资源描述：
《最大气泡法测定溶液表面张力.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、最大气泡法测定溶液的表面张力新乡学院化学与化工学院物理化学教研室目的要求1.测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力,计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积。2.了解表面张力的性质,表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。3.掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。基本原理1.表面自由能物体表面分子和内部分子所处的境遇不同，表面层分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而做功。在温度、压力和组成都恒定时，可逆地使表面增加ΔS所需对体系做的功，叫表面功，可表示为：-A=ΔG=σΔSσ称为表面自由能，单位为J/m2。若把σ看作为作用在界面
2、上每单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。2.溶液的表面吸附在指定的温度和压力下,溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关,从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯吸附方程:根据能量最低原则,溶质能降低溶剂的表面张力时,表面层溶质的浓度比溶液内部大;反之,溶质使溶剂的表面张力升高时,表面层中的浓度比内部的低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。Γ为表面吸附量(单位:mol·m-2);T为热力学温度(单位:K);C为稀溶液浓度(单位:mol·dm-3);R为气体常数。称为负吸附;称为正吸附;在σ-C曲线上任选一点i作切线,即可得该点所对应浓度Ci的斜率，再由上式
3、可求得不同浓度下的Γ值。乙醇是表面活性物质,能降低溶剂的表面张力,它们在水溶液表面的排列情况随浓度不同而异:当浓度小时,分子可以平躺在表面上;浓度增大时,分子的极性基团取向溶剂内部,而非极性基团基本上取向空间;当浓度增大到一定程度时,溶质分子占据了所有表面,就形成饱和吸附层。以表面张力对浓度作图,可得到σ-C曲线,从图中可以看出,在开始时σ随浓度的增加而迅速下降,以后的变化比较缓慢。式中:Γ∞是饱和吸附量，K是常数，将上式取倒数可得:3.饱和吸附与溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir等温式表示：作(C/Γ)-C图,直线斜率的倒数即为Γ∞。如果
4、以N代表1m2表面上溶质的分子数,则有:N=Γ∞L因此,若测得不同浓度下溶液的表面张力,从σ-C曲线上求出不同浓度的吸附量Γ,再从(C/Γ)-C直线上求出Γ∞,便可以计算出溶质分子的横截面积σB。可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积:σ=1/(ΓΓ∞)4.最大气泡法△Pmax=△Pr=P0-Pr=2σ/r将被测液体装于测定管中,使玻璃管下端毛细管面与液面相切,液面沿毛细管上升,打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气,测定管中的压力P逐渐减小,毛细管压力P0就会将管中液面压至管口,形成气泡,其曲率半径由大而小,直至恰好等于毛细管半径时,根据拉普拉斯公式,这时能承受的压力差也最大:则σ=(r/
5、2)ρg△h=K'△h最大压力差可用U型压力计中最大液柱差△h来表示:△Pmax=ρgK'为仪器常数,可以用已知表面张力的物质测定。仪器与试剂恒温装置一套烧杯（25ml）一个带有支管的试管（附木塞）1支毛细管（半径为0.15mm~0.20mm)1根容量瓶（50ml)8支数字式微压差测量仪1台低真空测压仪滴液漏斗支管试管毛细管实验步骤1.安装仪器：洗净仪器并按图装置。对需干燥的仪器作干燥处理。2.配置乙醇溶液：分别配制0．02mol/L，0.05mol／L，0．10mol／L，0．15mol／L，0.20mol／L，0．25mol／L，0．30mol/L，0．35mol/L乙醇溶液各5
6、0mL。3.调节恒温为25℃。4.仪器常数测定先以蒸馏水作为待测液测定其仪器常数。方法是将干燥的毛细管垂直地插到使毛细管的端点刚好与水面相切，打开滴液漏斗，控制滴液速度，使毛细管逸出的气泡，速度约为5s～10s1个。在毛细管口气泡读出U型管两边液面最大高度差可读三次，取其平均值。通过手册查出实验温度时水的表面张力，利用公式求出仪器常数K。5.待测样品表面张力的测定：用待测溶液洗净试管和毛细管，加入适量样品于试管中，按照仪器常数测定的方法，测定不同待测样品的计算其表面张力。6.乙醇溶液的折光率测定：用每个样品测出后，随即用滴管吸取该溶液滴，置于棱镜上，用阿贝折光仪测其折光率nD查工作
7、曲线得各样品的准确浓度。数据处理1.由附录表中查出实验温度时水的表面张力，算出毛细管常数K。2.由实验结果计算各份溶液的表面张力,并作~c曲线。3.在~c曲线上分别在0．050mol/L，0．100mol／L，0．150mol／L，0．200mol／L，0．250mol／L和0．300mol／L处作切线，分别求出各浓度的值，并计算在各相应浓度下的Γ。4.用c/Γ对c作图，应得一条直线，由直线斜率求出Γ∞。实验注意事项1.测定用的毛细管一定要洗干净，否
