Сталагмометр СТ-1, Минск

Сталагмометр СТ-1 - это измерительный прибор, с помощью которого определяется поверхностное натяжение растворов.

Устройство

Микрометр - основная часть прибора, который обеспечивает фиксацию поршня в стеклянном цилиндрическом корпусе мед.шприца. Поршневый шток соединяется с пружиной, и за счет этого самопроизвольное перемещение исключено.

Микрометр и шприц закреплены скобой и втулкой, которая передвигается без препятствий по всей стойке штатива, а высота фиксируется непосредственно винтом. На шприц надевают капиллярную трубку из нержавейки. Для того, чтобы определить поверхностно натяжение растворов та, где они граничат с воздухом - берется капилляр, имеющий прямой кончик. Для межфазного натяжения - с загнутым концом. Когда вращается микровинт, пружина сжимается и давит на поршень, который перемещается в шприце с жидкостью. Таким образом из капилляра жидкость выдавливается каплями. После того, как достигнут критический объем, капли падают, отрываясь от прибора - это измерение методом счета капелек. Но могут всплывать и образовать слой - это уже измерение натяжения межфазного - используется метод объема капель.

Величина любого натяжения (поверхностного и межфазного) напрямую зависит от температуры фаз, которые соприкасаются, поэтому сталагмометр помещают в термошкаф.

Определение натяжения методом подсчета капель

Поверхностное натяжение всегда возникает на границе фаз, молекулы раздела окружены другими лишь частично, если сравнивать с молекулами в объеме. Поэтому поверхность в верхнем слое между фазами - источник силового поля. В результате возникает нескомпенсированность сил между молекулами, и появление внутреннего давления. Для того чтобы увеличить площадь, нужно из объемной фазы вывести молекулы в верхний слой, совершая работу против сил, находящихся между молекулами.

Поверхностное натяжение определяется при помощи подсчета капель, для этого метода используется сталагмометр, который отсчитывает капли при медленном вытекании из капилляра. Прибор перед использованием хорошо промывают хромовой смесью, потом ополаскивают дистиллированной водой несколько раз, так как жирные следы (ПАВ) могут очень сильно исказить результат.

Сначала проводят опыт при помощи дистиллированной воды. Для этого раствор набирается в прибор и жидкость по капле вытекает из него в подставленный стакан. Когда жидкость достигает верхней метки, начинается отсчет капель и продолжается до достижения нижней метки. Этот опыт повторяется раза. Для того чтобы рассчитать поверхностное натяжение - берется среднее значение капель по количеству. Разница не должна превышать двух капель между отсчетами. Плотность раствора определяют пикнометрически.

Опыт повторяется для каждой жидкости, которая исследуется. Чем натяжение истекающей жидкости меньше, тем капля будет иметь меньший объем, а их количество будет больше. Этот метод дает довольно точные значения натяжения ПАВ-растворов. Вычисления проходят по формуле. И по данным, которые получили, строится график, в котором указывается зависимость величины от концентрации.

Как определяется межфазное натяжение ПАВ-растворов

Особое влияние на границе раздела фаз оказывает межфазное натяжение. Если рассматривать взаимодействие воды и нефти, то удаленная от раздела водная молекула окружена такими же со всех сторон, поэтому сила взаимодействия равняется нулю. А молекула, находящаяся на поверхности раздела, подвергается действию молекул масла, которые располагаются выше границы и воды - они лежат ниже границы. Здесь сила взаимодействия нулю не равняется, вследствие чего возникает межфазное натяжение и в верхнем слое образуется упругий слой, похожий на мембрану.

Межфазное натяжение на границе различных тел, которые соприкасаются фазами — разное, и для них является характеристикой физической. Для того, чтобы определить межфазное напряжение, используются приборы, которые измеряют усилие, которое требуется для разрыва по периметру. Самое большое распространение заслужил метод, где это натяжение определяется объемом капель, которые выдавливаются на границе из капилляра.

Для того чтобы определить постоянную прибора, замеряют поверхностное межфазное натяжение органической жидкости с дист. водой на границе. Определив объем капли, постоянную вычисляют по формулам. Проводятся опыты и впоследствии по тем данным, которые были получены в результате экспериментов, где берутся значения не меньше десяти замеров, строят график величины натяжения от температуры.