石工12-3班12021121夏安迪表面张力测定最大压差法

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1、中国石油化学原理(二)_实验报告实验日期：2010-10-12成绩:班级：石工12-3班学号:12021121姓名:夏安迪教师:王增宝同组者：关兴宇张梦实最大压差法测表面张力一.实验目的1.掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2.测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3.学习Gibbs公式及其应用。二.实验原理由于净吸引力的作用，处于液体表面的分子倾向于到液体内部来，因此液体表面倾向于收缩。耍扩大面积，就耍把内部分子移到表面来，这就耍克服净吸引力作功，所作的功转变为表面分子的位能。单位表面具有的表面能叫表面张力。在一定温度、压力下纯液体的

2、表面张力是定值。但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。若溶质使液体的农面张力升高，则溶质在溶液相农面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的农面张力降低，则溶质在溶液相农面层的浓度人于在溶液相内部的浓度。这种溶质在溶液相农面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。在一定的温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯(Gibbs)吸附等温式表示：_丄乜(2-1)RTde式中r—吸附量(mol/L)；c—吸附质在溶液内部的浓度(mol/L)；o—表面张力(N/m)R—通用气体常数(N・m/K.mol)T—绝对温度(K)。

3、若do/dc<0,溶质为正吸附；若do/dc>0,溶质为负吸附。通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出。一c曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的do/de,将此值代入2-1式可求出在此浓度时的溶质吸附量。测定液休表面张力的方法有许多种。本实验采用最大压差法，测定装置如图2—1o测定时，将分液漏的活塞打开，使瓶内压力增加，气泡即可通过毛细管(要求它的尖嘴刚刚与液面接触)。从浸入液面的毛细管端鼓出空气炮吋，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。(图2-2)此时

4、附加压力与表而张力成•正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式如下：p=—(2-2)R图一表面张力测试装置式屮AP—广口瓶内滴水形成的附加压力；R—气泡的曲率半径；。一表面张力(N/m)当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这是曲率半径最大，随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这是曲率半径与毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据2-2式，这时附加压力达最大值。气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡溢岀。.图2一2气泡最小曲率半径示意图如果用图2-1装置，分别测出一种已知表面张力的液体(例如水)和另一未知表面张力液体(如正丁醇水溶液)的附加压

5、力最大值，这吋因为R二r,所以，A/?j=-(2-3)r式中:A"—已知表面张力液体的最大附加压力;o1-已知液体的表面张力。Ap2=-(2-4)式屮：'P2—未知表面张力液体的最大附加压力；。2—未知液休的表面张力。因为两种液体的最大附加压力（即最大压差）是在同一仪器的同一毛细管测的。所以，上两式的r是相同的，若将r消去即得：（2-5）因此,在同一温度下，只要测得API"P2,再由温度查出已知表面张力液体（水）的表面张力；即可由公式（2-5）求出未知液体的表面张力。三•仪器与药品1.仪器最大压差法测表面张力装置一套，洗瓶，吸耳球。2•药品正丁醇（分析纯）蒸纟留

6、水。四•步骤1.用洗液洗表而张力测定仪的外套管和毛细管。方法是在外套管屮放入少量洗液，倾斜转动外套管,使洗液与外套管接触（注意不要让洗液从侧管流出）•再将毛细管插入，这吋保持外套管倾斜不动，转动毛细管，使洗液与毛细管接触，再用洗耳球吸洗液至毛细管内，洗毛细管内壁•用完的洗液倒回原来瓶屮，然后用自来水充分冲洗外套管和毛细管，最后用蒸懈水冲洗外套管和毛细管各三次，即可进行下面实验。2•在外套管中放入蒸馆水（作为已知表面张力的液体，其表面张力见附录二），将毛细管插入外套管，寒紧塞子,并使毛细管尖端刚碰到液面。读出斜管压差计下面一根管内的零点液位hO（此吋斜管压力计两端

7、都通大气）。按图2-1所示装好仪器，分液漏斗中装满口來水。3•打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶内压力逐渐增加，气泡将通过毛细管端。从斜管压力计读岀第一个气泡通过毛细管端吋的最高液位hl,如此重复三次，测三个平行数拯，取平均值得h2o4•测完蒸憾水的最大压差后，倒掉蒸憎水，用0・02mon/L的正丁醇洗一次外套管和毛细管，然后再加入该溶液，象测蒸憾水的最大压差一样，测定该溶液的最大压差。依次侧得0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mom/L的正丁醇溶液的最大压差。（注意：每更换一次溶液，都应用待定液洗外管

8、套管和毛细管）。=243