整理溶液表面張力的測定拉環(huán)法

1、精品文檔溶液表面張力的測定（拉環(huán)法）實驗?zāi)康?） 了解表面自由能、表面張力的意義及表面張力與吸附的關(guān)系。2）通過測定不同濃度乙醇水溶液的表面張力，計算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的橫截面積，掌握拉環(huán)法測定表面張力的原理和技術(shù)。實驗原理1） 表面張力在溫度、壓力、組成恒定時，每增加單位表面積，體系的吉布斯 自由能的增值稱為表面吉布斯自由能（J m-2），用丫表示。也可以看作是垂直作用在單位長度相界面上的力，即表面張力（N m-1）。位表面層上分子比同數(shù)量內(nèi)層分子引起體系自由能的增加量稱為比表面 自由能。比表面和表面張力在數(shù)值和量綱上一致，故常用表面張力度 量比表面自由能。2）影響表面張力的因素液體

2、的表面張力與溫度有關(guān)，溫度越高，表面張力越小。液體的 表面張力與液體的濃度有關(guān)，在溶劑中加入溶質(zhì)，表面張力就會發(fā)生 變化。3）表面張力與吸附量的關(guān)系表面張力的產(chǎn)生是由于表面分子受力不均衡引起的，當(dāng)加入一種 物質(zhì)后，對某些溶液（包括內(nèi)部和表面）及固體的表面結(jié)構(gòu)會帶來強 烈的影響，則必然引起表面張力的改變。如果溶質(zhì)加入能降低表面吉 布斯自由能時，邊面層溶質(zhì)濃度比內(nèi)部大；反之增加表面吉布斯自由能時，則溶液在表面的濃度比內(nèi)部小。由此可見，在指定溫度和壓力 下，溶質(zhì)的吸附量與溶液的表面張力有關(guān)，即吉布斯等溫吸附方程：r = -(dY /de ) T (c/RT)其中r為溶質(zhì)的表面超額，c為溶質(zhì)的濃度，丫

3、為溶液的表面張力a 若 d Ydc< 0, r> 0,為正吸附，表面層溶質(zhì)濃度大于本體溶液，精品文檔溶質(zhì)是表面活性劑。b 若 d Ydc>0, r<0,為負(fù)吸附，表面層溶質(zhì)濃度小于本體溶液，溶質(zhì)是非表面活性劑。溶液的飽和吸附量：c/ r = c/ m/K r-分子的截面積：L=6.02 X 10344）吊環(huán)法測表面張力的原理測表面張力的方法很多,有毛細(xì)管上升法,滴重法,最大氣泡壓 力法,吊環(huán)法等。吊環(huán)法是將吊環(huán)浸入溶液中,然后緩緩將吊環(huán)拉出 溶液,在快要離開溶液表面時, 溶液在吊環(huán)的金屬環(huán)上形成一層薄膜, 隨著吊環(huán)被拉出液面,溶液的表面張力將阻止吊環(huán)被拉出,當(dāng)液膜破 裂

4、時,吊環(huán)的拉力將達(dá)到最大值。自動界面張力儀將記錄這個最大值P。按照公式校正后，可以得出溶液的表面張力數(shù)值丫。校正因子:F=0.7250+ ( 0.01452P/C2D+0.04534-1.679r/R) 1/2式中P:界面張力儀顯示讀數(shù)值 mN m-1C :鉑絲環(huán)周長cmR :鉑絲環(huán)半徑cD :溶液的密度g mL-1r :鉑絲的半徑cm實驗儀器與試劑JYW200A自動界面張力儀、5mL吸量管、10mL吸量管、無水乙醇(分析純)、50mL容量瓶8個、膠頭滴管JYW200A自動界面張力儀四實驗步驟(1)配制溶液本實驗總共配8組乙醇的水溶液。按乙醇所占體積比分別為5%、10%、15%、20%、25%

