七、最大气泡压力法测定溶液的表面张力52612.docx

物 理 化化 学 实 验验 报 告实 验 名 称：最大气气泡压力力法测定定溶液的的表面张张力学 院： 化学工工程学院院 专 业： 化学工工程与工工艺 班 级：姓 名：学学 号号：指 导 教 师：日 期：一、实验目目的1、掌握最最大气泡泡压力法法测定表表面张力力的原理理和技术术。2、通过对对不同浓浓度乙醇醇溶液表表面张力力的测定定，加深深对表面面张力、表表面自由由能、表表面张力力和吸附附量关系系的理解解。二、实验原原理 1、在一定定温度下下纯液体体的表面面张力为为定值，当当加入溶溶质形成成溶液时时，表面面张力发发生变化化，其变变化的大大小决定定于溶质质的性质质和加入入量的多多少。根根据能量量最低原原理，溶溶质能降降低溶剂剂的表面面张力时时，表面面层溶质质的浓度度比溶液液内部大大；反之之，溶质质使溶剂剂的表面面张力升升高时，它它在表面面层中的的浓度比比在内部部的浓度度低，这这种表面面浓度与与内部浓浓度不同同的现象象叫做溶溶液的表表面吸附附。在指指定的温温度和压压力下，溶溶质的吸吸附量与与溶液的的表面张张力及溶溶液的浓浓度之间间的关系系遵循吉吉布斯吸吸附等温温式： = （c/RT）/（d/dcc）式中，为为溶液在在表层的的吸附量量；为为表面张张力；cc为吸附附达到平平衡时溶溶液在介介质中的的浓度。根据朗格谬谬尔（LLanggmuiir）公公式： =Kc/（1Kc） 为饱和和吸附量量，即表表面被吸吸附物铺铺满一层层分子时时的 cc/ =（11Kcc）/（K） = cc/1/K 以c/对对c作图图，则图图中该直直线斜率率为1/。由所得的代入AAm=1/L可求求被吸附附分子的的截面积积（L为为阿伏伽伽德罗常常数）。2、本实验验用气泡泡最大压压力法测测定溶液液的表面面张力，其其仪器装装置如图图1所示示：图1、最大大气泡压压力法测测量表面面张力的的装置示示意图1、 恒温套管；2、毛毛细管（rr在0.150.22mm）；3、UU型压力力计（内内装水）；4、分分液漏斗斗；5、吸吸滤瓶；6、连连接橡皮皮管。将待测表面面张力的的液体装装于表面面张力仪仪中，使使毛细管管的端面面与液面面相切，液液面即沿沿毛细管管上升，打打开抽气气瓶的活活塞缓缓缓抽气，毛毛细管内内的液面面上受到到一个比比A瓶中中液面上上大的压压力，当当此压力力差附加压压力（P=PP大气P系统统）在毛毛细管端端面上产产生的作作用力稍稍大于毛毛细管液液体的表表面张力力时，气气泡就从从毛细管管口脱出出，此附附加压力力与表面面张力成成正比，与与气泡的的曲率半半径成反反比，其其关系式式为：P=2/R 式中，PP为附加加压力；为表表面张力力；R为为气泡的的曲率半半径。如果毛细管管半径很很小，则则形成的的气泡基基本上是是球形的的。当气气泡开始始形成时时，表面面几乎是是平的，这这时曲率率半径最最大；随随着气泡泡的形成成，曲率率半径逐逐渐变小小，直到到形成半半球形，这这时的曲曲率半径径R和毛毛细管的的半径rr相等，曲曲率半径径最小值值，根据据上式这这时附加加压力达达最大值值。气泡泡进一步步长大，RR变大，附附加压力力则变小小，直到到气泡逸逸出。根据上式，RR=r时时的最大大附加压压力为：P最大= 2/r 实际测量时时，使毛毛细管端端刚与液液面接触触，则可可忽略气气泡鼓起起所需克克服的静静压力，这这样就可可以直接接用上式式进行计计算。当将其它参参数合并并为常数数K时，则则上式变变为：=KPP最大 式中仪器常常数K可可用已知知表面张张力的标标准物质质测得。三、仪器药药品1、仪器：最大泡泡压法表表面张力力仪1套套，洗耳耳球1个个，移液液管(550mll和100ml)各一支支，烧杯杯（5000mLL）。2、药品：正丁醇醇（分析析纯），蒸蒸馏水。四、实验步步骤1、仪器的的准备与与检漏将表面张力力仪容器器和毛细细管先用用洗液洗洗净，再再顺次用用自来水水和蒸馏馏水漂洗洗，烘干干后按图图5-99接好，检检查是否否漏气。