта. Для этого сначала считают число капель дистиллированной воды (n_в), вытекающей из сталагмометра(объем фиксируют по верхней метке). Затем считают капли для растворов (n_р) по мере возрастания концентрации спирта (С).Для каждой концентрации измерения повторяют 2-3 раза и записывают среднее значение. Поверхностное натяжение растворов бутилового спирта рассчитайте по формуле

При 20°Сσ _в= 73∙10^-3 Дж/м².

На миллиметровой бумаге постройте изотерму поверхностного натяжения, то есть зависимость σ от С. Рассчитайте величину адсорбции по уравнению:

,где Г- величина адсорбции (моль/м²),

R- Универсальная газовая постоянная, R= 8,31 дж/моль ∙ К,

Т - температура опыта в градусах Кельвина.

Постройте изотерму адсорбции – зависимость адсорбции от концентрации.

Определите максимальную адсорбцию (Г_∞), рассчитайте площадь, занимаемую одной молекулой спирта на поверхности воды (S_м) и длину (l) молекул бутанола:

где N_A= 6,02∙10²³моль^-1 (число Авогадро),

М=74 г/моль (молярная масса бутанола),

ρ=0,8 ∙10⁶г/м³ (плотность бутанола).

Результаты измерений и расчетов запишите в таблицу:

N п/п

С моль/л

n число капель

σ Дж / м2

∆σ/ ∆C

Г моль /м2

Сделайте вывод.

Контроль усвоения темы занятия.

Типовой тест выходного контроля.

1. Межфазное взаимодействие между контактирующими поверхностями конденсированных тел разной природы

1) электрофорез; 2) когезия; 3) диализ; 4) адгезия; 5) коагуляция.

2. Поверхностно – активные вещества

1) NaCl; 2) C₁₇H₃₃COONa; 3) C₂H₅NH₃Cl; 4) H₂SO₄ 5) O₂ .

3. Во сколько раз поверхностная активность бутанола больше, поверхностной активности метанола.

1) в 3 раза; 2) в 6 раз; 3) в 9 раз   4) в 27 раз.

4.На поверхности костной ткани Са₃(РО₄)₂ в первую очередь адсорбируются ионы    1) Са²⁺; 2) Na⁺; 3) HPO₄^2-; 4) Cl^- 5) HCO₃^-.

5. Динамический метод анализа и разделения веществ, в котором имеется 2 фазы: неподвижная и подвижная, фильтрующаяся через неподвижную.

    1) ионный обмен; 2) хроматография; 3) кондуктометрия;

                            4) титрование; 5) диализ.

 

Типовые задачи.

1. Найдите поверхностное натяжение этанола при 25^оС, если число капель из сталагмометра для этанола составило 76, а для воды 29. Плотность этанола ρ= 0,79 г/мл; σ(Н₂О)=71,97·10^-3 Дж/м². (Ответ: 20,87·10^-3 Дж/м²).

2. При адсорбции уксусной кислоты из 1л водного раствора 50г угля концентрация кислоты уменьшилась с С₀=1,4 М до С₁=1,25М. Найдите удельную адсорбцию и степень адсорбции в %. (Ответ: Г=3·10^-3 моль/г, α_адс=11%).

3. Во сколько раз поверхностная активность пентанола больше, чем у этанола? (Ответ: в 27 раз).

4. Вычислите длину и площадь молекулы изоамилового спирта (СН₃)₂СН₂СН₂СН₂ОН, если Г_∞=7·10^-6моль/м², плотность спирта 0,81·10⁶г/м³.

5. Рассчитайте работу адгезииWa=σ_ж/г∙(1+cosθ) в системах вода-графит и бензол-графит.Поверхностные натяжения воды и бензола соответственно равны 72,75·10^-3Н/м и 28,88·10^-3Н/м, а краевые углы смачивания составляют 108^о и 30^о. Какое вещество лучше смачивает графит? (Ответ: бензол).

 6. Сравните поверхностную активность пропионовой и масляной кислот. Выполняется ли правило Траубе-Дюкло?

Кислота	С,моль/л	σ, мН/м
Пропионовая	0,0312	69,5
	0,0625	67,7
Масляная	0,0312	65,8
	0,0625	60,4

7.Золь ртути состоит из шариков диаметром 6·10^-6 см. Чему равны: а) суммарная поверхность частиц; б) общее число частиц в растворе при дроблении 1г ртути? Плотность ртути 13,546 г/см³.

8. При уменьшении концентрации новокаина в растворе с 0,2 моль/л до 0,15моль/л поверхностное натяжение возросло с 6,9∙10^-2 Дж/м² до 7,1∙10^-2 Дж/м², а ураствора кокаина с 6,5∙10^-2 Дж/м² до 7,0∙10^-2 Дж/м². Сравните величины адсорбции двух веществ в данном интервале концентраций при 293° К. Для какого вещества она больше? (Ответ: Г_нов=2,87∙10^-6моль/м², Г_кок=7,19∙10^-6моль/м²).

9. Концентрация кетоновых тел, накапливаемых в крови больных сахарным диабетом в течении суток, достигает 0,2 моль/л. Какое количество кетоновых тел адсорбируется из крови при гемосорбции, если емкость адсорбента равна Г_∞=3·10^-3моль/г, α=6·10^-2моль/л в уравнении Ленгмюра: Г=Г_∞С/(α+С).(Ответ: Г=2,31·10^-3моль/г).

10. Концентрация холестерина в плазме крови после проведения гемосорбции снизилась с 4,8 до 4,0 мкмоль/мл. Чему равна емкость данного адсорбента по холестерину (Г_∞ в мкмоль/г), если объем плазмы равен 1 л, а масса сорбента = 10г?(Ответ: Г_∞=80 мкмоль/г).

 

УИРС.

Экспериментальное подтверждение правила Дюкло-Траубе на примере гомологического ряда спиртов.

Измерьте поверхностное натяжение растворов пропанола, бутанола и пентанола с одинаковыми концентрациями 0,025 моль/л. Рассчитайте поверхностную активность спиртов в интервале концентрации 0 - 0,025 моль/л, после чего сделайте вывод о подтверждении правила Траубе-Дюкло.

Подведение итогов занятия.

9.Задание на дом. Получение и свойства коллоидных растворов.

Место проведения самоподготовки: читальный зал и др.

Литература. [ 1 - 3, 4 ].

Занятие №13