资源描述：
《实验38溶液表面张力的测定》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、实验38溶液表面张力的测定一最大气泡压力法一、目的①掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。②了解影响表面张力测定的因素。③熟悉利用吉布斯((Gibbs)吸附方程式计算吸附量与浓度的关系的方法。二、基本原理表面张力是液体的重要性质之一,液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小，到达临界温度时,表面张力趋近于零。液体的表面张力也与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就要发生变化。从热力学观点来看，液体表面缩小，导致体系总的自由能减少，为一自发过程。如欲使液体产生新的表面积，就需消耗一定量的功W，其大小与成正比：,
2、而等温、等压下，如果，则，表面在等温下形成的新表面所需的可逆功等于吉布斯函数的增加,故亦叫比吉布斯函数，其单位是J.m-2。从物理学力的角度来看,是作用在单位长度界面上的力,故亦称表面张力(其单位为)。表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的,当一种物质加人后,对某些液体(包括内部和表面)及固体的表面结构会带来强烈的影响,则必然引起表面张力(即比表面吉布斯函数)的改变。根据吉布斯函数最低原理，溶质能降低液体(溶剂)的表面吉布斯函数时,表面层溶质的浓度比内部大；反之，若使表面吉布斯函数增加,则溶质在表面的浓度比内部小。这两种现象都
3、叫溶液的表面吸附。显然在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力和溶液的浓度有关。从热力学方法可导出它们之间的关系式,即吉布斯（Gibbs）等温吸附方程式式中一吸附量(mol.m-2)；―比表面吉布斯函数(J.m-2)或称表面张力()；T―绝对温度(K)；c―0溶液浓度(mol.m-3)；R―气体常数（8.314J.mol-1.K-1）。显然，当〈0时，〉0，称为正吸附；当>0，〈0，称为负吸附。溶于溶剂中能使其比表面自由能显著降低的物质，称为表面活性物质(即产生正吸附的物质)；反之,称为表面惰性物质（即产生负吸附的物质）。通
4、过实验应用吉布斯方程式可作出浓度与吸附量的关系曲线。先测定在同一温度下各种浓度溶液的，绘出-c曲线，将曲线上某一浓度c对应的斜率代入吉布斯公式,就可求出吸附量,如图.102所示。测定各平衡浓度下的相应表面张力，作出-c曲线,如图.102所示,并在曲线上指示浓度的点作一切线交纵轴于点N，再通过点作一条横轴平行线交纵轴于点M，则有如下的关系式由以上方法计箅出适当间隔(浓度)所对应的值，便可作出-c曲线,如图.103标有的虚线表示吸附已达饱和，此溶质的浓度再增加，表面浓度也不再增加，其表面张力也不继续下降。测量表面张力的方法很多,如毛细管
5、上升法、滴重法、拉环法等，而以最大气泡压力法较方便，应用颇多。其实验的基本原理如下：如图.104所示将欲测表面张力的液体装于试管2中，使毛细管1的端口与液体表面相齐，即刚接触液面，液面沿毛细管上升,打开滴液漏斗6的玻璃活塞5，滴液达到缓缓增压目的，此时毛细管1内液面上受到一个比管2内液面上大的压力，当此压力差稍大于毛细管端产生的气泡内的附加压力时,气泡就冲出毛细管。此压力差和气泡内的附加压力始终维持平衡。压力差可由压力计读出。气泡内的附加压力式中—气泡的曲率半径；一溶液的表面张力。由与=，则因为只有气泡半径等于毛细管半径时,气泡的曲
6、率半径最小，产生的附加压力最大，此时压力计上的也最大。所以在测得压力计上的最大对应的即为毛细管半径。毛细管半径不易测得，但对同一仪器又是一常数，即常数,设为K，称做仪器常数，则式变为我们用已知表面张力的液体测其最大压力差，则,代回上式可测任何溶液的值。三、仪器与试剂蒸馏水，乙醇溶液的质量分数分别为：6%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、80%。四、操作步骤①用重量法配制质量分数为6%、10%、15%、20%、25%、30%、50%、80%。的乙醇水溶液。②仪器的清洗。将表面张力仪1、2用溶液浸泡数分钟后，用自来水及蒸
7、馏水冲洗干净，不要再玻璃面上留有水珠，使毛细管有很好的湿润性。③仪器常数的测定。在减压器中装满水，塞进塞子。使夹子4处于开放状态。在管2中注入少量蒸馏水，装好毛细管1，并使其尖端处刚好与液面接触（多余液体可用吸耳球吸出）。按图装好夹子，为检查仪器是否漏气，打开滴水增压，在微压差计上有一定压力显示，关闭开关，停1min左右，若微压差计显示的压力值不变，说明仪器不漏气。再打开开关5继续滴水增压，空气泡便从毛细管下端逸出，控制使空气泡逸出速度每分钟20个左右，可以观察到，当空气泡刚破坏时，微压差计显示的压力值最大，读取微压差计压力值至少3
8、次，求平均值。由已知蒸馏水的表面张力查附表1及实验测得的压力值可算出K值。④乙醇溶液系列表面张力的测定。先夹上夹子，然后把表面张力仪的蒸馏水倒掉，用少量待测溶液将内部及毛细管冲洗2～3次，然后倒入要测定的乙醇溶液。从最稀溶液开始，依次