5、、30%、35%、40%。分別用吸量管量取 2.5mL、5 mL、7.5 mL、10 mL、12.5 mL、15 mL、17.5 mL、20 mL無水乙醇于50 mL容量瓶中。分別向8個容量瓶中加入蒸餾水至刻度線以下 1cm處，再用干凈的膠頭滴管滴入蒸餾水至溶液的凹液面與刻度線齊平。旋緊塞子，一手托住底部，一手按緊塞子，上下顛倒使溶液混合均勻。將配制好的溶液按濃度的大小放好，準(zhǔn)備下面操作。注意：在使用吸量管時要用食指捏緊管口，防止下面滴出造成所量體積不準(zhǔn)確。(2)測量表面張力a插上電源，打開開關(guān)。注意：要動作輕緩，防止劇烈拍打桌子。b取出吊環(huán)掛在掛鉤上，讓儀器保持平穩(wěn)，調(diào)零至顯示0。注意：用手

6、拿吊環(huán)時，注意拿一邊，不要用手捏兩邊，防止吊環(huán)變形在上升拉吊環(huán)時受力不均，影響實驗結(jié)果。只調(diào)一次，在實驗過程中不能再調(diào)。C、用被測溶液涮洗樣品杯三次，再倒入約容器體積的2/3。d操作步驟:先按上升鍵，至吊環(huán)完全浸入溶液約 8mm,按亭止鍵。再按鍵，即峰值保留鍵。按下降鍵，至吊環(huán)完全被拉出時按 亭止鍵。記錄所顯示的數(shù)值。按RES鍵，重復(fù)以上操作。每一組溶液水平測三次，共測8組溶液。五注意事項 在整個操作過程中避免劇烈拍桌子，以引起儀器的顯示數(shù)字不穩(wěn)定。避免水濺到儀器上，對儀器造成損害。執(zhí)行操作步驟中的和時要及時按亭止鍵，防止升的過高或過低，對儀器造成損傷，更不能按完鍵就直接按鍵，防止造成卡殼,損

7、害儀器。注意要在步驟后按P. H鍵，是儀器保留峰值（即最大值）。調(diào)零只在實驗前調(diào)一次，在實驗過程中不能再調(diào)。實驗完畢后按要求將吊環(huán)裝好，防止吊環(huán)變形,影響實驗結(jié)果。數(shù)據(jù)記錄和處理無水乙醇的密度：0.789 0.791g/cm3表力（mN/m*5%10%15%20%25%30%35%40%177.269.563.558.254.249.948.046.3277.569.463.758.454.049.848.346.0376.769.563.458.254.249.748.346.1平均值77.169.563.558.354.149.848.246.1乙醇：水（體積比）0.0800.0750.0

8、70y=0.08506-0.00999x+0.0006313x 22=0.99850.0650.060R0.0550.0500.045345濃度 / (mol/L)得方程：y=0.08506-0.00999x+0.0006313)2微分得：y二 0.00999 0.0006313X代入方程：C/ r = RT / y得下表:濃度/(mol/L)0.85871.71742.57613.43484.29355.15226.01096.8696C/ r27354231147236181943101053335669944310157491854313得圖:擬合得：Ho = 1 / 217688Sb

9、= 1/ ( RoL) =1/(1/217688mol m-2 *6.02 x10-23 mol-1) =3.616 x10-19m2七思考題1影響本實驗的主要因素有哪些？答：影響本實驗的主要因素有溫度、壓力、環(huán)的水平程度、環(huán)的潤濕程度以及拉環(huán)時液面的振動情況等。2使用表面張力儀時應(yīng)注意哪些問題？答:(1)使用前將自動界面張力儀放在平穩(wěn)不受振動的地方，用橫梁上的水準(zhǔn)泡，調(diào)節(jié)螺絲把儀器調(diào)到水平狀態(tài)。打開界面張力儀后面的電源開關(guān)預(yù)熱儀器。將吊環(huán)和樣品杯洗凈，晾干，應(yīng)保證鉑絲環(huán)的平整。洗凈的樣品杯用少量待測液潤洗三次，然后加入溶液至 2/3 高度。第一次調(diào)節(jié)“O.ADJ”旋鈕使儀器顯示值為-0.00”后，以后整個實驗