溶液表面张力的测定最大气泡压力法Word文档下载推荐.docx

1、源于凝聚相界面分子受力不平衡，意为表面的单位长度收缩力。也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质，如果恒温 、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功，故亦称为表面自由焓。与凝聚相和表面共存接触相种类有关，还与T,P有关，与凝聚相纯度和杂志种类有关。浓度升高，溶液的有增有减，随溶质、溶剂而异，表面活性剂是两亲分子，他们的水溶液随浓度升高先剧降，后微升，在渐趋稳定。随c而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离，此现象称为表面吸附。表面吸附量与浓度有关，用吉布斯等温吸附方程（1）求出为-c曲线在指定浓度的斜率。0为正吸附，表面浓度较体浓度高，达饱和吸附时，趋于饱和吸附量，此时两亲分子在溶液表面处于高度

2、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 设分子吸附层厚，即两亲分子长。依*= *M,由此得出求分子的式子（2）。3、的测定方法有环法、滴重法、毛细管上升法等， 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入试液，并使管口刚与液面相切，则可看到在毛细管内形成凹液面。凹液面受力一是大气压，二是附加压力，因此凹液面受到的总压是p1=p0+p=p0+2/r.现对管外减压，随管外压力p2=p0+gh减小，|h|增大，|r|减小，p1随p2同步减小，故p2=p1，得： =rgh/2由于减压凹液面不断下降，r为

3、不定值，但当凹液面上形成的小气泡降至毛细管下口，并随时气流的瞬间，|r|降至极小，刚等于毛细管下口内径，此时h 升至最大。若在微微减压。气泡逸出，h剧降，r为定值，所以只要测出最大的|h|，即可用上式求出。由于r一定。故rg/2为定值，称仪器常数K，可用纯水的和同条件下实验测得的h求出。故： =K*h=0*h/h0溶液浓度c用折射仪测出。三、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一套药品：乙醇溶液：5%，10%，20%，30%，40%，50%四、实验步骤1、按下图安装好实验仪器，检查仪器是否漏气，检查方法如下：由分液往蓄水瓶中注水，是压力计产生一

4、定的压力差，停止加水，如果压力计维持35分钟不变，可认为不漏气。 2、仔细用热的铬酸洗液洗涤毛细管。3、毛细管常数的测定： 在清洁的试管中加入约1/4体积的蒸馏水，装上清洁的毛细管，是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，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，用待测溶液洗涤试管和沾洗毛细管（尖端沾取待测液，然后用耳洗球吹掉内溶液）3次，在试管中装入待测溶液，用上述方法快速测定浓度为5%,10%,2

5、0%,30%,40%,50%的乙醇溶液压力差h，都测三次取平均值。五、 实验数据及处理、不同浓度的乙醇溶液的压力差乙醇溶液次数 h高 h低 hn h0%118.40 12.10 6.306.18218.35 12.20 6.15318.30 12.20 6.185%18.26 13.06 5.20 5.12 18.24 13.14 5.10 18.20 13.0810% 18.00 13.504.50 4.49 17.90 4.40 18.10 13.60 4.5020% 17.50 13.55 3.95 3.98 17.45 13.45 4.00 17.40 3.8030% 17.20 13

6、.80 3.40 3.33 17.10 13.70 3.40 16.90 3.3040% 16.70 14.00 2.70 2.73 16.60 2.80 16.5050% 14.30 2.40 14.20 14.10、将实验记录的数据用表格列出体积分数浓度（mol/L）h（cm）10-3（N/m）（mol/m2）10-6（N.m/mol）1060.85765.1260.525.1846 0.1654101.71524.49 53.076.15540.2786203.43043.98 47.044.9822 0.6885305.14573.33 39.369.5177 0.5406406.86

7、092.73 32.2711.7161 0.5856508.75612.40 28.377.4437 1.17633、不同百分比下的乙醇溶液的浓度当T=18时 乙醇 =0.7902 Kg/m3 M乙醇 = 46.07则c乙醇 =1000乙醇 * / M乙醇 = 17.1522当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.05 = 0.8576 mol/L当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.10 = 1.7152 mol/L当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.20 = 3.4304 mol/L当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.30 = 5.1457 mol

