最大泡压法测定表面张力.pptx

化学系基础实验中心化学系基础实验中心最大泡压法测定溶液最大泡压法测定溶液的表面张力的表面张力 Surface Tension of SolutionsSurface Tension of Solutions目的要求目的要求实验原理实验原理实验方法及步骤实验方法及步骤 实验实验操操作注意点作注意点思考题思考题 了解表面张力的性质了解表面张力的性质了解表面张力的性质了解表面张力的性质,表面自由能的意义以及表面表面自由能的意义以及表面表面自由能的意义以及表面表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。张力和吸附的关系。张力和吸附的关系。张力和吸附的关系。掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力,计算表面吸计算表面吸计算表面吸计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积附量和乙醇分子的横截面积附量和乙醇分子的横截面积附量和乙醇分子的横截面积。目的要求目的要求实验原理实验原理表面张力（表面自由能）表面张力（表面自由能）是液体表面缩小的是液体表面缩小的驱动力；驱动力；与液体（溶液）组成、温度和表面气氛有关，与液体（溶液）组成、温度和表面气氛有关，其他条件一定时，其他条件一定时，只与溶液组成有关。加入只与溶液组成有关。加入表面活性剂（双亲物质）可降低溶液的表面表面活性剂（双亲物质）可降低溶液的表面张力张力 。表面活性剂在溶液体相与表层的浓度。表面活性剂在溶液体相与表层的浓度不同不同溶液的表面吸附；（能量最低原理）溶液的表面吸附；（能量最低原理）在在在在T T、P P一定的条件下，溶质的表面吸附量一定的条件下，溶质的表面吸附量一定的条件下，溶质的表面吸附量一定的条件下，溶质的表面吸附量 与与与与溶液浓度溶液浓度溶液浓度溶液浓度c c之间的关系遵守之间的关系遵守之间的关系遵守之间的关系遵守GibbsGibbs吸附方程吸附方程吸附方程吸附方程 为表面吸附量为表面吸附量为表面吸附量为表面吸附量(单位单位单位单位:molm:molm-2-2);T);T为热力学温度为热力学温度为热力学温度为热力学温度(单位单位单位单位:K);c:K);c为稀溶液浓度为稀溶液浓度为稀溶液浓度为稀溶液浓度(单位单位单位单位:moldm:moldm-3-3);R);R为为为为气体常数。气体常数。气体常数。气体常数。vv 当当溶质的表面吸附量溶质的表面吸附量 达到一定值时，其达到一定值时，其 占据了所有表面，达到饱和吸附，饱和吸附量为占据了所有表面，达到饱和吸附，饱和吸附量为 。、与浓度与浓度c c的关系可用的关系可用LangmuirLangmuir吸附等温式表示：吸附等温式表示：上式取倒数整理得：上式取倒数整理得：做（做（c/）-c 图，斜率的倒数即为图，斜率的倒数即为 。若以若以N N代表代表代表代表1m1m2 2 表面上溶质的分子数表面上溶质的分子数表面上溶质的分子数表面上溶质的分子数,则则 N N=L L （L L ：Avogadro Avogadro 常数）常数）可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积:因此因此因此因此,若测得不同浓度下溶液的表面张力若测得不同浓度下溶液的表面张力若测得不同浓度下溶液的表面张力若测得不同浓度下溶液的表面张力,从从从从-c c曲线曲线曲线曲线上求出不同浓度的吸附量上求出不同浓度的吸附量上求出不同浓度的吸附量上求出不同浓度的吸附量,再从再从再从再从(c/(c/)-)-c c直线上求直线上求直线上求直线上求出出出出 ,便可以计算出溶质分子的横截面积便可以计算出溶质分子的横截面积便可以计算出溶质分子的横截面积便可以计算出溶质分子的横截面积 B B 。v最大泡压法测定表面张力的原理与技术最大泡压法测定表面张力的原理与技术最大泡压法测定表面张力的原理与技术最大泡压法测定表面张力的原理与技术拉普拉斯（拉普拉斯（拉普拉斯（拉普拉斯（LaplaceLaplace）公式：）公式：）公式：）公式：Pmax=Pr=P0-Pr=2/rv抽气和压气（负压与正压法）的优缺点抽气和压气（负压与正压法）的优缺点。（教材上与仪器上的不同连接法）（教材上与仪器上的不同连接法）实验方法及步骤实验方法及步骤1.调节水浴温度至调节水浴温度至2525o oC(C(或或3030o oC C）；）；2.洗净测定管和有关玻璃器皿；洗净测定管和有关玻璃器皿；3.依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡压及折光率；压及折光率；实验操作注意事项实验操作注意事项vv洗净所用容器及测量管，并用少许待测液润洗测量管及毛细洗净所用容器及测量管，并用少许待测液润洗测量管及毛细管；确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠；管；确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠；vv测量管装液时，要确保液面与毛细管恰好相切（判断标准？）测量管装液时，要确保液面与毛细管恰好相切（判断标准？），若恒温后液面升高，要吸出多余部分；，若恒温后液面升高，要吸出多余部分；vv操作中手不要接触测量管磨口，以防手上油脂污染测量液；操作中手不要接触测量管磨口，以防手上油脂污染测量液；vv毛细管和测量管放入恒温水浴中时，要保证它们垂直且全浸毛细管和测量管放入恒温水浴中时，要保证它们垂直且全浸入；入；vv测量管接入测量系统前，要确认表面张力测定仪（数显式压测量管接入测量系统前，要确认表面张力测定仪（数显式压差计）已校零，接好后，气密性确认；差计）已校零，接好后，气密性确认；vv调节系统压力改变速度一定要细心，以使压力调节缓慢，气调节系统压力改变速度一定要细心，以使压力调节缓慢，气泡冒出及最大泡压读数稳定（装液量和活塞开度）；泡冒出及最大泡压读数稳定（装液量和活塞开度）；vv用测完表面张力的溶液进行折光率测定；用测完表面张力的溶液进行折光率测定；vv使用折光仪时，要注意保护其光学系统及样品台。使用折光仪时，要注意保护其光学系统及样品台。思考题思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?2.如果毛细管末端插入溶液中进行测量行吗？为什么？如果毛细管末端插入溶液中进行测量行吗？为什么？3.负压法（抽气法）测定最大泡压时，为什么要用同一负压法（抽气法）测定最大泡压时，为什么要用同一瓶溶液其折光率？瓶溶液其折光率？4.测定管的清洁与否和温度不恒定对测量数据有何影响测定管的清洁与否和温度不恒定对测量数据有何影响？