溶液表面吸附的測量(共5頁)

1、精選優(yōu)質文檔-傾情為你奉上實驗報告：溶液表面吸附的測量1 實驗目的1.掌握最大氣泡壓力法測定溶液表面張力的原理和方法。2.根據(jù)吉布斯（Gibbs）吸附方程式，計算溶質（乙醇）在單位溶液表面的吸附量，并作-c圖。2 實驗原理 在定溫下，純物質液體的表面層與本體（內部）組成相同，根據(jù)能量最低原理，為降低體系的表面吉布斯自由能，將盡可能地收縮液體表面。對溶液則不同，加入溶質后，溶劑表面張力發(fā)生變化，根據(jù)能量最低原理，若加入的溶質能降低溶劑表面張力時，則溶質在表面層的濃度比在溶液本體的濃度大，反之，若溶質使溶劑表面張力升高，溶質在表面層的濃度小于在溶液本體中的濃度。溶質在溶液表面層與在溶液本體中濃度不

2、同的現(xiàn)象稱為溶液的表面吸附，即溶液借助于表面吸附來降低表面吉布斯自由能。 溶液表面吸附溶質的量與表面張力、濃度c有關，其關系符合Gibbs吸附方程表示在一定溫度下，表面張力隨濃度的變化率。如果溶液表面張力隨濃度增加而減小，即<0，則>0，此時溶液中溶質在表面層中的濃度大于在溶液本體中的濃度，稱為正吸附。如果>0，則<0，稱為負吸附。 將待測液體裝入表面張力儀中，使玻璃毛細管下端與液面相切，若液體能潤濕管壁，則液體沿毛細管上升形成凹液面，其液面所受壓力為大氣壓力P0和附加壓力P。根據(jù)拉普拉斯（Laplace）方程：圖 毛細管口示意圖 當打開漏斗的活塞，讓水緩慢滴入下面密封

3、的加壓瓶中時，毛細管內液面上受到比毛細管外液面上更大的壓力，毛細管內液面開始下降。當此壓力差在毛細管上面產生的作用稍大于毛細管口液體的表面張力所能產生的最大作用時，氣泡就從毛細管口逸出，如圖所示。氣泡逸出前能承受的最大壓力差為Pmax，可以用微壓差測量儀測出。根據(jù)拉普拉斯方程，毛細管內凹液面的曲率半徑等于毛細管的半徑r時，能承受的壓力差最大。則有 測定毛細管的半徑r和Pmax即可求得液體表面張力。直接測定毛細管半徑r容易帶入較大的誤差，可用同一支毛細管，在相同條件下分別測出已知表面張力為1的參考液體的Pmax,1和待測液體的Pmax，得3 儀器與試劑微壓差測量儀（DMPY-2C型）、表面張力測

4、量玻璃儀器、恒溫槽、容量瓶、電子天平、燒杯、洗瓶、無水乙醇（A.R.）。4 實驗步驟1. 配制溶液：使用0.01g精度的電子天平稱取無水乙醇，加入到容量瓶中，加水至刻度。配制乙醇水溶液，濃度分布如表所示。2. 檢查安裝儀器。將恒溫水通入表面張力儀內，調節(jié)恒溫槽溫度為31.00。3. 在洗凈的表面張力儀中加入適量去離子水，通恒溫水10min以上。放入毛細管，使玻璃毛細管下端剛好與液面相切。4. 將毛細管與乳膠管斷開，將毛細管內外處理干凈（用吹氣法），將毛細管放入表面張力儀，緩慢旋緊橡皮塞，使毛細管下端剛好與液面相切。使微壓差測量儀通大氣，按一下 “置零”按鈕，然后輕輕將毛細管與乳膠管連接上。5.

5、 緩緩打開漏斗的活塞，當毛細管下端氣泡穩(wěn)定形成（約510s出一個氣泡）后，從微壓差測量儀上讀取壓力差最大值。讀三次，計算時取平均值。6. 用上述方法，將表面張力儀中的去離子水換為不同濃度待測的乙醇水溶液，測得各溶液的值。7. 實驗完畢，洗凈玻璃容器。5 實驗數(shù)據(jù)記錄與處理1. 實驗數(shù)據(jù)記錄恒溫槽溫度T=304.15K編號012345678預計濃度/mol*L-100.71.42.12.83.54.24.95.6乙醇質量/g01.623.224.916.468.079.6911.2912.9溶液體積/mL505050505050505050濃度/mol*L-100.70 1.40 2.13 2.

6、80 3.50 4.21 4.90 5.60 pmax1/Pa464387347308285262244229217pmax2/Pa465393347309284262244229218pmax3/Pa464394348308285262245229217pmax平均/Pa464 391 347 308 285 262 244 229 217 表面張力/mN*m-171.02 59.90 53.16 47.19 43.57 40.10 37.40 35.05 33.27 斜率-15.94 -12.19 -9.35 -7.07 -5.47 -4.19 -3.20 -2.46 -1.88 吸附量/mol*m20.00 3.39 5.17 5.96 6.06 5.80 5.32 4.76 4.16 2.-c曲線2. -c曲線6 結果討論與誤差分析1.實驗中標定溶液時可能存在一定誤差，實驗實際的濃度與理論濃度存在一定的差異。2.調節(jié)活塞的過程中，氣泡冒出的速度不一，導致實驗數(shù)據(jù)存在一定誤差。3.儀器沒有充分潤洗，可能會對實驗造成一定的干擾。7 思考題1.實驗前為什么一定要確保表面張力儀和玻璃毛細管的潔凈？答：毛細管洗滌不干凈，不僅影響表面張力值，而且會使氣泡不能有規(guī)律地單個連續(xù)逸出，要么就是一個氣泡也沒有，要么就是兩個甚至更多個同時逸出，如果氣泡出的很快，壓強變化過快，壓力計不能