ЛАБОРАТОРНЫЕ РАБОТЫ

ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ СВОЙСТВА РАСТВОРОВ ПАВ

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1. МЕТОДЫ ИЗМЕРЕНИЯ ПОВЕРХНОСТНОГО НАТЯЖЕНИЯ РАСТВОРОВ ПАВ

Существующие методы определения поверхностного натяжения делятся на три группы в зависимости от того, каков характер изменения поверхности раздела фаз в процессе измерения.

А. Статические методы. К этой группе относятся те методы, при которых площадь поверхности раздела фаз не изменяется в ходе определения: методы капиллярного поднятия, лежачей и висячей капли, метод втягивания пластинки и др.

Б. Полустатические методы основаны на рассмотрении условий равновесия между приложенной внешней силой, увеличивающей поверхность раздела, и противостоящей ей силой поверхностного натяжения (метод наибольшего давления газовых пузырьков или капель, метод отрыва кольца или рамки, метод взвешивания или счета капель). В ходе измерения а поверхность раздела непрерывно увеличивается с регулируемой скоростью, пока приложенная сила (например, сила отрыва кольца) не превысит действия поверхностного натяжения, стремящегося сократить поверхность. Поскольку формирование адсорбционного слоя протекает во времени, в случае мицеллообразующих (и особенно высокомолекулярных) ПАВ измеряемое значение ст зависит от скорости образования новой поверхности. Чем медленнее производится образование поверхности (отрыв кольца, образование капли), тем меньше, т. е. ближе к равновесной наименьшей величине, найденное значение ст. При бесконечно медленной скорости образования поверхности методы дают равновесное (статическое) значение величины а.

Следует отметить, что упомянутые выше статические методы также дают неравновесные (динамические) значения ст, если время существования поверхности к моменту отсчета меньше, чем необходимое для формирования равновесного адсорбционного слоя. Поэтому термин «статические методы» не должен вводить в заблуждение относительно характера измеряемой величины ст. Он означает лишь, что измерения производятся в условиях, когда площадь поверхности раздела не изменяется, т. е. в отсутствие внешних сил, растягивающих поверхность.

В. Динамические методы позволяют определять лишь неравновесное (динамическое) поверхностное натяжение, причем в условиях, далеких от равновесия. К ним относится, например, метод колеблющейся струи. Он основан на том, что струя жидкости, вытекающая из трубки с эллиптическим сечением, под действием поверхностного натяжения приобретает колебательное движение, при котором по длине струи наблюдаются чередующиеся расширения и сжатия (стоячие волны). Длина стоячей волны связана определенной зависимостью с поверхностным натяжением. В этом случае динамическое поверхностное натяжение характеризует непрерывно обновляющуюся поверхность с временем жизни порядка нескольких миллисекунд.

Ниже рассмотрены методы капиллярного поднятия, втягивания пластинки и отрыва кольца. Широко известные методы наибольшего давления газовых пузырьков (метод Ребиндера) и сталагмометрический описаны в большинстве существующих пособий к практикуму по коллоидной химии.