物 理 化 學(xué) 實(shí) 驗(yàn) 報(bào) 告實(shí) 驗(yàn) 名 稱： 最大氣泡法測溶液的表面張力 學(xué) 院： 化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè)： 化學(xué)工程與工藝 班 級： 化工12-6班 姓 名： 呂博威 學(xué) 號 12402010624 指 導(dǎo) 教 師： 王婷婷 邵丹鳳 日 期： 2014年5月8日 一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?掌握最大氣泡法測定液體的表面張力的原理和方法。2熟悉表面張力的意義和性質(zhì)，測定不同濃度液體的表面張力。3熟悉表面吸附的性質(zhì)及與表面張力的關(guān)系。二、實(shí)驗(yàn)原理溶劑中加入溶質(zhì)后，溶劑的表面張力要發(fā)生變化，加入表面活性物質(zhì)（能顯著降低溶劑表面張力的物質(zhì)）則它們在表面層的濃度要大于在溶液內(nèi)部的濃度，加入非表面活性物質(zhì)則它們在表面層的濃度比溶液內(nèi)部低。這種表面濃度與溶液內(nèi)部濃度不同的現(xiàn)象叫溶液的吸附。顯然，在指定的溫度壓力下，溶質(zhì)的吸附量與溶液的表面張力及溶液的濃度有關(guān)。從熱力學(xué)可知，它們之間的關(guān)系遵守吉布斯吸附等溫方程： （71）式中：為溶質(zhì)在單位面積表面層中的吸附量（molm2）； 為溶液的表面張力（Nm2）； c為溶液濃度（molm3）；氣體常數(shù)，8.314Jmol11；為絕對溫度（）。當(dāng) 0，即溶液的表面張力隨著溶液濃度的增加而下降時(shí)，吸附量為正值，稱為正吸附，反之，當(dāng) 0時(shí)， 0稱為負(fù)吸附。吉布斯吸附等溫方程式應(yīng)用范圍很廣，但上述形式只適用于稀溶液。通過實(shí)驗(yàn)測得不同濃度溶液的表面張力、即可求得吸附量。 在一定的溫度下，吸附量與溶液濃度間的關(guān)系可用Langmuir吸附等溫式表示： 或 （75）以對作圖，得一直線，如圖74所示。該直線的斜率為。為飽和吸附量，是溶液表面蓋滿一單分子層溶質(zhì)的量，其單位是molcm2。三、儀器藥品1、儀器：最大泡壓法表面張力儀1套、洗耳球1個(gè)、移液管（50ml和1ml）各1只，燒杯500ml1只。2、藥品：正丁醇（AR） 四、實(shí)驗(yàn)步驟1儀器準(zhǔn)備和檢漏 將表面張力儀的各個(gè)玻璃儀器和毛細(xì)管先用洗液，再用自來水和蒸餾水洗滌，烘干后按圖71安裝好。 將水注入減壓瓶中，然后用洗瓶將蒸餾水注入樣品管中，反復(fù)用滴管調(diào)節(jié)毛細(xì)管底端平面與液面的高度，使毛細(xì)管底端平面恰好與液面相切，并且樣品管與桌面垂直。打開微壓計(jì)4的電源，在裝置圖大氣平衡管5與大氣相通的情況下，按下微壓計(jì)的“采零”鈕，使儀器示數(shù)為“0”。夾緊5處的膠管，在開啟活塞6，這時(shí)減壓瓶3中水面下降，使體系內(nèi)壓力降低（實(shí)際上等于對系統(tǒng)抽氣）。當(dāng)壓力計(jì)4有一定示數(shù)（至少為-30 mmH2O以上）時(shí)，關(guān)閉活塞6，若兩三分鐘內(nèi)微壓計(jì)的示數(shù)不變，則說明體系不漏氣，可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。2儀器常數(shù)的測定打開活塞6，對體系減壓，調(diào)節(jié)水流速度，使氣泡由毛細(xì)管底端成單泡逸出（每分鐘約20個(gè)氣泡），記錄微壓計(jì)絕對值最大的讀數(shù)三次，取其平均值。再由附錄中查出實(shí)驗(yàn)溫度下水的表面張力，則儀器常數(shù)為： = K P （78） 3正丁醇溶液表面張力的測定：將樣品管中的蒸餾水全部倒出，用待測液將樣品管及毛細(xì)管仔細(xì)洗滌2次，在樣品管中裝入待測溶液，用上述方法測定濃度為0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.12、0.16、0.20、0.24 molL1的正丁醇溶液的最大壓力差，每個(gè)樣品分別測定三次，取其平均值。正丁醇molL1濃度molL1水0.020.040.060.080.10.120.160.200.24P平均/Pa11201065.3994.3941.3890.7853.7821768.3728.3692.3P最大1/Pa11201064994943891855821769729694P最大2/Pa11201067996941891853820768728692P最大3/Pa11201065993940890853822768728691 N/m 0.071180.0677 0.0632 0.0598 0.0566 0.0543 0.0522 0.0488 0.0463 0.0440 *106mol.m-21.52082.7893.804894.568185.078965.33725.096273.845281.58427c/10-7 m-11.31501.43411.57691.75121.96892.24833.13955.20111.5148= K P K=/P=0.7118/1120=6.355*10-5得到-c等溫曲線所以d/dc =0.7834x0.2044根據(jù)公式： = -（c/RT）*（d/dc） 可求得不同濃度下的和c/，記在表中繪制-c ,c/-c等溫線從圖中得出斜率1/ =9.2615*105 所以=1.080*10-6 molm-2所以Am=1/(L)=1/(1.080*10-6*6.02*1023)=1.54*10-19 m25、 結(jié)果與討論： 1、氣泡逸出速度過快或不成單泡，氣泡的形成與溢出速度而不穩(wěn)定，致使壓力計(jì)的讀數(shù)不穩(wěn)定，不易出觀察其最高點(diǎn)而起到較大的誤差，使表面張力測定值偏高所以要求從毛細(xì)管中溢出的氣泡必須單泡溢出，有利于表面活性物質(zhì)在表面達(dá)到吸附平衡，并可減少氣體分子及氣體與管壁之間的摩擦力，才能獲得平衡的表面張力。2、 實(shí)驗(yàn)過程中使用的毛細(xì)管都是同一個(gè)，所以每次換溶液時(shí)都潤洗兩次了，但還是會有余留物質(zhì)，因此對下個(gè)實(shí)驗(yàn)有一定影響。3、 毛細(xì)管插入溶液中的深度直接影響測量結(jié)