溶液表面张力的测定——最大气泡压力法_2.docx

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1、实验二十一溶液表面张力的测定一最大气泡压力法一、实验目的1 .用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。2 .了解表面张力的性质、表面自由能的意义，以及表面张力和吸附的关系。3 .学会镜面法作切线的方法。三、实验原理1用本法测定乙醇，水溶液的数据对*c,作图将C一。曲线(吗在不同浓度的斜率比代入吉布斯等温吸附式：=_(笆)RTc求出相应的吉布斯吸附量二按1anbmuir等温吸附变形公式：c1c=1*噎以一。直线斜率，求出饱和吸附量无，进而得出乙醇分子横截面积S和分子长度3,结合直线截距得出吸附系数。：Q=(tg0)T以上各式中，c为浓度;T为绝对温度(K);。为表面张力(Nm);为吉布斯吸附

2、量(mo1?);M为溶质摩尔质量;P为溶质密度(kgm3);S为分子截面积(m(分子)/为分子长(m);。为吸附(平衡)常数;NA为阿氏常数(6.002X1023MOI);R为气体常数(8.314Jmo1K)o为了求以上参数，关键是测。2.表面张力即界面张力，矢量。源于凝聚相界面分子受力不平衡,意为相界面的单位长度收缩力。也是在各对应条件下凝聚系表面相的热力学强度性质，如恒温、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功，故亦称比表面自由及会，SI单位J?。与凝聚相和表面共存接触相种类有关（如无说明，通常指定被凝聚相饱和了的空气为共存接触相），还与Ip有关，与凝聚相纯度和杂质种类有关。浓度升高，溶液的。有

3、增有减，随溶质、溶剂而异，表面活性剂分子是两亲分子，它们的水溶液。随浓度升高先剧降，后微升，再渐趋恒定。随C而变的本质是溶液表面相浓度对体相浓度的偏离，此现象称为表面吸附。表面吸附量r与浓度有关，用吉布（玛斯等温吸附式求出，灰为。一c曲线在指定浓度的斜率。（玛%0为正吸附，表面浓度较体浓度为高，达饱和吸附时，趋于饱和吸附量乙，此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集，形成单分子膜。若将兰格缪尔等温吸附式中的吸附量赋予吉布斯吸附量的特定意义，则可从其变形式求出晨，设分子吸附层厚3,3即两亲分子长。依%=M,由此得出求分子5的式子（2）。3的测定方法有最大气泡法、环法、滴重法、毛细管上升法等,

4、其中最大气泡法设备简单，易操作，应用广。此法是将下口齐平的毛细管垂直插人试液，并使管刚与液面相切，则可看到在毛细管内形成凹液面。凹液面受力一是大气压Po,一是附力口压力AP二尸一4=2b1r是凹液面半径，r0,故AP0,表示尸指向背液面，即低于平液面所受外压，因此凹液面受到的总压是6=4+AP=%+2bj现对管外减压，随管外压力鸟减小（负压，力取负;g重力加速度，夕压力计内液柱密度），IM1增大，m减小，P1随P2同步减小，故P2=P1,得：=rgpJ2由于减压，凹液面不断下降，为不定值，但当凹液面上形成的小气泡降至毛细管下口，并随气流离开的瞬间，降至极小，刚等于毛细管下口内径，止匕时IM1升

5、至最大。若再微微减压，气泡逸出，力剧降，r为定值，所以只要测出最大的凶1,即可用上式求出。（式中的r、A力皆可取正）。由于r一定，故广gd/2为定值，称仪器常数K,可用纯水的。和同条件下实测的求出。故：=/C?=cr0/0溶液浓度C用折射仪测出。四、仪器药品仪器:蓄水瓶，毛细管，试管，烧杯，U型水柱压力计，温度计，分液漏斗，表面张力仪1套。药品:乙醇溶液:5%,10%,20%,30%,40%,50%。五、实验步骤1 .按图28安装好实验仪器，检查仪器是否漏气，检查方法如下:由分液漏斗往蓄水瓶中加水，使压力计产生一定的压力差，停止加水如压力差维持35分钟不变，可认为不漏气。图28最大气泡压力法测

6、定表面张力装置I.抽气用的滴液漏斗；2.支竹试管；3.毛细管；4.恒温槽；5.酒精压力计2 .仔细用热的铭酸洗液洗涤毛细管，这是本实验关键。3 .毛细管常数的测定在清洁的试管中加人约1/4体积的蒸储水，装上清洁的毛细管，使端面恰好与液面相接，打开分液漏斗，使水缓缓滴出，以增加毛细管内压力，使气泡冒出，观察气泡冒出的速度与压力的关系，调节气泡逸出速度不超过每分钟20个时，如此三次，若每次得h,差别在2mm以内，取平均值，求k。否则重复步骤2,然后再测。4 .乙醇溶液表面张力的测定将试管中的水倒出，用待测溶液洗试管和沾洗毛细管（尖端沾取待测液，然后用洗耳球吹掉内溶液）3次，在试管中装人待测溶液，用上述方法快速测定浓度为5%,10%,20%,30%,40%,50%的乙醇溶液压力差都测3次取其平均值。六、数据处理和结果1 .将实验所记录的数据用表格列出浓度Ch左h右Nhc2 .利用水的表面张力求毛细管常数ko3 .计算各浓度乙醇溶液的表面张力，计算时，注意各量的单位。（玛4 .作。一c图利用镜面象法得出不同浓度的斜率比/并计算出各浓度下的P值。5 .计算各浓度的和。/。6 .作c图，求七、思考题1 为什么液体的表面张力随温度升高而减少呢？2 .仪器的清洁与否对所测数据有无影响？