00最大气泡法测表面张力-预习报告

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1、实验溶液表面张力的测定——最大压力气泡法学号:2004010337实验人姓名：张晶班级：环42同组实验者姓名：周艺莹实验日期：03/04/2006实验目的1.明确表面张力、表面B由能和吉布斯吸附量的物理意义。2.掌握最人压力气泡法测定表面张力的原理和技术。3.计算表面吸附量和吸附质分子的截面积。实验原理1.表面张力在恒温、恒压及组成不变的条件下，使表面积町逆地增加dA,体系口由能的增屋dG应等于环境对体系所做的表面功-§w‘即dG=-$w'=odA(1)式中。为比例常数，物理意义：恒温恒压组成不变的条

2、件下，增加单位表面积时引起体系自由能的增加值，称为比表而自由能，其量纲为J・mS其量纲乂可以写成N。还可称为表而张力，其物理意义是沿着与表而相切的方向，垂宜作用于表而单位长度上的力。表而张力是液体的重要特性之一，它与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相的组成有关。2.溶液的表面吸附在一定的温度和压力下，溶液表面吸附量与溶液的表面张力和溶液浓度之间的关系:RTIde)T式中r为表面吸附量(mol-m-2),o为溶液的表面张力(J・m'2),T为热力学温度(K),c为溶液的浓度(mol・dm3),R为气

3、体常数。,将山吉和斯吸附等温式可看出，只要测得某一温度下不同浓度溶液的表而张力，以。〜C作图，在。〜C的Illi线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率斜率代入(2)式屮，即可求出不同浓度时气•液界面上的吸附量3.饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量1、与浓度cZ间的关系，可用Langmuir吸附等温式表示r=rooKel+Kc式中「8为饱和吸附量，K为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。将上式两边取倒数，即可化成如下直线方程1若以卡〜c作图，可得一肓线，由自线的斜率可求

4、出若以N代表In?表血上溶质的分子数，则在饱和吸附时N=r^NA式中的Na为阿佛加德罗常数，山此可得每个溶质分子在表而上所占据的横截而积1.表面张力的测定方法测定表面张力的方法冇许多种，主要冇:(1)毛细管上升法⑵环法(3)滴体积法(4)最大压力气泡法1.毛细管该测定方法的装置和原理如图1所示。将卜-口齐平的毛细管垂直插入试液，并使管口刚好与液而相切，则可看到毛细管内形成凹液面。然后从滴液漏斗屮放水抽气，随着毛细管内外压差逐渐增大，泡的

5、川率半径由人变小，当气泡的半径等于毛细管的内半径时，具半径达到最

6、小值，而泡内圧力达到最人值，此时的泡内外压最人差AP可由压力计测出，所以根据泡内报大的附加压力和毛细管的内半径r,就可计算表面张力O==P=kAP(8)2式中k为仪器常数，具值可用己知表面张力的物质测定。最人压力气泡法与接触角无关，也不需要液体的密度数据，n装置简单，测定迅速,本实验选用此法。仪器与试剂恒温装置1套阿贝折光仪1台滴液漏斗(250mL)1个精密数字微压差测量仪1台纯水无水乙醇(A.R)毛细管(eo.3〜0.4mm)1根支管试管(02.5X20cm)1个T形管1个烧杯(250mL)1个镜

7、头纸实验步骤1.配制溶液用称重法粗略配制5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的乙醇水溶液待用。2.测定仪器常数(1)认真洗净毛细管和支管试管。(2)在滴液漏斗中装满水。加适量的纯水于支管试管屮，调节毛细管的高低，使其管口刚好与液面相切。然后把支管试管浸入恒温槽。在恒温水浴中恒温lOmino(3)打开滴液漏斗活塞进行缓慢抽气，控制滴液速度，使毛细管逸出的气泡速度约为每分钟8〜12个为宜。在数字式微压差测量仪上，读出气泡单个逸出时的最大压力差。重复读数三次，取平均值。3.乙醇溶液表

8、而张力的测定依溶液浓度山稀到浓的顺序，按测定仪器常数时的操作步骤，分別测定各种未知浓度酒精溶液的最人压力差。4.乙醉溶液浓度的测定用阿贝折光仪测定各己知浓度溶液的折光率。作出浓度-折光率的工作Illi线。然后测定待测样品的折光率，并从工作Illi线上找出其相应的浓度值。注意事项1.测定用的毛细管一定要洗干净，否则气泡可能不能连续平稳地流过，而使压差计读数不稳定。2.—定要保持毛细管处于垂直位置。3.测乙醇溶液表面张力时每次测量前必须川少量被测液洗涤支铮试铮和毛细铮，确保毛细管内外溶液的浓度一致。4.抽

9、气瓶的活塞调好后就不要再随便动，同时一•定塞紧试管塞，以保持系统的密闭。实验关键步骤及现象记录实验数据记录实验人姓名：张晶班级：环42学号:2004010337同组实验者姓名：周艺莹实验日期：03/04/2006室温人气压怛温槽温度纯水表面张力实验时间样口口最大压力差/PaONm_1折光率浓度实验值平均值实验值平均值012345678