采用Origin软件处理溶液表面张力测定的实验数据

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1、万方数据；j吣嘲jm黔；tb诋∽Ij瞄札j农医0jj采用Origin软件处理溶液表面张力测定的实验数据杨慧文雷彤李剑华(广东药学院药科学院物理化学教研室广州·广东510006)中图分类号：G642．423文献标识码：A文章编号：1672—7894【2010)01—099-03大学物理化学实验中，学生通常需要记录和处理大量数据，而常见的方法有：公式计算、作图、线性和非线性拟合等等。目前学生还是多用坐标纸手工作图，这种方法计算量大，并且带来的人为误差较大，学生处理数据和教师批改实验报告都感觉麻烦。随着计算机应用的深入发展，计算机作图软件越来越多，采

2、用这些软件辅助处理数据，结果较为科学，重复性高。最大泡压法测定溶液表面张力实验是大学物理化学实验中一个重要常见的实验，多以正丁醇水溶液为实验体系。传统的数据处理方法是用图解法对表面张力盯与溶液浓度c关系拟合曲线后，求出曲线上指定几个点的切线斜率，进而求出表面吸附量。图解法由于采用手工作图，尤其是做切线这一步，误差较大，结果重复性差，难以得到准确的结果。近年来，有人对表面张力和浓度关系曲线采用Excel、Matlab等计算机软件辅助处理旧，取得—些进展。但多数的拟合方法是多项式拟合，拟合得到的关系曲线不符合langmuir单分子层吸附等温式。本文

3、中我们利用丽giIl软件，采用希斯科夫经验公式处理正丁醇溶液表面张力和浓度之间的关系，从而计算表面吸附量。本文将介绍origin8．0软件对这一实验数据进行处理的方法，并对其合理性进行讨论。1实验部分1．1实验试剂及仪器正丁醇，蒸馏水，表面张力测定仪和精密数字压力计(南京桑力电子设备厂)，恒温槽。1．2实验原理本实验采用最大泡压法测定表面张力。在恒温条件下。测定蒸馏水及不同浓度正丁醇溶液下毛细管末端最大气泡的附加压力△P。，根据公式硼盯2商量△k(1)求出相应浓度正丁醇溶液的表面张力盯。仃水为实验条件下蒸馏水的表面张力，根据实验的温度查表可得。

4、以不同浓度溶液的叮为纵坐标，浓度C为横坐标，作表面张力——浓度曲线，然后根据曲线求出不同浓度对应点的斜率，最后利用吉布斯吸附公式计算各点所对应溶液的表面吸附量四，其公式如下r-一斋(等)T(2)式中R为摩尔气体常数(8．314J·mol-t·K-I)，T为实验热力学温度(本实验为303K)，C为正丁醇溶液的浓度，最后根据表面吸附量对溶液浓度作图。在一定的温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir等温式p嚷示F=F。≠}(3)l批。式中，r。为饱和吸附量，K为经验常数。将上式化成直线方程可得争=}+南(4)那么。以C／F对C作图，可得到

5、一条直线，由直线斜率即可求出r。。接着就可根据下式求出正丁醇分子的横截面积so唧：So=j·(N为阿伏加德罗常数)(5)r撕1．3表面张力的测定日调节恒温槽，恒温为30。C。精确配制浓度为0．05、O．20、0．30、0．40、0．50、0．70mollL正丁醇溶液各50raL。用最大泡压法测定最大附加压力，数据如表l。2实验数据拟合2．1EXcel通过多项式拟合7实验数据的拟合中，我们前期采用Excel中的三元多项式拟合表面张力与正丁醇浓度之间的关系，发现得到的结钟敏气i￡99万方数据果表面吸附量和正丁醇溶液浓度之间的关系曲线，上升到最高点后

6、有一个下降的趋势。也就是说表面吸附量随着乙醇浓度的增加，先增加后减少，这样的趋势不符合正丁醇作为表面活性物质应有的特性，表面活性物质在其水溶液中的表面吸附量不会出现下降的现象嗍。因此我们推断采用三元多项式拟合的方法不适合计算正丁醇表面吸附量。2．2Origin通过希斯科夫经验公式拟合希斯科夫经验公式表示表面张力与浓度之间的关系较为合适，尤其在稀溶液中，因此我们尝试运用ori#n软件通过这一经验公式进行非线性拟合，对实验数据进行处理，经验公式如下栩：仃=仃旷口oxb×In(1+旦)(6)口式中，口。为溶剂的表面张力；a、b为待定参数；C为溶液浓度

7、。用面gi

8、l软件处理数据的具体操作方法如下。(1)输入实验数据并计算or：打开origin窗1：3，在“Bookl”“Sheetl”窗口中输入实验数据，分为两列，A∞为浓度，B∞为压力差。右键点击Sheetl窗口空白处，选择“Addnewcolumn",添加新列C∞，根据输入数据来计算溶液表面张力，点击菜单中的column，选择“SetColumnValues”，根据公式(1)在对话框中输入溶液表面张力的计算公式：水的表面张力*Col(B)／AP永，本文中为71．20*Col(B)／0．758(30℃)，点击OK即可得到表面张力。30。C下正

9、丁醇水溶液的表面张力计算结果，见表1。表130℃时不同浓度正丁醇溶液的最大附加压力及表面张力Coneentm-叮，100NNo．△P·／PI△P以△^