Protokoll 1K- Adsorptsiooni uurimine lahuse ja õhu piirpinnal (1)

TTÜ
Materjaliteaduse instituut
füüsikalise keemia õppetool
Töö nr 1
Töö pealkiri: Adsorptsiooni uurimine lahuse ja õhu piirpinnal
Üliõpilase nimi ja eesnimi :
Õpperühm
Töö teostamise
kuupäev: 22.02.2012
Kontrollitud:
Arvestatud:
Stalagmomeeter
Töö ülesanne:
Määrata pindaktiivse aine vesilahuse pindpidevus sõltuvalt lahuse kontsentratsioonist. Pindpidevuse isotermist leida adsorptsiooni isoterm. Adsorptsiooni isotermist arvutada pindala ja pikkus monomolekulaarses kihis.
Töö käik:
Vastavalt juhendajalt saadud tööülesandele valmistasin pindaktiivse aine vesilahused . Pindpidevus määratakse stalagmomeetriga tilkade lugemise meetodil. Meetod põhineb eeldusel , et tilk rebitakse lahti kapillaari küljest, kui tilga kaal P saab võrdseks pindpidevusjõuga F.
Teoreetilised alused:
Kui stalagmomeetri ülemise ja alumise märgi vaheline ruumala on V ja tilkade arv selles n, siis ühe tilga ruumala on V/n ja tilga kaal
kus q on vedeliku tihedus; g - raskuskiirendus .
Tilga eraldumise momendil P = F ehk
Mōōtmised sooritatakse ühe ja sama stalagmomeetri abil ka mingi tuntud pindpinevusega vedeliku (vesi) suhtes ja uuritava lahuse pindpinevus arvutatakse vōrrandite suhtest :
ja x = kus x on uuritav lahus.
Siit saame, et
( I, 1)
Lahjade vesilahuste korral vōib lugeda, et ,0 ja vōrrand lihtsustub:
( I, 2 )
Vee pindpinevus leitakse juhendi lisas olevast tabelist vastavalt katsetemperatuurile.
Arvutused:
Uuritav lahus on Iso- butanooli vesilahus kontsentratsiooniga 0,5M
Vee pindpidevus on 72,75
Leian pindpidevuse:
65,62
Lahuse kontsentratsioon c
mol/l
Tilkade arv
Pindpinevus 
mJ/m2
I katse
II katse
III katse
Keskmine
Vesi H2O
43
43
44
43,3
72,75
0,015625
48
48
48
48
65,62
0,03125
52
51
52
51,6
61,04
0,0625
58
59
59
58,6
53,75
0,125
69
69
69
69
45,65
0,25
85
86
84
85
37,05
0,5
111
112
112
111,6
28,22
Pindpinevuse isoterm.
Valitud kontsentratsioonidele on leitud Z väärtused ja pindliig ning vastavalt sellele koostatud tabel ning graafik .
Kontsentratsioon c mol/l
1/c
Z mJ/m2
Z J/m2
Pindliig  mol/m2
1/
0,03125
32
8,5
0,0085
0,000003489
286588,4706
0,0625
16
11,5
0,0115
0,000004721
211826,2609
0,125
8
12,5
0,0125
0,000005131
194880,16
0,25
4
13
0,013
0,000005337
187384,7692
Joonistatud graafik 1/ = f(1/c)
Graafikult näeb, et max = (166090)-1 = 0,00000602
Leitud max alusel arvutan molekuli pindala adsorptsioonikihis S0 ja adsorptsioonikihi paksuse l0, mis vastab molekuli paksusele . Ühe molekuli ristlõikepindala pindkihis:
Adsorptsioonikihi paksuse, mis vastab molekuli pikkusele, saan seosest:
Leian isopropanooli arvutusliku pikkuse, võttes kõigi sidemete vaheliseks nurgaks 109◦
L0 = (0,10 + 0,14 + 0,30 + 0,10) * sin
= 0,521 nm = 5,2 *10-10 m
Vastus: Eksperimentaalne ja arvutuslik viga on veidi erinevad. Aga ma usun, et see võib olla tingitud sellest, et tilkade lugemisel võis esineda ebatäpsusi ja ka graafikule puutujaid tõmmates, võis olla vigu.