实验三表面张力的测定

实验三表面张力的测定实验项目性质：验证性实验计划学时：4学时一、实验目的1.用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。2.利用吉布斯公式计算不同浓度下乙醇溶液的吸附量。二、实验原理气泡最大压力法测定表面张力处于溶液表面的分子,由于受到不平衡的分子间力的作用而具有表面张力γ.其定义是在表面上垂直作用于单位长度上使表面积收缩的力。气泡最大压力法测定表面张力装置见实物；实验中通过滴水瓶滴水抽气使得体系压力下降，大气压与体系压力差△p逐渐把毛细管中的液面压至管口，形成气泡。在形成气泡的过程中，液面半径经历：大→小→大，即中间有一极小值毛rrmin；由拉普拉斯方程：rPγ2可知此时压力差达极大值。毛rrPγγ22minmaxmaxPkγ式中k为仪器常数，通常用已知表面张力的物质确定。本实验用蒸馏水确定k。溶液表面吸附量,以及饱和吸附时每个分子所占的吸附截面积的确定加入表面活性物质时溶液的表面张力会下降,溶质在表面的浓度大于其在本体的浓度,此现象称为表面吸附现象,单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ.在一定温度和压力下,溶液的表面吸附量Γ与表面张力γ及溶液本体浓度c之间的关系符合吉布斯吸附等温式:dcdRTcγ对可形成单分子层吸附的表面活性物质，溶液的表面吸附量Γ与溶液本体浓度c之间的关系符合朗格谬尔吸附等温式kckc1由实验测出不同浓度c对应的表面张力γ,作γ～c图，拟合曲线方程γ=f（c）；求导得到dγ/dc代入吉布斯方程可计算溶液表面吸附量Γ；再作～ｃ图，拟合直线方程，由直线斜率A可得饱和吸附量=1/A；为单位溶液表面积上吸附的溶质的物质的量，则溶质在溶液表面上的吸附截面积为：LAm1式中L为阿伏加德罗常数。三、实验内容和要求实验内容：用最大气泡法测定不同浓度的乙醇溶液的表面张力，作出-C曲线，并计算吸附量；作吸附量Γ对浓度Ｃ曲线，找出最大吸附量。实验要求：1.本实验的关键在于仪器必须洗涤清洁。2.毛细管保持垂直，其端部保持平整，且与液面接触处相切。四、实验主要仪器设备和材料夹套式表面张力测量管；水压差计；分液漏斗；500mL烧杯。不同浓度的乙醇溶液（0.05M，0.10M，0.15M，0.20M,0.25M,0.30M）。五、实验方法、步骤及结果测试1.安装好实验装置。2.把蒸馏水盛入夹套测量管中，再用蒸馏水洗净毛细管，插入测量管中，使其尖端刚好与液面接触，且保持毛细管竖直。如果此时液面沿毛细管上升，且在压差计上显示出很小的压差，那么可判断装置不漏气，否则，表示装置漏气，要重新检查。3.检查装置不漏气后，打开分液漏斗活塞，使其中的水一滴一滴的滴下，管内逐步减压，毛细管中的液面下降，当毛细管内外的压力差（p大气-p系统）恰好能克服蒸馏水的表面张力时，毛细管尖端便有气泡逸出，此时压差计读数出现负的最大值。当气泡形成的频率稳定时，记录压差计读数三次，求出其平均值，得Δp，再查得该温度下水的σ数值，可求得仪器常数Kp水水。4.同测量蒸馏水的Δp一样，顺次从稀到浓测出不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，废液倒入指定的废液瓶。5.实验完毕,清洗玻璃仪器,整理实验台。六、实验报告要求实验报告形式(包括实验目的、实验原理、实验主要仪器设备和材料、简单的试验装置图、实验步骤、实验数据、数据处理及注意事项，思考题等部分。其中数据处理作图应使用坐标纸。)七、思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差？2.为什么玻璃毛细管一定要与液面刚好相切，如果毛细管插入一定深度，对测定结果有何影响？3.测量过程中如果气泡逸出速率较快，对实验有无影响？为什么？4.在本实验装置中，液体压力计内的介质是水，选用水银是否可以？