實(shí)驗(yàn)七-最大氣泡壓力法測(cè)定溶液的表面張力

實(shí)驗(yàn)七-最大氣泡壓力法測(cè)定溶液的表面張力?、實(shí)驗(yàn)?的1．掌握最??泡壓?法測(cè)定表?張?的原理與技術(shù)。2．通過(guò)對(duì)不同濃度?醇溶液表?張?的測(cè)定，加深對(duì)表?張?、表??由能、表?張?與吸附量關(guān)系的理解。?、實(shí)驗(yàn)原理1、在?定溫度下純液體的表?張?為定值，當(dāng)加?溶質(zhì)形成溶液時(shí)，表?張?發(fā)?變化，其變化的??決定于溶質(zhì)的性質(zhì)與加?量的多少。根據(jù)能量最低原理，溶質(zhì)能降低溶劑的表?張?時(shí)，表?層溶質(zhì)的濃度?溶液內(nèi)部?；反之，溶質(zhì)使溶劑的表?張?升?時(shí)，它在表?層中的濃度?在內(nèi)部的濃度低，這種表?濃度與內(nèi)部濃度不同的現(xiàn)象叫做溶液的表?吸附。在指定的溫度與壓?下，溶質(zhì)的吸附量與溶液的表?張?及溶液的濃度之間的關(guān)系遵循吉布斯吸附等溫式：Γ=–（c/RT）*（dγ/dc）①式中，Г為溶液在表層的吸附量；γ為表?張?；c為吸附達(dá)到平衡時(shí)溶液在介質(zhì)中的濃度。根據(jù)朗格謬爾（Langmuir）公式：Γ=?！轐c/（1＋Kc）②Γ∞為飽與吸附量，即表?被吸附物鋪滿?層分?時(shí)的Γ∞c/Γ=（1＋Kc）/（?！轐）=c/Γ∞＋1/?！轐③以c/Г對(duì)c作圖，則圖中該直線斜率為1/Г∞。由所得的Г∞代?Am=1/Г∞L可求被吸附分?的截?積（L為阿伏伽德羅常數(shù)）。1、恒溫套管；2、?細(xì)管（r在0.15～0.2mm）；3、U型壓?計(jì)（內(nèi)裝?）；4、分液漏?；5、吸濾瓶；6、連接橡?管。將待測(cè)表?張?的液體裝于表?張?儀中，使?細(xì)管的端?與液?相切，液?即沿?細(xì)管上升，打開抽?瓶的活塞緩緩抽?，?細(xì)管內(nèi)的液?上受到?個(gè)?A瓶中液?上?的壓?，當(dāng)此壓?差——附加壓?（△P=P??–P系統(tǒng)）在?細(xì)管端?上產(chǎn)?的作??稍?于?細(xì)管液體的表?張?時(shí)，?泡就從?細(xì)管?脫出，此附加壓?與表?張?成正?，與?泡的曲率半徑成反?，其關(guān)系式為：ΔP=2γ/R④式中，ΔP為附加壓?；γ為表?張?；R為?泡的曲率半徑。如果?細(xì)管半徑很?，則形成的?泡基本上是球形的。當(dāng)?泡開始形成時(shí)，表??乎是平的，這時(shí)曲率半徑最?；隨著?泡的形成，曲率半徑逐漸變?，直到形成半球形，這時(shí)的曲率半徑R與?細(xì)管的半徑r相等，曲率半徑最?值，根據(jù)上式這時(shí)附加壓?達(dá)最?值。?泡進(jìn)?步長(zhǎng)?，R變?，附加壓?則變?，直到?泡逸出。根據(jù)上式，R=r時(shí)的最?附加壓?為：ΔP最?=2γ/r⑤實(shí)際測(cè)量時(shí)，使?細(xì)管端剛與液?接觸，則可忽略?泡?起所需克服的靜壓?，這樣就可以直接?上式進(jìn)?計(jì)算。當(dāng)將其它參數(shù)合并為常數(shù)K時(shí)，則上式變?yōu)椋害?KΔP最?⑥式中儀器常數(shù)K可?已知表?張?的標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)測(cè)得。三、儀器藥品1、儀器：最?泡壓法表?張?儀1套，洗?球1個(gè)，移液管(50ml與10ml)各??，燒杯（500mL）。2、藥品：正丁醇（分析純），蒸餾?。四、實(shí)驗(yàn)步驟1、儀器的準(zhǔn)備與檢漏2、儀器常數(shù)的測(cè)定調(diào)節(jié)液?與?細(xì)管相切，并調(diào)節(jié)分液漏?，使?泡由?細(xì)管尖端成單泡逸出，且速度控制在每分鐘形成?泡5~10個(gè)（數(shù)顯微壓差測(cè)量?jī)x為5~10s），當(dāng)?泡剛脫離管端的?瞬間，壓?計(jì)中液位差達(dá)到最?值，當(dāng)顯?的最?值?較穩(wěn)定時(shí)，記下數(shù)據(jù)，重復(fù)調(diào)節(jié)2次并記下相應(yīng)的數(shù)值。