1. Wstęp teoretyczny.

Napięcie powierzchniowe mierzono metodą stalagmometryczną. W dwóch stalagmometrach, w których na początku była woda (ciecz wzorcowa) o określonej objętości mierzono ilość kropel, które odrywały się od końcówki stalagmometru. Następną czynnością był pomiar odrywających się kropel alkoholi o takiej samej objętości jak ciecz wzorcowa i o odpowiednim stężeniu. Alkohole z kolei były rozcieńczane aż ilości odrywających się kropel były takie same lub bardzo podobne do cieczy wzorcowej którą była woda.

2. Wyniki pomiarów

Etanol C₂H₅OH d = 0,791 g/cm³ C = 1 mol/dm³

Propanol C₃H₇OH d = 0,801 g/cm³ C = 0,5 mol/dm³ T = 292 K

Woda H₂O d = 1,000 g/cm³ σ H₂O = 72,8 mN/m

H₂O - 101 kropli H₂O - 83 krople

1M C₂H₅OH - 128 kropli 0,5M C₃H₇OH - 115 kropli

0,5M C₂H₅OH - 113 kropli 0,25M C₃H₇OH - 104 krople

0,25M C₂H₅OH - 108 kropli 0,125M C₃H₇OH - 97 kropli

0,125M C₂H₅OH - 102 kropli 0,062M C₃H₇OH - 87 kropli

0,031M C₃H₇OH - 84 krople

3. Opracowywanie wyników

σC₂H₅ OH =
= 45,4

σC₂H₅ OH = 51

σC₂H₅ OH = 53,8

σC₂H₅ OH = 57

σC₃H₇ OH = 42,1

σC₃H₇ OH = 46,5

σC₃H₇ OH = 50,0

σC₃H₇ OH = 55,7

σC₃H₇ OH = 57,6

1. Nadwyżki powierzchniowe dowolnie wybranych stężeń dla każdego z alkoholi wyznaczone metodą graficzną.

Dla C₂H₅OH

C = 0,125 mol/dm³ R = 8,3144
T = 293 K

Г =
= 1,4 * 10^-3 mol/m² Z = 60,4 - 57 = 3,4

C = 0,25 mol/dm³

Г =
= 2,05 * 10^-3 mol/m² Z = 58,8 - 53,8 = 5

C = 0,5 mol/dm³

Г =
= 2,3 * 10^-3 mol/m² Z = 55,5 - 50 = 5,5

Dla C₃H₇OH

C = 0,031 mol/dm³

Г =
= 1,03 * 10^-3 mol/m² Z = 60,1 - 57,6 = 2,5

C = 0,125 mol/dm³

Г =
= 2,05 * 10^-3 mol/m² Z = 55 - 50 = 5

C = 0,25 mol/dm³

Г =
= 2,13 * 10^-3 mol/m² Z = 51,7 - 46,5 = 5,2

C = 0,5 mol/dm³

Г =
= 2,6 * 10^-3 mol/m² Z = 48,6 - 42,1 = 6,5

Dla C₃H₇OH

2. Współczynnik nachylenia prostej.

=

=

3. Parametr
   wynosi:

=

=

Tangens nachylenia tej prostej czyli współczynnik
wynosi

Г∞ =

4. Miejsce zerowe funkcji:

X =

Rzędna punktu przecięcia przedłużenia prostej z osią rzędnych czyli parametr
daje wartość

A =
* Г∞ = 20,99*2,86*10^-3 = 0,06

Sprawdzam czy otrzymana izoterma absorpcji dla C₃H₇OH spełnia równanie Langmuira:

Г = Г∞ *

Wyniki obliczone metodą graficzną

1. Г = 2,86*10-3
   1. Г = 1,03 * 10^-3

2. Г = 2,86*10-3
   2. Г = 2,05 * 10^-3

3. Г = 2,86*10-3
   3. Г = 2,13 * 10^-3

4. Г = 2,86*10-3
   4. Г = 2,6 * 10^-3

Dla C₂H₅OH

1. Współczynnik nachylenia prostej.

=

=

2. Parametr
   wynosi:

=

=

Tangens nachylenia tej prostej czyli współczynnik
wynosi

Г∞ =

3. Miejsce zerowe funkcji:

X =

Rzędna punktu przecięcia przedłużenia prostej z osią rzędnych czyli parametr
daje wartość

A =
* Г∞ = 41,36*2,87*10^-3 = 0,12

Sprawdzam czy otrzymana izoterma absorpcji dla C₃H₇OH spełnia równanie Langmuira:

Г = Г∞ *

Wyniki obliczone metodą graficzną

1. Г = 2,87*10-3
   1. Г = 1,4 * 10^-3

2. Г = 2,87*10-3
   2. Г = 2,05 * 10^-3

3. Г = 2,87*10-3
   3. Г = 2,3 * 10^-3

4. Wyniki obliczeń zestawione w tabelach.

C₂H₅OH

Г∞ = 2,87*10^-3 mol/m^2 A = 0,12
C	Г
mol/dm^3	mol/m^2
1,0	---	---
0,5	2,3*10^-3	217,4
0,25	2,05*10^-3	121,9
0,125	1,4*10^-3	89,3

C₃H₇OH

Г∞ = 2,86*10^-3 mol/m^2 A = 0,06
C	Г
mol/dm^3	mol/m^2
0,5	2,6*10^-3	192,3
0,25	2,13*10^-3	117,4
0,125	2,05*10^-3	60,9
0,062	---	---
0,031	1,03*10^-3	30,1

Stosunek wartości A dla dwóch kolejnych członów szeregu zawierających oraz n oraz n+1 atomów węgla wyznaczany na podstawie ćwiczenia wynosi:

Wykres
= f (c )

Г =

= tg(180-α)= - tgα = = -

Z= - C
czyli

Г =

Wykres
= f (c )

Г =

= tg(180-α)= - tgα = = -

Z= - C
czyli

Г =

Wykres Г = f(c ) (izoterma adsorpcji) dla C₃H₇OH

Wykres Г = f(c ) (izoterma adsorpcji) dla C₂H₅OH

5. Wnioski:

Celem powyższego ćwiczenia było wyznaczenie napięć powierzchniowych alkoholi o określonych stężeniach metodą stalagmometryczną, oraz korzystając z odpowiednich wykresów obliczenie nadwyżki powierzchniowej, a także wyznaczenie stałych Г∞ i A. Sprawdzając czy otrzymane izotermy adsorpcji spełniają równanie Langmuira, pojawiają się pewne błędy, ale można stwierdzić, że warunki te zostały spełnione. Błędy powstałe w ćwiczeniu mogą być spowodowane tym, że stalagmometr przy każdorazowym rozcieńczaniu roztworu zawierał pewne ilości badanej wcześniej substancji. Ponadto błędy mogą być spowodowane niedokładnym liczeniem opadających kropel co w rzeczywistości przekłada się na wyniki obliczeń, z kolei nieścisłości mogły być spowodowane niedokładnością wyznaczonych stycznych przy obliczaniu nadwyżki powierzchniowej. Natomiast stały stosunek wartości A wynikający z reguły Traubego, który powinien wynosić
, a który w tym ćwiczeniu wyniósł 2 prawdopodobnie jest spowodowany tym, że reguła Traubego odnosi się tylko do roztworów bardzo rozcieńczonych.

7