溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法.doc

溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法
五.数据记录及处理
室温：21.5℃ 大气压：99.75kPa 恒温槽温度：25℃
25℃时σH2O：71.97*10-3N.m-1 ΔPH2O：716Pa 毛细管常数K：0.1005*10-3N.m-1.Pa-1
1)记录数据表格：
样品
电导水
1
2
3
4
5
6
7
8
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.16
0.20
最大压力差/Pa
1
720
686
622
570
526
494
454
429
394
2
712
685
622
569
529
489
457
430
393
3
716
692
619
571
528
497
457
426
396
平
均
716
687.7
621
570
527.7
493.3
456
428.3
394.3
表面张力σ（N.m-1）
0.07197
0.06911
0.06241
0.05729
0.05303
0.04958
0.04583
0.04304
0.03963
2）作σ~C曲线，得出曲线方程，求导可得一解析式，利用该式可求出不同浓度时正丁醇水溶液的σ。

二次多项式拟合结果
[2013/6/3 14:36 "/Graph1" (2456446)]
Polynomial Regression for DATA1_B:
Y = A + B1*X + B2*X^2
Parameter Value Error
------------------------------------------------------
A 0.07497 8.41023E-4
B1 -0.33756 0.01799
B2 0.81809 0.07979
-------------------------------------------------------
R-Square(COD) SD N P
-------------------------------------------------------
0.99657 6.9579E-4 8 <0.0001
-------------------------------------------------------
∴σ=0.07497-0.33756C+0.81809C2 ∴dσ/dC=1.63618C-0.33756
再由计算可得下表：
正丁醇浓度C（mol.dm-3）
dσ/dC
Γ（mol.m2）
C/Γ（m2/L)
0.02
-0.304836
2.4587*10-6
8134.3799
0.04
-0.272112
4.3895*10-6
9112.6551
0.06
-0.239389
5.7925*10-6
10358.221
0.08
-0.206665
6.6676*10-6
11998.320
0.1
-0.173942
7.0148*10-6
14255.573
0.12
-0.141218
6.8341*10-6
17559.005
0.16
-0.075771
4.8891*10-6
32725.859
0.2
-0.010324
0.8327*10-6
240182.53
3）作Γ~C图，如下：

4）作C/Γ~C图，如下（除去坏点）：

由上图的直线斜率得：1/Γ∞=161247.62781 即Γ∞=6.20*10-6mol.m-2
S0=1/(Γ∞*Ñ）=2.68*10-19m2
δ=Γ∞M/ρ=6.20*10-6*74.14/0.8109=5.67*10-4

六.思考题
1) 温度和压强的变化对测定结果有何影响？
答：温度的变化对结果会有很大影响，表面张力是分子性质，而温度会影响分子的热运动动能。温度升高，表面张力下降。
大气压强变化不会对结果造成影响，因为整个系统连通大气，受到的大气压是相同的。无论是毛细管测量装置，还是U型管压力测量装置，大气压都不会造成影响。
2) 浓度的误差对σ—C曲线有何影响？
答：浓度的误差对表面张力的数据有影响，对σ—C曲线的规律没影响，但浓度换错规律不存在。
3) 对同一试样进行测定时，每次脱出气泡一个或连串两个所读结果是否相同，为什么？
答：不同；每次脱出一个气泡结果才准确。如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，即气泡形成时间太短，则吸附平衡就来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。
4）用最大气泡压力法来测量表面张力时，毛细管尖端为何要刚好接触液面？
答： 减少测量误差，因为是气泡内外的压力差，在气泡形成的过程中，由于表面张力的作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力△P，，如果插入一定深度，P外还要考虑插入这段深度的静压力，使得的绝对值变大，表面张力也变大。
5)本实验结果的准确与否关键决定于哪些因素？
答;仪器系统的气密性；测定用的毛细管是否干净，实验中气泡是否平稳流过；毛细管端口一定要刚好垂直切入液面，不能离开液面，但亦不可深插(1mm的水柱产生的压强约是10pa)；从毛细管口脱出气泡每次应为一个，即间断脱出；表面张力和温度有关，要等溶液恒温后再测量。