06.11.2012r. Farmacja Grupa 17ab	Temat: Wyznaczanie napięcia powierzchniowego cieczy metodą stalagmometryczną	Ocena:
			Magdalena Sikora Kaja Skurzyńska Mateusz Steiner

1. Wstęp teoretyczny

Napięcie powierzchniowe - zjawisko ściśle związane z siłami spójności cieczy, które maleją wraz ze wzrostem odległości między cząsteczkami. Dlatego rozpatrując siły działające na daną cząsteczkę znajdującą się wewnątrz fazy ciekłej, można wziąć pod uwagę jedynie cząsteczki otaczające tę omawianą. Wówczas siły działające na daną cząsteczkę są jednakowe i ich wypadkowa jest równa zero.

W przypadku gdy cząsteczka znajduje się na granicy faz gazowej i ciekłej, czyli na powierzchni cieczy, działają na nią siły obydwu ośrodków. Wypadkowa sił skierowana jest prostopadle do powierzchni cieczy, a siła styczna do tej powierzchni stanowi siłę napięcia powierzchniowego.

• Energetyczna definicja napięcia powierzchniowego - energia, jaką należy przyłożyć, aby zwiększyć powierzchnię cieczy o daną jednostkę.

• Siłowa definicja napięcia powierzchniowego - stosunek wypadkowej sił napięcia powierzchniowego do długości odcinka, wzdłuż którego siły te są zaczepione.

Napięcie powierzchniowe jest wielkością charakterystyczną dla danej cieczy i zależną od temperatury. Wraz z jej wzrostem napięcie powierzchniowe maleje aż do zera, gdy osiągnięta zostanie temperatura krytyczna (temperatura, w której zanika różnica gęstości między fazą gazową i ciekłą).

Menisk - powierzchnia oddzielająca dwie fazy: gazową i płynną lub dwie niemieszające się ze sobą ciecze.

• Menisk wklęsły - powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek naczynia zakrzywia się w górę - siły oddziaływania między ściankami naczynia a cząsteczkami cieczy są większe niż siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy.

• Menisk wypukły - powierzchnia cieczy w pobliżu ścianek zakrzywia się w dół - siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy są większe niż siły oddziaływania między cząsteczkami cieczy a ściankami naczynia.

Zjawisko włoskowatości - różnica wysokości cieczy w naczyniu włoskowatym jest wprost proporcjonalna do napięcia powierzchniowego cieczy i odwrotnie proporcjonalna do promienia przekroju naczynia i ciężaru właściwego cieczy.

Metody wyznaczania napięcia powierzchniowego cieczy:

• Metoda wzniesienia cieczy w naczyniach kapilarnych - polega na umieszczeniu kapilary w naczyniu z cieczą zwilżającą szkło. Powstanie menisku wklęsłego powoduje niedobór ciśnienia wewnątrz kapilary względem ciśnienia pod płaską powierzchnią cieczy w naczyniu. Różnica ciśnień zostaje wyrównana poprzez podniesienie poziomu cieczy wewnątrz rurki ponad poziom cieczy w naczyniu. Działające na cząsteczki siły są skierowane wzdłuż słupa cieczy i styczne do ścianek kapilary.

• Metoda odrywania płytki od powierzchni cieczy - metoda ta polega na zmierzeniu siły, jaką trzeba przyłożyć, aby oderwać płytkę o znanym obwodzie od powierzchni cieczy. W doświadczeniu wykorzystuje się metalową płytkę, która jest dobrze zwilżana przez ciecz. Siła, jaką należy przyłożyć, jest równa sumie ciężaru płytki oraz sile napięcia powierzchniowego.

• Metoda stalagmometryczna - polega na badaniu napięcia powierzchniowego danej cieczy za pomocą stalagmometru, który składa się ze zbiorniczka o znanej objętości oraz kapilary zakończonej stopką. Doświadczenie polega na wyznaczeniu ilości kropel cieczy o znanej gęstości uformowanych w stopce. Do oderwania kropli od stopki dochodzi, gdy jej ciężar zostaje zrównoważony przez wypadkową sił napięcia powierzchniowego. W praktycznym zastosowaniu za pomocą stalagmometru wyznacza się względny współczynnik napięcia powierzchniowego:

- napięcie powierzchniowe cieczy badanej

- napięcie powierzchniowe cieczy wzorcowej

- gęstość cieczy badanej

- gęstość cieczy wzorcowej

- ilość kropel cieczy badanej

- ilość kropel cieczy wzorcowej

Stalagmometr

2. Wyniki

Rodzaj roztworu	Liczba kropel (pomiar1)	Liczba kropel (pomiar2)	Liczba kropel (pomiar3)	Uśredniony wynik
20% gliceryna	58	58	58	58
20% z 1 kroplą detergentu	79	77	81	79
20% gliceryna z 2 kroplami detergentu	115	114	140	123
20% gliceryna z 3 kroplami detergentu	169	143	144	152

3. Obliczenia

Obliczając napięcie powierzchniowe poszczególnych roztworów korzystamy ze wzoru:

Jednak różnica gęstości roztworu wzorcowego i roztworów badanych jest na tyle znikoma, że możemy dokonać następującego uproszczenia:

1. 20 - procentowy roztwór gliceryny:

Zakładamy, że

=