表面张力测定最大压差法(石大)

...大学实验实验日期：成绩：班级：学号：姓名：教师：同组者：表面张力测定—最大压差法一、实验目的1.掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3.学习Gibbs公式及其应用。二、实验原理由于静吸引力的作用，液体表面趋于收缩。要扩大表面，就要克服静吸引力做功，所以表面分子总比内部分子多具有一定的能量，这多具有的能量叫表面能。单位表面具有的表面能叫表面张力。在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在溶液相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。这种溶质在溶液表面的浓度和相内部的浓度现象不同叫吸附。在一定的温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯吸附等温式表示：d(1)dmol/Lmol/LN/mNm/KmolKcRTccRT61485.61485.式中：吸附量（）吸附质在溶液内部的浓度（）表面张力（）通用气体常数（）绝对温度（）若，溶质为正吸附；若，溶质为负吸附。通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c曲线，并在曲线上任取若干个点做曲线的切线，这些切线的斜率就是与其浓度对应的，将此值带入(1)式便可求出在此浓度时的溶质吸附量。d0dcd0dcddc测定液体表面张力的方法有多种，本实验采用最大压差法。本实验装置如图1所示。图1最大压差法测定液体表面张力装置图测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，气泡即可通过毛细管。从浸入液面下的毛细管鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。此时附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，关系式如下：2(2)N/mPRPR61485.式中：广口瓶内滴水形成的附加压力气泡的曲率半径表面张力（）当气泡形成时，表面几乎是平的。此时曲率半径最大，随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径与毛细管半径r相等。曲率半径达最小值，这时附加压力最大。气泡进一步长大，R变大，附加压力变小，直到气泡溢出。分别测出一种已知表面张力的液体（如水）和另一未知表面张力液体（如正丁醇水溶液）的附加压力最大值，这时因为R=r，所以11112222(3)2(4)prpprp式中：已知表面张力液体的最大附加压力已知液体的表面张力式中：未知表面张力液体的最大附加压力2未因此，同一温度下，只要测得，再由温度查出已知表面张力液体（水）的表面张力，即可由(5)式求出未知液体的表面张力。三、仪器与药品1.仪器最大压差法测表面张力装置一套（精密数字压力计、毛细管、分液漏斗），洗瓶，吸耳球。2.药品正丁醇溶液，蒸馏水。四、实验步骤1.用洗液洗表面张力测定仪的外套管和毛细管。清洗方法：①在外套管中放入少量洗液，倾斜转动外套管，使洗液与外套管接触。②将毛细管插入，保持外套管倾斜不动，转动毛细管，使洗液与毛细管接触。用吸耳球吸洗液至毛细管内，洗毛细管内壁。③用完的洗液倒回原来瓶中，然后用自来水充分冲洗外套管和毛细管。④用蒸馏水冲洗外套管和毛细管各三次。2.在外套管中放入蒸馏水，将毛细管插入外套管，塞紧塞子，使毛细管尖端刚碰到液面。按图1连好仪器，分液漏斗中装满自来水。3.打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶内压力逐渐增加，气泡将通过毛细管端。分别读出精密数字压力计示数的三个最大值P1、P2、P3，再求出平均值。4.测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mol/L的正丁醇洗一次外套管和毛细管，然后在加入该溶液，像测蒸馏水的最大压差一样，测定该溶液的最大压差。再用同样方法，依次测得0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mol/L的正丁醇溶液的最大压差。5.记录实验温度：17℃。五、数据处理1.查得17℃时，蒸馏水的表面张力为：σ=73.19mN/m=7.319×10-2N/m2.由公式(5)计算出不同浓度正丁醇溶液的表面张力。记录如表1：表1不同浓度的正丁醇溶液表面张力测量数据记录c正丁醇(mol/L)最大压差H2O0.020.050.100.150.200.250.300.35P10.6400.6230.5820.5420.5210.5170.5090.4880.461P20.6460.6210.5850.5480.5230.5120.5070.4820.459P30.6430.6290.5890.5460.5270.5080.5030.4850.452P0.6430.6240.5850.5450.5230.5120.5060.4850.457σ(N/m)0.07320.07120.06660.06210.05960.05830.05760.05690.0565如有侵权请联系告知删除，感谢你们的配合！精品精品精品