液体表面张力的测定及应用Word格式文档下载.docx

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前者表明加入溶质使液体表面张力下降，此类物质称表面活性物质。

后者表明加入溶质使液体表面张力升高，此类物质称非表面活性物质。

因此，从Gibbs关系式可看出，只要测出不同浓度溶液的表面张力，以σ～ｃ作图，在图的曲线上作不同浓度的切线，把切线的斜率代入Gibbs吸附公式，即可求出不同浓度时气～液界面上的吸附量

。

3.兰格缪尔（Langmuir）吸附公式

在一定的温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir等温式表示：

式中

为饱和吸附量，

为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。

将上式化成直线方程则：

若以

作图可得一直线，由直线斜率即可求出

每个溶质分子所占据的溶液表面积即溶质分子的横截面积就可以表示为：

假若在饱和吸附的情况下，在气～液界面上铺满一单分子层，则可应用下式求得被测物质的横截面积

。

三、仪器和药品

表面张力仪，超级恒温槽，抽气瓶，数显压差计，胶头滴管，50mL容量瓶13个，水银温度计（0~100℃）1支，5mL、10mL、25mL移液管各一支，无水乙醇。

四、实验步骤

1.配制溶液。

按要求用移液管移取相应体积的乙醇原始溶液到不同的50mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，配制出13种待测溶液。

2.测定仪器常数。

把表面张力仪调节到垂直，在A管中注入蒸馏水，使液面刚刚与毛细管B的下端接触。

然后缓缓打开抽气瓶的旋塞D抽气，直到有气泡从毛细管下端逸出。

并适当调节旋塞D的防水速度使得2~3s逸出一个气泡为宜。

这时持续观察数显压差计2~3min，并把最大压差值

记录下来。

液体的表面张力都与温度有关。

纯水在25℃下的表面张力为

结合此处测得的

，由

可以求得所用仪器的仪器常数

3.从稀到浓依次测定配置的乙醇水溶液的

，并结合表面张力仪的仪器常数

计算每一种溶液的表面张力

此处需要注意的是，每次测试前需要用少量的待测液体把表面张力仪润洗两次。

五、数据记录与处理

1.恒温箱温度：

26.3℃

（水）：

-0.533kPa

由文献数据25℃时水的表面张力为：

7.197×

10-2N/m;

又由公式：

知仪器常数

：

-0.000135028m-1

2.实验记录与相关值如下表：

3.对上表数据进行处理：

（1）σ-c拟合曲线:

原始溶液

乙醇体积（mL）

0.50

0.1715

-0.500

0.0675

-

1.00

0.3430

-0.477

0.0644

-0.003106

-0.009053

1.50

0.5146

-0.457

0.0617

-0.002701

-0.007872

2.00

0.6861

-0.437

0.0590

3.00

1.0291

-0.407

0.0550

-0.004051

-0.005904

4.00

1.3722

-0.387

0.0523

-0.003936

5.00

1.7152

-0.368

0.0497

-0.002566

-0.003739

7.00

2.4013

-0.343

0.0463

-0.003376

-0.002460

9.00

3.0874

-0.312

0.0421

-0.004186

-0.003050

12.00

4.1165

-0.278

0.0375

2.0583

-0.004591

-0.002230

15.00

5.1457

-0.257

0.0347

-0.002836

-0.001377

18.00

6.1748

-0.243

0.0328

-0.001890

-0.000918

23.00

7.8900

-0.221

0.0298

3.4304

-0.002971

-0.000866

Equation：

（2）dσ/dc-c拟合曲线：

（3）拟合Γ-c曲线

则由上述图线值及报告值可知：

，

则

故，乙醇分子的横截面积：

六、实验结论与讨论：

实验测得乙醇分子的截面积为：

误差分析：

1.实验时，压差计的读数由人为观察，长时间观察不准确，可能造成误差。

2.气泡冒出的速度人为不易控制，而且毛细管下端可能会略微插入液面可能造成一定的误差。

七、思考题：

1.实验中为什么要保持表面张力仪A垂直？

答：

如果不能使毛细管尖端与待测溶液液面保持垂直并相切，那么气泡不能连续逸出，使压力计的读数不稳定，且影响溶液的表面张力。

2.在测定过程中，如果冒气泡的速度太快会有何影响？

如果气泡逸出速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，致使压力计的读数不稳定，不易观察出其最高点而引起较大误差。

3.如果往表面张力仪中加入的待测液体过多，会对测得的表面张力有何影响？

如果表面张力仪中的液体过多，会使毛细管内产生一段水柱，产生额外压力，使得实测的

变大。

4.仪器常数与温度有没有关系，为什么？

仪器常数与温度有关系，温度越高，仪器常数越小。