3.2 ОПИСАНИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ И ВЫПОЛНЕНИЕ

Оборудование: конические колбы (50 мл), шприцы (2 мл и 10 мл), стеклянная палочка, линейка, часы с секундной стрелкой, образцы воды: дистилированая, кипячёная, водопроводная, вода с добавлением кальций-сульфата и натрий-карбоната; образцы ПАВ разного вида (растворы мыла, ополаскиватель белья и желатин).

Ход исследования:

1. Отмерить по 20 мл каждого из предложенных видов воды и налить их в колбы.

2. К равным объёмам воды добавить по 2 мл раствора поверхностно-активного вещества, встряхнуть.

3. Определить наблюдаемый эффект.

4. Измерить высоту пены и время исчезновение половины её объёма.

3.3 ОБРАБОТКА ИТОГОВ ОПЫТА И ВЫВОДЫ

Для опыта использовались ПАВ разных типов. В ходе опыта внимание обращалось на сравнение высоты, объёма пены и время её полураспада, а также на наличие в пенах осадка.

3.3.1 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АНИОНАКТИВНЫХ ПАВ

В качестве анионактивных ПАВ было взято мыло. При растворении в воде оно образует отрицательно активные ионы:

C17H35COONa С17H35-COO + Na+

Был приготовлен раствор мыла, 2 мл которого были добавлены ко всем видам воды. Полученные результаты занесены в таблицу 1.

Таблица 1. Влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены для анионактивного ПАВ (мыла).

В образцах воды с добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната пузырьки пены имеют большие размеры, чем у дистиллированной, кипячёной и водопроводной воды.

Объём пены отличается. В очень жесткой воде образуются хлопья белого цвета.

По данным таблицы 1 были построены графические зависимости высоты пены и времени полураспада пены от жёсткости воды для анионактивного ПАВ, расположив виды по мере увеличения жёсткости, или общему количеству ионов:

Как видно, с ростом жёсткости воды объём полученной пены резко уменьшается. Причиной этого является химическая связь ПАВ с ионами, которые присутствуют в воде. Так как ПАВ имеет анионактивный характер, то в растворе происходит взаимодействие анионов ПАВ и катионов кальция и магния:

2An- + Ca2+ → An2Са↓

2An- + Mg2+→ An2Mg↓

На устойчивость пены, как видим влияет жесткость воды. С увеличением количества ионов кальция и магния пена исчезает с большей скоростью. Мы думаем, что это может быть связано с тем, что ПАВ постепенно поглощается (сорбируется) осадком, полученным при соединении активных ионов с катионами кальция и магния. Чем большее количество осадка, тем скорее сорбируется ПАВ.

В случае образца воды с избытком натрий-карбоната выпадение осадка можно объяснить наличием в растворе ( воде) большого количества ионов, которые мешают вспениванию. Они диффузируют к ПАВ и сорбируются ими, ускоряя отток воды с пенных плёнок, значит, облегчают слияние пузырьков.

Итоги данной части исследований показали, что жёсткость воды довольно сильно влияет на пенообразование и устойчивость пены при использовании анионоактивного ПАВ. Значит, чем больше в воде находится ионов, тем меньше объём образованной пены и ниже её устойчивость.

3.3.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАТИОНАКТИВНИХ ПАВ

В качестве катионактивних ПАВ был взят ополаскиватель для белья, который включал вещества из группы тетраалкиламмоний-хлоридов. Эти вещества относятся к классу четвертичных амонийных солей. При растворении в воде образуются дополнительные активные ионы.

R

R` N + Cl-

R`` R```

Полученные в ходе опыта результаты занесены в таблицу 2

Таблица 2. Влияние жёсткости воды на пенообразование и устойчивость пены для катионактивных ПАВ (тетраалкиламмоний-хлорид).

* Время полного распада пены.

Во всех случаях пена не очень большого объёма. С добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната образуются хлопья.

В образцах воды с добавлением кальций - сульфата и натрий – карбоната пузырьки пены имеют немного большие размеры, чем у дистиллированной, кипячёной и водопроводной воды.

Результаты этой части опыта показали, что жёсткость воды действует на пенообразование и устойчивость пены для катионактивных ПАВ. При увеличении жёсткость воды устойчивость такой пены уменьшается.

По данным таблицы 2 были построены графические зависимости пены и времени полураспада пены от жёсткости воды для катионоактивного ПАВ, расположив виды воды по мере увеличения жёсткости, или общего количества ионов: