最大氣泡壓力法測定溶液的表面張力題庫

1、寧波工程學院物理化學實驗報告專業(yè)班級化工104班姓名張雅俊序號33實驗日期2012.05.19同組姓名朱中宇、蔣燕軍指導老師付志強、羅麗娟實驗名稱最大氣泡壓力法測定溶液的表面張力一、實驗目的1、掌握最大氣泡壓力法測定表面張力的原理和技術。2、通過對不同濃度乙醇溶液表面張力的測定，加深對表面張力、表面自由能、表面張力和吸附量關系的理解。二、實驗原理1、在一定溫度下純液體的表面張力為定值，當加入溶質形成溶液時，表面張力發(fā)生變化，具變化的大小決定于溶質的性質和加入量的多少。根據能量最低原理，溶質能降低溶劑的表面張力時，表面層溶質的濃度比溶液內部大；反之，溶質使溶劑的表面張力升高時，它在表面層中的濃度

2、比在內部的濃度低，這種表面濃度與內部濃度不同的現象叫做溶液的表面吸附。在指定的溫度和壓力下，溶質的吸附量與溶液的表面張力及溶液的濃度之間的關系遵循吉布斯吸附等溫式：r=-(c/RT)*(d丫/dc式中，r為溶液在表層的吸附量；丫為表面張力；c為吸附達到平衡時溶液在介質中的濃度。根據朗格謬爾(Langmuir)公式：r=JKc/(1+Kc)r訥飽和吸附量，即表面被吸附物鋪滿一層分子時的rc/r=1+Kc)/(HoK)=c/口1/RK以c/rXc作圖，則圖中該直線斜率為1/艮。由所得的n代入Am=1/艮L可求被吸附分子的截面積(L為阿伏伽德羅常數)。2、本實驗用氣泡最大壓力法測定溶液的表面張力，其

3、儀器裝置如圖1所示：圖1、最大氣泡壓力法測量表面張力的裝置示意圖1、恒溫套管；2、毛細管（r在0.150.2mm）;3、U型壓力計（內裝水）；4、分液漏斗;5、吸濾瓶；6、連接橡皮管。將待測表面張力的液體裝于表面張力儀中，使毛細管的端面與液面相切，液面即沿毛細管上升，打開抽氣瓶的活塞緩緩抽氣，毛細管內的液面上受到一個比A瓶中液面上大的壓力，當此壓力差一一附加壓力（P=P大氣干系統）在毛細管端面上產生的作用力稍大于毛細管液體的表面張力時，氣泡就從毛細管口脫出，此附加壓力與表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比，其關系式為：AP=2t/R式中，AP為附加壓力；丫為表面張力；R為氣泡的曲率半徑。如果

4、毛細管半徑很小，則形成的氣泡基本上是球形的。當氣泡開始形成時，表面幾乎是平的，這時曲率半徑最大；隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸變小，直到形成半球形，這時的曲率半徑R和毛細管的半徑r相等，曲率半徑最小值，根據上式這時附加壓力達最大值。氣泡進一步長大，R變大，附加壓力則變小，直到氣泡逸出。根據上式，R=r時的最大附加壓力為：AP最大=2T/r實際測量時，使毛細管端剛與液面接觸，則可忽略氣泡鼓起所需克服的靜壓力，這樣就可以直接用上式進行計算。當將其它參數合并為常數K時，則上式變?yōu)椋篩=KA跟大式中儀器常數K可用已知表面張力的標準物質測得。三、實驗儀器、試劑1、儀器：最大泡壓法表面張力儀1套，洗耳球1個

5、，移液管（50ml和10ml）各一支，燒杯（500mL）。2、藥品：正丁醇（分析純），蒸儲水。四、實驗步驟1、儀器的準備與檢漏將表面張力儀容器和毛細管先用洗液洗凈，再順次用自來水和蒸儲水漂洗，烘干后按圖5-9接好，檢查是否漏氣。2、儀器常數的測定調節(jié)液面與毛細管相切，并調節(jié)分液漏斗，使氣泡由毛細管尖端成單泡逸出，且速度控制在每分鐘形成氣泡510個（數顯微壓差測量儀為510s）,當氣泡剛脫離管端的一瞬間，壓力計中液位差達到最大值，當顯示的最大值比較穩(wěn)定時，記下數據，重復調節(jié)2次并記下相應的數值。再由手冊查出實驗溫度時水的表面張力，求得儀器常數Ko3、表面張力隨溶液濃度變化的測定在上述體系中，按濃

6、度從高到低的順序依次測定預先配好的正丁醇溶液的P最大值,每次置換溶液前都先用溶液潤洗2次，再按2方法測定。五、數據記錄與處理實驗溫度：22.7C；大氣壓：100.62KPa；恒溫槽溫度：30C；丫水：71.18xdN.m-1儀器常數K的測定AP最大AP最大，1AP最大，2AP最大，3丫水K=丫/p64364464464271.180.1107p正丁醇的測定一14-3cmol.dmAP最大AP最大，1AP最大，2AP最大，3ymN/m水64364464464271.180.0260960860961067.420.0456957056856862.9910.0653753753753759.45

7、0.0850550550550555.900.1048748648748853.9110.1246746746846651.700.1643843843843748.490.2041341241341445.720.2437337337337341.292、計算K值y=KAp.K=丫水/AP最大=71.18(N/m)/643=0.1107根據K值得到一組丫值，以ymN/m)-c(mol.dm-3)作圖如下:0000.050.10015000.25c（moldm1Y=A+B1*X+B2*XA2AB1B270.7206-199.28848339.08692ParameterValueError0.

8、6776113.9156556.33662根據上圖，可以得到yc的關系式為T70.7206-199.28848c+339.08692cd3可得d_=678.17384c-199.28848（其中c的單位為mol.dm3,丫的單位為mN/m。）dc又因為】=_d-RTdccrc/r0.020.00147313.57770.040.00273214.64120.060.00377515.89400.080.00460317.37990.10.00521619.17170.120.00561321.37890.160.00576227.76810.20.00505139.58040.240.0034

9、7868.98530.006nFc等溫線c/-c等溫線yscale(Y)=A+B*XParameterValueErrorA1.802265.22229B217.8008539.21622由上面可知直線的斜率k為217.80085X103m3/mol;11-633=4.591410mol/mk217.80085101 1,92行Am=：623=3.61810m二L4.5914106.0210六、注意事項1、儀器系統不能漏氣；2、所用毛細管必須干凈、干燥，應保持垂直，其管口剛好與液面相切；3、讀取壓力計的壓差時，應取單個逸出時的最大壓力差。七、結果與討論這次的實驗操作的步驟很簡單，就是實驗量比較

10、大，數據比較容易產生誤差。從得的c/r-c等溫線來看，得到的數據還是存在誤差，可能的原有：液面沒有跟毛細管底部完全相切；沒有等到氣泡穩(wěn)定了再讀數。八、思考題1 .毛細管尖端為何必須調節(jié)得恰與液面相切？否則對實驗有何影響？答：如果將毛細管末端插入到溶液內部，毛細管內會有一段水柱，產生壓力P，,則測定管中的壓力Pr會變小，pmax會變大，測量結果偏大。2 .最大氣泡法測定表面張力時為什么要讀取最大壓力差？如果氣泡逸出的很快，活幾個氣泡一齊出，對實驗結果有無影響？答：如果毛細管半徑很小，則形成的氣泡基本上是球形的。當氣泡開始形成時，表面幾乎是平的，這時曲率半徑最大;隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸變小，直到形成半球形，這時曲率半徑R和毛細管半徑r相等，曲