七、最大气泡压力法测定溶液的表面张力9753.docx

物物 理 化 学学 实 验 报报 告实 验验 名名 称称：最大大气泡压压力法测测定溶液液的表面面张力学 院： 化学学工程学学院 专 业： 化学学工程与与工艺 班 级：姓 名：学 号：指 导导 教教 师师：日 期：一、实验验目的1、掌握握最大气气泡压力力法测定定表面张张力的原原理和技技术。2、通过过对不同同浓度乙乙醇溶液液表面张张力的测测定，加加深对表表面张力力、表面面自由能能、表面面张力和和吸附量量关系的的理解。二、实验验原理 1、在一一定温度度下纯液液体的表表面张力力为定值值，当加加入溶质质形成溶溶液时，表表面张力力发生变变化，其其变化的的大小决决定于溶溶质的性性质和加加入量的的多少。根据能能量最低低原理，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： = （cc/RTT）/（dd/ddc）式中，为溶液液在表层层的吸附附量；为表面面张力；c为吸吸附达到到平衡时时溶液在在介质中中的浓度度。根据朗格格谬尔（LLanggmuiir）公公式： =Kc/（1Kc） 为饱饱和吸附附量，即即表面被被吸附物物铺满一一层分子子时的 c/ =（11Kcc）/（K） = cc/1/K 以c/对c作作图，则则图中该该直线斜斜率为11/。由所得的的代入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、本实实验用气气泡最大大压力法法测定溶溶液的表表面张力力，其仪仪器装置置如图11所示：图1、最最大气泡泡压力法法测量表表面张力力的装置置示意图图1、 恒温套管管；2、毛细管管（r在在0.11500.2mmm）；3、UU型压力力计（内内装水）；4、分分液漏斗斗；5、吸滤瓶瓶；6、连接橡橡皮管。将待测表表面张力力的液体体装于表表面张力力仪中，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=22/RR 式中，P为附附加压力力；为为表面张张力；RR为气泡泡的曲率率半径。如果毛细细管半径径很小，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。根据上式式，R=r时的的最大附附加压力力为：P最大大= 22/rr 实际测量量时，使使毛细管管端刚与与液面接接触，则则可忽略略气泡鼓鼓起所需需克服的的静压力力，这样样就可以以直接用用上式进进行计算算。当将其它它参数合合并为常常数K时时，则上上式变为为：=KP最大大 式中仪器器常数KK可用已已知表面面张力的的标准物物质测得得。三、仪器器药品1、仪器器：最大大泡压法法表面张张力仪11套，洗洗耳球11个，移移液管(50mml和110mll)各一一支，烧烧杯（5500mmL）。2、药品品：正丁丁醇（分分析纯），蒸蒸馏水。四、实验验步骤1、仪器器的准备备与检漏漏将表面张张力仪容容器和毛毛细管先先用洗液液洗净，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、仪器器常数的的测定调节液面面与毛细细管相切切，并调调节分液液漏斗，使使气泡由由毛细管管尖端成成单泡逸逸出，且且速度控控制在每每分钟形形成气泡泡5110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、表面面张力随随溶液浓浓度变化化的测定定在上述体体系中，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、实验验数据记记录及处处理1、实验验数据的的记录恒温槽温温度室温大气压水3028.11100.14KKPa71.118×110-3N.mm-1浓度mool.ddm-33P最大大P最大大，1P最大大，2P最大大，3N/mm×100-6 mool*mm-2c/××107 m-11水573.35745725740.07717880.022541.35425405420.06671881.37711.45590.0444994985004990.06619332.55561.56650.0664774784774760.05592003.55531.68890.088462.74644624620.05574224.36631.83340.100438.34394374390.05543994.98862.00060.122418.34184194180.05519115.42212.21140.1663873873873870.04480335.73302.79920.200361.33623623600.04448445.29903.78810.2443413413403420.04423224.10015.85522、计算算K值 = KpK=水/P最大大=0.071118/5733.3=0.112411×100-3m根据K值值得到一一组值值，以(N/m)-c (moll.m-3)作作图如下下:5-2、-cc等温线线根据图55-1，可以得得到-c的关关系式为为=00.0669833-1.84667×110-44c+22.955×100-7c2由此得到到d/dc=5.990×110-77c-11.84467××10-43、绘制制-cc等温线线通过公式式 = （cc/RTT）/（dd/ddc）就就得一组组。以×1106moll.m-2-c/（ mool.m-3）作图如如下：5-3、-cc等温线线4、计算算Am5-4、c/-c等等温线从图5-3中得出出：y=11.7884*1105x+5.54668*1106则斜率11/=1.7784*1055即=5.6605*10-6 mmol··m-22所以，AAm=1/L=（1/5.6605*10-6）*6.02*10223=1.0074*10-19 m2=10.74 nm22六、实验验讨论1、这次次的实验验操作的的步骤很很简单，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、本实实验是通通过测最最大气泡泡来测定定溶液的的表面张张力，计计算过程程中巧妙妙地用求求导的方方法间接接地来求求出-c的切切线。所所用的毛毛细管必必须干净净，干燥燥，应保保持垂直直，其管管口刚好好与液面面相切；读取压压力计的的压差时时，应取取气泡单单个溢出出时的最最大压力力差。3、使用用的张力力管及毛毛细管的的洗涤要要彻底。如果毛毛细管洗洗涤不干干净，不不仅影响响表面张张力值，而而且会使使气泡不不能有规规律地单单个连续续逸出。毛细管管插入溶溶液中的的深度直直接影响响测量结结果的准准确性，这这是因为为溶液的的静压力力会增加加对气泡泡壁的压压强，为为了减少少静压力力的影响响，应尽尽可能减减少毛细细管的插插入和深深度，使使插入深深度与液液面刚好好相切。