41.Беттердің қисықтығын қаныққан бу қысымы мен ерігіштікке әсері

Жіңішке түтікшелер мен капиллярларда жұғатын сұйық-тықтың көтерілетіні XVII ғасырда белгілі болған. Капиллярлық көтерілудің шарты - түтікшенің материалына сұйықтық жақсы жұғып, яғни шеткі бұрыш сүйір болу керек. Осы шарт орындалса, түтікшедегі сұйықтықтың беті ойыс болады.

Капиллярлық көтерілудің биіктігі (h) түтікшенің диа-метріне кері пропорционал болады, бұл тәуелділікті Жюрен Ж. (1718) ашты: . (7.34)

Сұйықтықтың тығыздығы газға қарағанда едәуір үлкен болғандықтан (ρ_с>>ρ_г), газдың тығыздығын ескермеуге де болады, онда . (7.35)

Жюрен теңдеуіндегі капиллярлық көтерілу мен түтікшенің радиусының көбейтіндісі әр сұйықтық үшін тұрақты шама болады:

, (7.36)

деп белгілеп, оны сұйықтықтың капиллярлық тұрақтысы деп атайды, оның шамасы сұйықтықтың физикалық қасиеттері (σ, ρ_с) мен еркін түсу үдеуіне (g) байланысты.

42. Оңай қозғалғыш жанасу беттерінде беттік керілуді анықтаудың қандай әдістерін білесіздер?

Қазіргі кезде беттік керілуді анықтаудың 10-шақтыдан астам әдістері бар. Оның бәрі сұйықтық пен газ және сұйықтық пен сұйықтық сияқты екі фазалық жүйелер үшін ғана қолданылады. Оның себебі сұйықтықтардың жылдам қозғалатын молекулаларының әсерінен бөлу беттерінің өзгеруін қайтымды етіп және оңай іске асыруға болады. Ал қатты заттардың беттік керілуін тікелей өлшеу қиын, сондықтан көбінде оларды жанама жолдармен анықтайды.

Беттік керілуді анықтау тәсілдерін үш топқа бөлуге болады.

1. Статикалық әдістер:

• Капилярдағы сұйықтықтың көтерілу әдісі;

• Жатқан не ілінген тамшы (көпіршік) әдісі;

2. Жартылай статикалық әдістер:

• Көпіршік не тамшы түзілуінің максималдық қысым әдісі;

3. Динамикалық әдістер:

• Капилярлы толқындар әдісі;

• Тербелмелі ағыстар не тамшылар әдісі;

Коллоидтық химиялық жалпы практикумдарында көбіне қолданылатын әдістерге жартылай статикалық көпіршік түзілуінің максималды қысым әдісі (Ребиндер әдісі) және тамшыларды санау әдісі (сталогмометрлік) жатады.

Осы көптеген тәсілдердің ішінде ең көп тараған 4 әдіске қысқаша тоқталайық:

Капиллярлық көтерілу әдісі

Бұл өте дәл, бірақ капиллярларға жұғатын сұйықтар үшін қолданылатын, төменгі теңдеуге негізделген әдіс:

r - Капиллярдың радиусы.

h - Капиллярдағы сұйықтықтың көтерілуі биіктігі.

d - Сұйықтықтың тығыздығы /ұшқыш сұйықтықтар үшін d-d₁ қолданылады, мұндағы d₁ - сұйықтықтың буының тығыздығы/

g – еркін түсу үдеуі.

Тамшыларды санау, иә сталагмометрлік әдіс

Бұл әдіс те өте дәл емес, солай бола тұра өте қарапайым болғандықтан зертханалық жұмыстарда кең таралған әдіс. Бұл тәсіл Траубе сталогмометрі деп аталатын капиллярлық тесігі бар құралдан белгілі-бір V - көлем сұйық шыққан кезде тамшыларды тікелей санауға негізделген. Мұнда екі түрлі сұйықтықтың беттік керілулерінің қатынасы олардың бірдей радиусты тесіктен тамған тамшыларының салмақтарының қатынастарына тең, өйткені Р=2 π∙r∙ σ

Мұндағы n-V көлемдегі тамшының санын еске ала отырып мынаны жазуға болады:

Бұдан

Егер екінші сұйығымыз стандарттық, ал біріншісі зерттелетін сұйықтық болса, онда бұл теңдеуді былай жазуға болады:

Мұндағы σ₀, d₀, n₀ - деп отырғанымыз стандарттық /белгілі бір/ сұйықтықтың, көбінде судың, беттік керілуі, тығыздығы және тамшылар саны, ал , , - зерттелетін сұйықтықтың сәйкесті шамалары.

Мұнда d₀, d_o, σ₀ - олардың мәнін даяр күйде кестеден алатын болғандықтан, қарастырып отырған тәсіліміз су мен іздестіріп отрырған сұйықтықтың тамшыларын есептеумен ғана шектеледі.

Көпіршіктердің ең үлкен қысымына негізделген әдіс

Бұл-қазіргі кездегі ең ыңғайлы, әрі универсалды және де беттік керілуді аса күшті дәлдікпен (әсіресе Ребиндер құралымен істелгенде) анықтайтын тәсіл. Сондықтан бұл әдісті кейде Ребиндер әдісі деп те атайды. Бұл суға батырылған капиллярдағы ауаның көпіршігін үзу үшін қажет ең үлкен қысымның беттік керілуге пропорционал болатынына негізделген.

Егер бірінші сұйықтық зерттелетін, ал екінші сұйықтық стандарттық болса, онда:

Мұндағы: х – зерттелетін, ал 0 – стандарттық сұйықтыққа тән шамалардың индекстері.