實驗二十四

氣泡最大壓力法測定溶液的表面張力實驗?zāi)康?/p>

1.了解表面張力的性質(zhì)，表面能的意義以及表面張力和吸附的關(guān)系2.掌握一種測定表面張力的方法——最大氣泡法

3.測定不同濃度乙醇水溶液的表面張力，計算表面吸附量和乙醇分子的橫截面積。實驗原理表面層分子受到體相分子的拉力大，氣相分子的拉力?。庀嗝芏鹊停?，所以表面分子受到被拉入體相的作用力F；FF液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷；

表面分子的能量比本體內(nèi)部分子的能量高，超出的能量稱為表面能。表面能比表面吉布斯自由能在等溫、等壓下，可逆的增加系統(tǒng)的表面積dA，環(huán)境對系統(tǒng)所做的非體積功為Wr，由熱力學(xué)第二定律可知，系統(tǒng)吉布斯自由能的增量為：

稱為比表面吉布斯自由能，單位是：Jm-2

物理意義：在等溫、等壓情況下，增加單位表面積所增加的自由能；也就是單位表面積表面層的分子比同量內(nèi)部分子超出的自由能。

dG=Wr=dA

表面張力

液體有自動縮小表面積的趨勢，就好象在液體的表面存在著一種繃緊的薄膜，這種企圖使表面收縮的力稱為表面張力。dA=2ldx

外力f

對系統(tǒng)做功

Wr=fdxWr=dA=2ldxfdx

=2ldx表面積增加：lfdx表面張力

代表液體表面上垂直作用于單位長度線段的表面緊縮力，這個力稱為表面張力，單位是：N·m-1

溶液表面的吸附——吉布斯吸附等溫式：c/moldm-3/Nm-1吸附量與濃度的關(guān)系：若以對c作圖可得一直線，由直線斜率即可求出

飽和吸附時，在氣-液界面上鋪滿一單分子層實驗裝置氣泡最大壓力法在抽氣時，管口處液面曲率的變化將經(jīng)過一個最小值，最小曲率半徑等于管口半徑R，圖8.8最大氣泡壓力法示意圖毛細(xì)管抽氣R---毛細(xì)管半徑根據(jù)拉普拉斯公式，氣泡內(nèi)外的最大壓力差為

最大氣泡法示意圖r=Rrr圖8.9氣泡形成過程(a)(b)(c)式中K為儀器常數(shù)，用已知表面張力的液體進(jìn)行標(biāo)定。

實驗步驟

1．配制5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的乙醇水溶液各50mL

。2．調(diào)節(jié)恒溫為25℃

4．洗凈測定管，加入蒸餾水，使毛細(xì)管的端點剛好與水面相切，打開滴液漏斗，控制滴液速度，使毛細(xì)管逸出的氣泡，速度約為8~12個/min。從壓差計上讀出最大壓力差pmax，重復(fù)讀3次，取其平均值。

3．通大氣壓并將壓差計采零。

5．按步驟3的方法依次測定乙醇溶液的表面張力。

注意事項

1．測定用的毛細(xì)管一定要洗干凈，否則氣泡可能不能連續(xù)穩(wěn)定地流過，而使壓差計讀數(shù)不穩(wěn)定，如發(fā)生此種現(xiàn)象，毛細(xì)管應(yīng)重洗。2．毛細(xì)管一定要保持垂直，管口剛好與液面接觸相切。3．在壓差測量計上，應(yīng)讀出氣泡單個逸出時的最大壓力差。4.必須從低濃度到高濃度以此測定。（注意：每次測量前，用待測液洗滌測量管和毛細(xì)管）6.測量乙醇溶液的折光率，在工作曲線上查出各溶液的濃度。數(shù)據(jù)處理1．查出實驗溫度時水的表面張力，算出毛細(xì)管常數(shù)K.25℃時蒸餾水的表面張力為71.97mNm-12．將實驗數(shù)據(jù)填入下表，并作-c曲線。編號

5%10%15%20%25%30%30%

40%折光率c/moldm-3/Nm-1

4．用對c作圖，