 |
Тема: Термодинамика поверхностных явлений. Исследование адсорбции. Лабораторная работа «Определение поверхностного натяжения по методу отрыва капель»
|
|
|
|
2.Цель: Студент должен знать определение и классификацию поверхностных явлений в живых системах и основные закономерности адсорбции на границе раздела фаз жидкость-твердое.
3.Задачи обучения:
Важное значение поверхностных явлений для фармации определяется тем, что большинство лекарственных форм являются дисперсными системами с большой удельной поверхностью: порошки, таблетки, эмульсии, мази и т.д. В производстве лекарств большую роль играют такие поверхностные явления, как адсорбция, смачивание, адгезия.
4.Основные вопросы темы:
1. Поверхностные явления и их значение в фармации.
2. Свободная энергия и поверхностно-активные вещества.
3. Поверхностно-активные и поверхностно-неактивные вещества.
4. Изотерма поверхностного натяжения. Правило Дюкло-Траубе.
5. Ориентация молекулы в поверхностном слое.
6. Явление смачивания.
7. Хроматография.
8. Применение хроматографии для получения и анализа лекарственных веществ.
5.Методы обучения и преподавания: семинар, работа в малых группах, лабораторная работа, обучающие тесты.
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
Определение коэффициента поверхностного натяжения жидкости по методу отрыва капель
Приближенное изменение поверхностного натяжения жидкости может быть проведено при помощи прибора, называемого сталагмометром. Принцип метода заключается в определении массы капли, вытекающей из капилляра в момент ее отрыва.
Отрыв капли наступает тогда, когда масса ее будет на ничтожно малую величину превышать силу поверхностного натяжения. Практически можно считать, что в момент отрыва капли вес ее уравновешивается поверхностным натяжением. Тогда задача опыта сводится к определению веса капли. Если объем вытекающей жидкости равен V, то число капель жидкости в объеме V равно n, плотность жидкости d, ускорение силы тяжести g, то вес одной капли вычисляют по формуле:
|
|
|
V · g · d
m = ----------- (1)
n
Поверхностное натяжение равно 2π r σ, где r- радиус капилляра; σ- поверхностное натяжение. Следовательно, 2π r=К, для данного прибора величина постоянная (К).
V · g · d
----------- = 2π r σ, (2)
n
Тогда
V · g · d
----------- = 2К σ, (3)
n
Откуда
V · g · d
----------- = σ, (4)
nК
Для воды, вытекающей из этого же капилляра и в таком же объеме:
V · g · d0
----------- = σ0, (5)
n0К
где d0 – плотность воды, n0 – число капель Н2О. Разделив уравнение (4) на уравнение (5), получим:
σ d · n0
--- = -------- (6)
σ0 d0 · n
где d – плотность исследуемой жидкости;
n – число капель исследуемой жидкости;
σ0 – коэффициент поверхностного натяжения Н2О.
Принадлежности: бюретка, стакан с дистиллированной водой, стакан с исследуемой жидкостью, резиновая груша.
Ход работы:
1.Набрав исследуемой жидкости столько, чтобы ее мениск находился выше верхней метки бюретки и предоставив жидкости свободно капать, подсчитаем число капель исследуемой жидкости в объеме между метками бюретки (не менее 5 раз). Счет капель считать с того момента, когда мениск проходит нижнюю метку бюретки.
2.Исследуемая жидкость в бюретке заменяется эталонной (дистиллированной водой), а бюретка тщательно промывается. Набрав в бюретку воды, производят подсчет капель в том же объеме (так же повторяя не менее 5 раз). При этом нужно записать температуру воды во время опыта, зная которую можно найти нужный для рсчета поверхностного натяжения воды коэффициент, а также плотность воды по таблице. Результаты заносят в таблицу:
| № | n | ∆n | ∆n0 | σ0 | σ | Е% | |||
Коэффициент поверхностного натяжения вычисляют по формуле:
d · n
|
|
|
σ = σ0----------
n · d0
Вычисляют относительную погрешность измерения по формуле:
(n0 · ∆n0+ n0 · ∆n) · d ∆σ
∆σ = σ0-----------------------; Е = ------ · 100%
d0 · n σ
Результаты представить в виде графика: σ = f(С)
Отчет студента должен содержать название работы, дату ее выполнения, цель работы, значение работы, значение изучаемой темы.
Затем необходимо записать основные теоретические сведения, уравнения и формулы, пользуясь которыми были выполнены соответствующие расчеты.
Полученные данные занести в таблицу и произвести расчеты с указанием размерности полученных величин. Графики строят на миллиметровой бумаге. Затем надо сделать выводы. Отчет должен быть выполнен аккуратно, написан чернилами, представлен преподавателю для проверки.
6. ЛИТЕРАТУРА
Евстратова К.И. Физическая и коллоидная химия. М., ВШ. 1990, с.302-364.
2. Киреев В.А. Краткий курс физической химии. М., Химия, 1978, 456-485
3. Патсаев А.К., Шитыбаев С.А., Нарманов М.М. Руководство к лабораторно-практическим занятиям по физколлоидной химии 1-часть. Шымкент, 2002г., с.10-24
4. Тесты по теме занятия.
7. Контроль:
1. Размерность удельной поверхности энергии (σ):
А)Дж/м; В) Дж/м2; С) кДж/моль;
2. Краевой угол для раствора, содержащего ПАВ:
А) увеличивается;
В) уменьшается;
С) не изменяется.
3. По правилу Панета-Фаянса, на поверхности AgJ из раствора могут адсорбироваться ионы:
A) Cu+2, Mg+2, Al+3;
B) SO4-2, CO3-2, NO3-;
C) Cl-, Br-, J-.
4. Уравнение изотермы Ленгмюра представляет собой прямую линию в координатах:
A) Г=f(C); B) Г=f(lgC); C) Г=f(1/C).
5.Гидрофильные неполярные поверхности хорошо смачиваются:
A) органическими неполярными растворителями;
B) водой, которая понижает поверхностное натяжение на поверхности твердого тела;
C) любой жидкости;
6. ПАВ это вещества для которых:
А) dσ/dC<0; В) dσ/dC>0; C) dσ/dC=0;
7. Удельная поверхностная энергия – это:
A) полная энергия поверхностного слоя жидкости;
B) избыток поверхностной энергии Гиббса единицы поверхности;
C) энергия за счет которой осуществляются поверхностные процессы;
8. В гомологическом ряду углеводородов, увеличение цепи на одну -СН-
группу:
A) уменьшает поверхностную активность в 3-3,5 раза;
B) увеличивает поверхностную активность в 3-3,5 раза;
C) увеличивает поверхностное натяжение в 3-3,5;
|
|
|
Занятие №11
|
|
|