8、/L当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.40 = 6.8609 mol/L当=5%时 c乙醇 = 17.1522 * 0.50 = 8.7561 mol/L 4、利用水的表面张力求毛细管常数由表知蒸馏水：h=6.18cm 查表得：水=73.07810-3 N/m 所以： =10-3 = 1.182 N/m25、计算各浓度乙醇溶液的表面张力。计算举例：5%的乙醇溶液5% 1=Kh1 = 1.1820.0512 = 60.52 10% 2=Kh2 = 1.1820.0449 = 53.0710-3 N/m20% 3=Kh3 = 1.1820.0398 = 47.0430% 4=Kh4

9、= 1.1820.0333 = 39.3640% 5=Kh5 = 1.1820.0273 = 32.2750% 6=Kh6 = 1.1820.0240 = 28.376、作-c图。由-c图可以指定浓度的斜率T 及求指定浓度的斜率T当c乙醇 = 0.8576 mol/L T = = - 14.5989*10-3当c乙醇 = 1.7152 mol/LT = = - 8.6870*10-3当c乙醇 = 3.4304 mol/L = - 3.5156 *10-3当c乙醇 = 5.1457 mol/L- 4.4773*10-3当c乙醇 = 6.8609 mol/L = - 4.1336*10-3当c乙醇

10、 = 8.7561 mol/L = - 2.0578*10-37、根据指定浓度的斜率T求 及c/由吉布斯等温吸附式 =T 可求出当c乙醇 = 0.8576 mol/L1 = - * （- 14.5989*10-3）= 5.1846 * 10-6c/=0.8576/（5.1846 * 10-6） = 0.1654 * 1062 = - * （- 8.6870*10-3 ）= 6.1554 * 10-61.7152/（6.1554 * 10-6） = 0.2786 * 1063 = - * （- 3.5156*10-3 ）= 4.9822 * 10-6 3.4304/（4.9822 * 10-6）

11、 = 0.6885 * 1064 = - * （- 4.4773*10-3 ）= 9.5177 * 10-65.1457/（9.5177 * 10-6） = 0.5406 * 1065 = - * （- 4.1336*10-3 ）= 11.7161 * 10-66.8609/（11.7161 * 10-6） = 0.5856 * 1066 = - * （- 2.0578*10-3 ）= 7.4437 * 10-68.7561/（ 7.4437 * 10-6） = 1.1763 * 1068、作c/-c图，求 由图可看出直线的斜率tg= 0.1028 * 106 由公式=（tg）-1 可得出则

12、=（tg）-1 = （0.1028 * 106）-1 = * 10-6 =9.7276 * 10-6 mol/m2六、 思考题1、为什么液体的表面张力随温度升高而减小？答：同一种物质的表面张力因温度不同而异，当温度升高时物质的体积膨胀，分子间的距离增加，分子之间的相互作用减弱，所以表面张力一般随温度的升高而减小。2、仪器的清洁与否对所测数据有无影响？有影响。毛细管如果不清洁会影响气泡逸出的速度。七、误差分析 1、实验装置气密性不好，影响压差计的读数。 2、毛细管没有用热的铬酸洗涤干净，这是实验的关键。 3、没有调节好气泡逸出的速度，气泡逸出速度太快每分钟超过30个，气泡逸出速度不均匀。 4、一次测量后没有用待测液洗试管和沾洗毛细管。 5、实验温度，溶液浓度对实验结果的影响。八、心得体会本实验是第一次没有老师讲解，自己和同组同学独立完成的物理化学实验，也是最后一次物理化学实验。通过一年的物理化学实验，了解了许多的物理化学原理、想象，懂得了物理化学实验的基本操作和应注意的问题，实验时科学严谨的态度，更重要的是学会了用计算机处理实验结果。这些将会对我经后的学习和工作有很大的帮助。