2、仪器常常数的测测定调节液面与与毛细管管相切，并并调节分分液漏斗斗，使气气泡由毛毛细管尖尖端成单单泡逸出出，且速速度控制制在每分分钟形成成气泡55100个（数数显微压压差测量量仪为55100s），当当气泡刚刚脱离管管端的一一瞬间，压压力计中中液位差差达到最最大值，当当显示的的最大值值比较稳稳定时，记记下数据据，重复复调节22次并记记下相应应的数值值。再由由手册查查出实验验温度时时水的表表面张力力，求得得仪器常常数K。3、表面张张力随溶溶液浓度度变化的的测定在上述体系系中，按按浓度从从高到低低的顺序序依次测测定预先先配好的的正丁醇醇溶液的的P最大大值，每每次置换换溶液前前都先用用溶液润润洗2次次，再按按2方法法测定。五、实验数数据记录录及处理理1、实验数数据的记记录恒温槽温度度室温大气压水3028.1100.114KPPa71.188×100-3N.mm-1浓度moll.dmm-3P最大P最大，11P最大，22P最大，33N/m×10-6 mool*mm-2c/×1107 m-11水573.335745725740.0711780.02541.335425405420.0677181.37111.45990.044994985004990.0611932.55661.56550.064774784774760.0599203.55331.68990.08462.774644624620.0577424.36331.83440.10438.334394374390.0544394.98662.00660.12418.334184194180.0511915.42112.21440.163873873873870.0488035.73002.79220.20361.333623623600.0444845.29003.78110.243413413403420.0422324.10115.85222、计算KK值 = KppK=水水/PP最大=0.0071118/5573.3=0.112411×100-3m根据K值得得到一组组值，以以(NN/m)-c (moll.m-3)作作图如下下:5-2、-c等等温线根据图5-1，可以得得到-c的关关系式为为=00.0669833-1.84667×110-44c+22.955×100-7c2由此得到dd/ddc=55.900×100-7c-1.884677×100-43、绘制-c等等温线通过公式 = （cc/RTT）/（dd/ddc）就就得一组组。以×1006moll.m-2-c/（ mool.m-3）作图如如下：5-3、-c等等温线4、计算AAm5-4、cc/-c等温温线从图5-33中得出出：y=11.7884*1105x+5.54668*1106则斜率1/=1.7784*1055即=55.6005*110-66 mool·mm-2所以，Amm=1/L=（1/55.6005*110-66）*6.02*10223=1.0774*110-119 mm2=10.774 nnm2六、实验讨讨论1、这次的的实验操操作的步步骤很简简单，就就是实验验量比较较大，数数据比较较容易产产生误差差。从得得到的cc/-c等温温线来看看，得到到的数据据不是很很理想，拟合出的直线不够精确。可能的原因有：在到正丁醇的时候没有直接倒入而是先经过烧杯再倒入；液面没有跟毛细管底部完全相切；没有等到气泡稳定了再读数。2、本实验验是通过过测最大大气泡来来测定溶溶液的表表面张力力，计算算过程中中巧妙地地用求导导的方法法间接地地来求出出-cc的切线线。所用用的毛细细管必须须干净，干干燥，应应保持垂垂直，其其管口刚刚好与液液面相切切；读取取压力计计的压差差时，应应取气泡泡单个溢溢出时的的最大压压力差。3、使用的的张力管管及毛细细管的洗洗涤要彻彻底。如如果毛细细管洗涤涤不干净净，不仅仅影响表表面张力力值，而而且会使使气泡不不能有规规律地单单个连续续逸出。毛细管插入溶液中的深度直接影响测量结果的准确性，这是因为溶液的静压力会增加对气泡壁的压强，为了减少静压力的影响，应尽可能减少毛细管的插入和深度，使插入深度与液面刚好相切。