再由?冊(cè)查出實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)?的表?張?，求得儀器常數(shù)K。3、表?張?隨溶液濃度變化的測(cè)定在上述體系中，按濃度從?到低的順序依次測(cè)定預(yù)先配好的正丁醇溶液的△P最?值，每次置換溶液前都先?溶液潤(rùn)洗2次，再按2?法測(cè)定。五、注意事項(xiàng)1.儀器系統(tǒng)不能漏?。2.所??細(xì)管必須?凈、?燥，應(yīng)保持垂直，其管?剛好與液?相切。3.讀取壓?計(jì)的壓差時(shí)，應(yīng)取單個(gè)逸出時(shí)的最?壓?差。六、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄及處理2、計(jì)算K值∵γ=KΔp∴K=γ?/ΔP最?=71.18×10-3/608.33=1.17×10-4m根據(jù)K值得到?組γ值，以γ(N/m)--c(mol.m-3)作圖如下:根據(jù)上圖，可以得到γ-c的關(guān)系式為γ=0.3187c2-0.1831c+0.07154由此得到dγ/dc=0.6374c-0.1831，其中c的單位為mol.m-3根據(jù)Γ=–（c/RT）*（dγ/dc）便可求出不同濃度下的Γ與c/Γ，結(jié)果見上表3、繪制Γ-c等溫線通過(guò)公式Γ=–（c/RT）/（dγ/dc）就得?組Γ。以?！?0-6mol.m-2--c/（mol.dm-3）作圖如下：4、計(jì)算Am由c/Γ-c等溫線圖可知其斜率1/?！?26.693×104，所以?！?3.7463×10-6mol·m-2所以Am=1/(?！轑)=1/（3.7463×10-6×6.022×1023）=4.433×10-19m2；誤差計(jì)算：（4.433×10-19-3.2×10-19）/3.2×10-19=38.53%七、結(jié)果與討論1、這次的實(shí)驗(yàn)操作的步驟很簡(jiǎn)單，就是實(shí)驗(yàn)量?較?，數(shù)據(jù)?較容易產(chǎn)?誤差。從得到的c/Γ-c等溫線來(lái)看，得到的數(shù)據(jù)不是很理想，擬合出的直線不夠精確。可能的原因有：①液?沒(méi)有跟?細(xì)管底部完全相切；②沒(méi)有等到?泡穩(wěn)定了再讀數(shù)。2、本實(shí)驗(yàn)是通過(guò)測(cè)最??泡來(lái)測(cè)定溶液的表?張?，計(jì)算過(guò)程中巧妙地?求導(dǎo)的?法間接地來(lái)求出τ-c的切線。所?的?細(xì)管必須?凈，?燥，應(yīng)保持垂直，其管?剛好與液?相切；讀取壓?計(jì)的壓差時(shí)，應(yīng)取?泡單個(gè)溢出時(shí)的最?壓?差。3、使?的張?管及?細(xì)管的洗滌要徹底。如果?細(xì)管洗滌不?凈，不僅影響表?張?值，?且會(huì)使?泡不能有規(guī)律地單個(gè)連續(xù)逸出。?細(xì)管插?溶液中的深度直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，這是因?yàn)槿芤旱撵o壓?會(huì)增加對(duì)?泡壁的壓強(qiáng)，為了減少靜壓?的影響，應(yīng)盡可能減少?細(xì)管的插?與深度，使插?深度與液?剛好相切。4、如果液?是彎曲，其表?的作??不是?平的，將有?個(gè)合?，當(dāng)液?為凸時(shí)，合?指向液體內(nèi)部，當(dāng)液?為凹時(shí)，合?指向液體外部，這就現(xiàn)象稱為?細(xì)管現(xiàn)象。5、?細(xì)管清潔處理應(yīng)特別的予以重視，熱風(fēng)吹?及電爐烘烤的辦法應(yīng)當(dāng)避免，蕩洗是好辦法，但應(yīng)盡量徹底。?細(xì)管內(nèi)部可借助洗?球，但必須細(xì)?，不應(yīng)使液體進(jìn)?洗?球內(nèi)。6、測(cè)定液體表?張?除?泡的最?壓?法外，常?的還有?細(xì)管上升法。滴重法等。7、Γ>0正吸附，Γ<0負(fù)吸附，Γ=0?吸附作??、思考題1.?細(xì)管尖端為何必須調(diào)節(jié)得恰與液?相切？否則對(duì)實(shí)驗(yàn)有何影響？答：如果將?細(xì)管末端插?到溶液內(nèi)部