最大泡压法测定溶液表面张力.doc

最大泡压法测定溶液表面张力
Determination of the Aqua Surface Tension by Determining the Biggest Vacuole Pressure

目的要求 实验原理
仪器和试剂 实验步骤
实验装置示意图 实验数据记录与处理
问题讨论 注意事项
实验演示
目的要求 Purposes and Demands
1.测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积。
2.了解表面张力的性质，表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。
3.掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。

实验原理 Principle
1、表面自由能
表面张力表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其量值与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
2、溶液的表面吸附
根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层溶质的浓度比溶液的内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，表面层中的浓度比内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布

斯吸附方程：

式中：
Γ为表面吸附量（单位：mol·m-2 ）
T为热力学温度（单位：K）
C为稀溶液浓度（单位：mol·dm-3 ）
R为气体常数
以表面张力对浓度作图，可得到σ—c曲线，在σ—c曲线上任选一点I作切线，即可得该点所对应浓度ci的斜率（dσ/dci）T ,可求得不同浓度下的Γ值和得出Γ-c的关系图。
3、最大泡压法
将被测液体装于测定管中，使玻璃管下端毛细管端面与液面相切，液面沿毛细管上升。打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气，则测定管中的压力p逐渐减小，毛细管中压力po就会将管中液面压至管口，并形成气泡，其曲率半径由大而小，直至恰好等于毛细管半径r，根据拉普拉斯（Laplace）公式，这时能承受的最大压力差也最大：

最大压力差可用U型压力计中最大液柱差来表示：

Dpmax=rgDh

K′为仪器常数，可以用已知表面张力的物质测定。（水和乙醇水溶液的表面张力见附表）

仪器和试剂 Apparatus and Reagent
表面张力测定装置 1套
阿贝折射仪 1台
烧杯（200mL） 1只
恒温水浴 1套
洗耳球 1个
乙醇（分析纯）

实验步骤 Procedure
1、测定仪器常数
调节恒温槽的温度30±0.1oC 。将仪器认真洗涤干净，在测定管中注入乙醇，使管内液面刚好与毛细管口相接触，置于恒温水浴内恒温10min。注意使毛细管保持垂直并注意液面位置，然后按图接好系统。慢慢打开抽气瓶活塞，进行测定。注意气泡形成的速度应保持稳定，通常以每分钟约8个至12个气泡为宜。记录U型压力计两边最高和最低读数各3次，求出平均值。
2、测定乙醇溶液的表面张力
将毛细管从样品管中取出，倒掉乙醇，以不同浓度的乙醇溶液进行测定，从浓到稀依次进行，每次测量前必须用待测液将样品管与毛细管冲洗三遍，然后在样品管内放入适量的待测溶液，按测仪器常数的步骤，测定Δh值。

实验装置示意图 Sketch-maps of Equipments

图Ê－16－3 测定表面张力装置图

实验数据记录和处理
Data Records and Data Processing
1、实验温度 ；
大气压 水（标准液）；
σH2O=
DhH2O=
仪器常数K′=
乙醇浓度 (M)
Δh=h上-h下/cm
σ/N·m-1
Γ/mol·m-2
浓度
1
2
3
平均值

2、作σ = f(c)图。
3、求出曲线上不同浓度C点处的dσ/dc。
4、作出Γ-c吸附等温线。

问题讨论Questions
1、何谓表面张力，比表面能?表面张力与温度有无关系？
２、何谓正吸附与负吸附？
3、本实验用吉布斯吸附方程求什么量？要求出此量需什么数据？本实验用什么方法测取此数据？
4、为什么要测定仪器常数？
5、是否可以在测定仪器常数时，压力计内的液体用水，而测待测溶液时，压力计内水被换成乙醇？为什么？
6、影响本实验结果的关键因素是什么？

注意事项
Attentions
1.毛细管口要与液面相切。
2.气泡形成速度应稳定。
阿贝折射仪
调节到的最佳状态
明暗分界线

1.350

1.360

读记：
n＝1.3515

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