Celem pomiarów było wyznaczenie izotermy adsorpcji alkoholu butylowego na powierzchni wody oraz obliczenie wartości powierzchni jaką zajmuje jedna cząsteczka tego związku.
Wykonanie ćwiczenia
Przygotowano 6 roztworów butanolu o stężeniach 0,03; 0,08; 0,15; 0,3; 0,5; 0,7 mol dm-3 poprzez odpowiednie rozcieńczenie wyjściowego roztworu o stężeniu 0,7 mol dm-3.
Kolbki z gotowymi roztworami termostatowano w temperaturze 20oC, po czym rozpoczęto serię pomiarów napięcia powierzchniowego metodą tensometryczną na odpowiednio ustawionym aparacie rozpoczynając od roztworu o najmniejszym stężeniu. Dla każdego pomiaru wprowadzano wartości poprawki na różnicę gęstości. Naczynko pomiarowe po każdym pomiarze osuszano, pierścień osuszano delikatnie bibułką. Wyniki z wyświetlacza aparatu zapisano w protokole wraz z odchyleniem standardowym serii siedmiu pomiarów podawanym przez aparat.
Opracowanie wyników
Tabela 1. Stężenia poszczególnych próbek, objętości roztworu butanolu użyte do sporządzenia roztworów oraz różnica gęstości roztworów i powietrza.
Nr pomiaru
1
2
3
4
5
6
c1 / mol*dm-3 0,029
0,080
0,150
0,300
0,500
0,700
V2 / cm3 2,1
5,7
10,7
21,4
35,7
-
Δd / g*cm-3 0,9977
0,9969
0,9958
0,9934
0,9902
0,9869
Tabela 2. Wyniki pomiarów napięcia powierzchniowego poszczególnych roztworów butanolu oraz odchylenia od poszczególnych pomiarów.
Nr pomiaru
1
2
3
4
5
6
ln(c1) / mol·dm-3 -3,540
-2,526
-1,897
-1,204
-0,693
-0,357
/ mN·m-1 62,85
57,17
50,59
42,22
35,58
31,21
RSD / mN·m-1 0,14
0,12
0,10
0,06
0,06
0,05
Na podstawie tych danych otrzymano wykres zależności wartości napięcia powierzchniowego od wartości logarytmu naturalnego ze stężenia.
Wykres 1. Zależność wartości napięcia powierzchniowego roztworu alkoholu butylowego od wartości logarytmu naturalnego ze stężenia.
(…)
… od odwrotności stężenia
Metodą regresji liniowej uzyskano równanie prostej i po podstawieniu otrzymano poniższe równanie:
Następnie obliczono wartość nadmiaru maksymalnego oraz wartość stałej a:
Błąd wyznaczenia granicznej wartości nadmiaru powierzchniowego jest zależny od błędu
wyznaczenia wartości współczynnika . Odchylenie standardowe tego współczynnika wynosi:
Stosując statystykę t-Studenta na poziomie ufności 95% oraz przy n-2 stopniach swobody t = 2,776.
ΔB = 0,018*106 mol-1*m2 Błąd wyznaczenia granicznej wartości nadmiaru powierzchniowego obliczono metodą różniczki zupełnej:
Ostatecznie graniczna wartość nadmiaru powierzchniowego wynosi:
Wykres 3. Izoterma adsorpcji Gibbsa roztworów alkoholu butylowego w zależności od stężenia.
Wartość powierzchni Acz jednej cząsteczki butanolu w warstwie powierzchniowej obliczono korzystając ze wzoru:
gdzie:
Γmax - graniczna wartość nadmiaru powierzchniowego
NA - liczba Avogadro (6,022·1023 mol-1) Po podstawieniu otrzymano:
Błąd wyznaczenia wartości powierzchni jednej cząsteczki butanolu w warstwie powierzchniowej obliczono metodą różniczki zupełnej:
Ostatecznie:
Wnioski:
Z przeprowadzonych pomiarów widzimy, że alkohol butylowy jest substancją powierzchniowo…
... zobacz całą notatkę
Komentarze użytkowników (0)