物化实验报告6最大气泡压力法测定溶液及表面张力

物化实验报告6-最大气泡压力 法测定溶液及表面张力一、实验目的:盘黑握最大气泡压力法测定表面张力的原理和2)通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定， 加深对委面疲另、表面自由能、表宙匪力和畋附 量关系的理解。二、实验原理：匚善布琳呢附等温式江=-(c/RT) / (dy/dc) (1)屮，丄 方浴孜仕衣辰旳收阿重；丫方衣回亍 C为吸硝送到平屈時溶液注介质审的鞭度。式中，r为溶液在表层的吸附量；Y为表面张 力；C为吸附达到平衡时溶液在介质审的浓度。=rxKc/ (l+Kc)朗格谬尔(Langmuir)公式：r(2)口：为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层 分子时的c/r = (l+Kc) /K = C/F00+(3)i/rxK以c/F对c作图,则图中该直线斜率为l/U 0 由所得的Go代入Am=i/r.L可求被吸附分 子的截面积(L为阿伏伽德罗常数)。2本实验用气泡最大压力法测定溶液的表面张力，其仪器装置如图:1）恒温套管；2）毛细管（在01502mm）；3） U型压力计（内装水）；4）分液漏斗；5）吸 滤瓶；6）连接橡皮管。2）将待测表面张力的液体装于表面张力仪中， 使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上=1I升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内的液 面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此 压力差一一附加压力（Ap=p大气p系统）在毛细管 端面上产生的作用力稍夭芋毛细管液体的表面=1 1张力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与 表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其 关系式为：（4）Ap=2y/R为附加压力；丫为表面张力；R 为气泡的曲率半径。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基 本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几 乎是平的，这时曲率半径最大；随着气泡的 形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形,式中, -FBl这时的曲率半径R和毛细管的半径r相等,曲率半径最小值，根据上式这时附加压力达 最大值。气泡进一步长大，R变大，附加压 力则变小，直到气泡逸出。根据上式，Rw时的最大附加压力为：Ap 最大=2y/r实际测量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓起所需克服的静压力， 这样就可以直接用上式进行计算。当将其它参数合并为常数K时，则上 式变为：Y=KAp 最大（6）式中仪器常数K可用已知表面张力的标准物质测得。三、仪器药品：(500mL)1 仪器：最大泡压法表面张力仪1套，洗耳 球1个，移液管（50ml和10ml）各一支，烧杯2. 药品：正丁醇（分析纯），蒸馅水四、实验步骤：1、仪器的准备与检漏将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净， 再顺次用自来水和蒸馆水漂洗，烘干后按图 59接好，检查是否漏气。2、仪器常数的测定对体系抽气，論韦抽气速度，使气泡由毛细 管尖端成单泡逸出，且每个气泡形成的时间 为1020s （数显微压差测量仪为510s）。1大值，记录压力计两边最高和最低度数，连若形成的时间太短，则吸附平衡就来不及在 气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能 反映该浓度之真正的表面张力值。当气泡刚 脱离管端的一瞬间，压力计中液位差达到最续三次，取平均值。再由手册查出实验温度 时水的表面张力，求得仪器常数K。鑑液前都先用溶液润洗2次，再按2方3、表面张力随溶液浓度变化的测定 在上述体系中，按浓度从高到低的顺序依次 测定预先配好的正丁醇溶液的勺*值，每次五、数据处理：室温：2&7 C大气压力：9994KPa恒温槽温度：30.82C” 7118 mN.nr浓度Ap最ApApApYr*ioc/rmol/dm-3大1最大2最大3平均mN/m6mol.m2X107m1水620622625622371. 180. 02602605598601768. 831.451.380. 04563567567565764. 722. 661.500. 06540540538539361.703. 631.650. 08498497497497356. 894. 361.830. 10485484485484755. 454. 852. 060. 1247147046947053. 775. 112. 350. 16434439436436.349.914. 903. 270. 2041441541641547. 483. 745. 350. 2439940039839945. 641.6214.8表一数据记录1、计算仪器常数K：IY = KApK 二丫 水/Ap 最大，水二 71.18/622.3= 0.1144mm值，2、由K计算各个浓度下的正丁醇溶液的丫计算dy/dc值:由图一得到曲线方程：y = 0.071- 0.198x+0.377X2dy/dx = -0.198+ 0.754x 即 dy/dc = -0.198 + 0.754c 根据公式：r (c/RT) * (dy/dc)可 求得不同浓度下的和c/T,记录在表一中3、绘制r-c ,c/T-c等温线（r-c等温线）(mol/dm-3)(mol/m3)c图三c/r-c等温线从图中得出斜率l/rTO =4.7*105所以r 8=2.13*10 6 mol m 2所 以Am=l/(rL)=l/(2.1310 6*6.02*1023)=7.801019 m2六结果与讨论：1、如果毛细管尖端插入液下，会造成压力 不只是液体表面的张力，还有插入部分液体 的压力。ill压力差才是表面张力所能承受的最大压力,2、实验过程时速度控制比较难，气泡总是 一连串冒出的，很难控制每分钟形成气泡 510个，导致读数会有所误差；因为最大气泡出去太快会使压力差变小。3、实验过程中使用的毛细管都是同一个， 虽然每次换溶液时都润洗两次了，但还是不 能润洗干净，会对下一组溶液造成干扰，影 响落液菠应，从命使读数弄星偏墓III4、本实验结果准确的关键在于仪器必须洗 涤清洁，毛细管应保垂直，其端部应保持平 整，溶液恒温后，体积略有改变，应注意毛 细管平面与液面接触处要相切。控制好出泡 速度、平稳地重复出现压力差。