Проверка выполнимости правила Дюкло – Траубе
1. Приготовьте 0,2, 0,1 0.05, 0,025 и 0,0125 М растворы трех спиртов (или органических кислот) одного гомологического ряда.
2. Определите величины их поверхностных натяжений с помощью прибора и метода Ребиндера, результаты и расчета запишите в таблицу 3.6
3. Постройте на одном графике изотермы поверхностного натяжения всех использованных вами растворов ПАВ одного гомологического ряда.
4. Из графика рассчитайте поверхностные активности Ds/DC всех растворов для всех концентраций из начальных линейных участков.
5. Рассчитайте отношение поверхностных активностей ближайших соседей гомологического ряда.
6. Сделайте вывод о выполнимости правила Дюкло – Траубе.
Таблица 3.6.
Растворы | С, Моль/л | P =h2 - h1 | s, дн/см | Ds/DC |
| 0 | Po = | so = | |
0,0125 | ||||
0,025 | ||||
0,05 | ||||
0,1 | ||||
0,2 | ||||
| 0,0125 | |||
0,025 | ||||
0,05 | ||||
0,1 | ||||
0,2 | ||||
| 0,0125 | |||
0,025 | ||||
0,05 | ||||
0,1 | ||||
0,2 |
КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ:
Перед выполнением работы:
1. Сформулируйте цель работы.
2. Расскажите порядок измерений для определения поверхностного натяжения методом Ребиндера.
3. Расскажите методику определения поверхностной активности растворов ПАВ и расчета адсорбции по Гиббсу.
|
|
4. Объясните порядок работы и расчетов по проверке выполнимости правила Дюкло – Траубе.
К защите работы:
1. Поверхностное натяжение – это …
2. Укажите факторы, влияющие на поверхностное натяжение жидкостей.
3. Есть ли различие в поверхностном натяжении мягкой и жесткой воды, образцы которой находятся при одинаковой температуре? Аргументируйте ответ.
4. Объясните различие терминов «абсорбция» и «адсорбция». Приведите примеры адсорбции и абсорбции.
5. Изобразите графики зависимости адсорбции от концентрации поверхностно – активного вещества при температурах Т1 и Т2, учитывая, что Т2< Т1.
6. Изобразите графики зависимости поверхностного натяжения от концентрации поверхностно – активного вещества при температурах Т1 и Т2, учитывая, что Т2> Т1.
7. Определите площадь, приходящуюся на одну молекулу анилина С6Н5NH2 на границе его с воздухом, если предельная адсорбция анилина составляет Г¥ = 6.0 10 –9 кмоль/м2.
8. Приведите пример процесса, в результате которого поверхностное натяжение воды становится равным нулю.
9. Из ряда представленных ниже соединений выберите такие, которые увеличивают поверхностное натяжение воды: NaOH, NH4OH, С6Н5NH2, СН3-СН2-СН2-СН2-СООН, СН3-СН2ОNa, KCNS
|
|
10. На сколько отличаются поверхностные активности этилового (СН3 -СН2ОН) и бутилового (СН3-СН2-СН2-СН2ОН) спиртов одинаковой концентрации (при малых концентрациях).
11. Какое из перечисленных ниже соединений будет иметь наибольшую величину адсорбции при одинаковой концентрации: НСООН, СН3 -СООН или СН3-СН2-СООН? Аргументируйте ответ.
ГАЗОВАЯ ХРОМАТОГРАФИЯ
Хроматографический метод разделения смеси веществ заключается в том, что вещества, составляющие смесь, движутся вместе с несорбирующимся газом-носителем вдоль поверхности сорбента (неподвижной фазы), и при этом непрерывно происходят процессы сорбции и десорбции этих веществ. Неподвижная фаза помещена в виде насадки в трубку, которая называется хроматографической колонкой через которую должны пройти все впущенные вещества, после чего на выходе из колонки они фиксируются хроматографическим детектором. Движение веществ вдоль колонки происходит только вместе с потоком газа-носителя, в то время, как в сорбированном состоянии они направленно не движутся. Поэтому чем больше среднее "время жизни" молекул индивидуального вещества в сорбированном состоянии, тем меньше их средняя скорость движения вдоль колонки. На рис.3.1 представлена хроматограмма, записанная детектором, для смеси из четырех веществ.
|
|
Рис. 4.1 Типичная хроматограмма смеси из четырех веществ.
Стрелкой на рис.4.1 обозначен момент впуска смеси в поток газа-носителя у входа в колонку. Общее время прохождения вещества через колонку (время удерживания) tuскладывается из времени движения с газом-носителем t0 и суммарного времени нахождения в сорбированном состоянии tR (исправленное время удерживания):
tu = to + tR 4.1
t0 одинаково для всех веществ, так как они перемещаются вдоль колонки вместе с газом-носителем с линейной скоростью его движения u0. Так как удерживание веществ в сорбированном состоянии происходит за счет взаимодействия молекул разделяемых веществ с молекулами жидкой пленки (распределительная хроматография) или поверхности твердой фазы (адсорбционная хроматография), то tR зависит от природы неподвижной фазы. Компоненты смеси, различающиеся по энергии взаимодействия с данной неподвижной фазой, будут иметь различные значения tR. Например, энергия указанных взаимодействий для производных углеводородов определяется длиной углеводородной цепи и наличием функциональных групп, следовательно, величина исправленного времени удерживания tR является качественной характеристикой данного вещества при постоянных условиях опыта: температуре и объемной скорости газа-носителя (w).
|
|
Средняя линейная скорость движения i-го компонента смеси вдоль колонки ui = l/tu, где l - длина колонки, описывается основным уравнением:
4.2
u0 - скорость газа-носителя;
- коэффициент Генри, т.е. коэффициент распределения i-го вещества между неподвижной и газовой фазами;
Сa и С - концентрации вещества в этих фазах при равновесии соответственно;
называется отношением фаз и равняется отношению объёма Va неподвижной фазы, в котором происходит сорбция, к объёму подвижной (газовой) фазы в колонке V = wto., w – объемная скорость газа-носителя.
В связи с тем, что Гi для различных веществ смеси отличаются друг от друга, движение их вдоль колонки происходит с разными средними скоростями, что и приводит к их разделению. Несорбирующиеся вещества, так же как и газ-носитель, проходят всю длину колонки за время t0. Таким образом,
, 4.З
т.е. , 4.4
Откуда
, 4.5
Умножая правую и левую части на w, получаем
, 4.6
VR - исправленный удерживаемый объём, зависит только от объёма неподвижной фазы в колонке и коэффициента Генри. Относительный удерживаемый объём двух компонентов 1 и 2, равный не зависит от Va, а только от природы веществ и температуры
, 4.7
Таким образом, относительный удерживаемый объём является наиболее воспроизводимой качественной характеристикой вещества по сравнению с tu, tR и VR.
Дата добавления: 2018-04-15; просмотров: 734; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!