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1、第1页，共14页，编辑于2022年，星期五1 1）测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力，根据吉布）测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力，根据吉布斯（斯（GibbsGibbs）吸附公式计算溶液的表面吸附量和正丁醇吸附公式计算溶液的表面吸附量和正丁醇分子的横截面积。分子的横截面积。2 2）通过气泡最大压力的测定，进一步了解表面张力的性质以及）通过气泡最大压力的测定，进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系。表面张力和吸附的关系。3 3）掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。）掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。实验目的实验目的第2页，共14页，编辑于2022年，星期五 实验原理实
2、验原理由于溶质分子的存在，表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。用热力学方法导出了溶液表面张力随浓度变化率与表面吸附量之间的关系式。对两组分的稀溶液：本实验就是测定不同浓度溶液的表面张力，从c曲线上求出不同浓度的吸附量，再从c/c 曲线上求出饱和吸附量，进而计算溶质分子的横截面积A。式中：为单位表面上被吸附物质的量（单位：mol/m2），c为物质的量浓度。吉布斯吸附公式在c曲线上任选一点i作切线，可得该点所对应的浓度的斜率，再由上式可求得不同浓度下的值。第3页，共14页，编辑于2022年，星期五朗谬尔（langmair）提出吸附量与浓度c的关系可表示为：以c/c作图，直线斜率的倒
3、数为。式中L为阿伏加得罗常数。那么每个分子在表面上所占得面积为：A=1/(.L)如果以N代表1m2 表面上溶质的分子数，则：第4页，共14页，编辑于2022年，星期五本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。将被测液装于滴定管中，使毛细管端与液面相切。当不断从系统减压时，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛细管足够细，管下端气泡将呈球缺形，液面可视为球面的一部分。随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小。当气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大。第5页，共14页，编辑于2022年，星期五弯曲液面的附加压力拉普拉斯方程弯曲表面上的附加压力Ps或P第
4、6页，共14页，编辑于2022年，星期五本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。将被测液装于滴定管中，使毛细管端与液面相切。当不断从系统减压时，毛细管出口将出现一小气泡，且不断增大。若毛细管足够细，管下端气泡将呈球缺形，液面可视为球面的一部分。随着小气泡的变大，气泡的曲率半径将变小。当气泡的半径等于毛细管的半径时，气泡的曲率半径最小，液面对气体的附加压力达到最大。气泡内的压力：气泡外的压力：当毛细管口与液面相切，即 h=0，则气泡外的压力为：附加附加压力力第7页，共14页，编辑于2022年，星期五根据附加压力的定义：式中，k为毛细管常数，其值可由1及实验测得的最大压力差Pmax(1)求得
5、。（对球面而言）另外，根据拉普拉斯（laplace）方程，半径为r的凹面对小气泡的附加压力为：对两种溶液的表面张力分别为1和2，用同一支毛细管测定时。可得：如果以测定某已知表面张力的液体（如水）作标准，则另一溶液的表面张力，可迅速测定其Pmax而求得。即对同一毛细管，有：第8页，共14页，编辑于2022年，星期五 实验步骤实验步骤 1）调节恒温浴槽为25；2）溶液的配制。分别配制0.01mol/L、0.02mol/L、0.05mol/L、0.10mol/L、0.15mol/L、0.20mol/L、0.25 mol/L、0.30mol/L、0.35mol/L的乙醇水溶液 待用；（25下，正丁醇的
6、密度为下，正丁醇的密度为0.7985g/mL,摩尔浓摩尔浓度为度为10.77mol/L。具体操作见教材P379）3）按图19-1组装仪器，DP AW精密数字压力计的 调节与使用；（见使用说明书）第9页，共14页，编辑于2022年，星期五实验装置图实验装置图 第10页，共14页，编辑于2022年，星期五 实验步骤实验步骤 1）调节恒温浴槽为25；2）溶液的配制。分别配制0.02mol/L、0.04mol/L、0.08mol/L、0.12mol/L、0.16mol/L、0.20mol/L、0.24 mol/L、0.28mol/L的正丁醇水溶液待用；（采用称量法来配制）3）按图19-1组装仪器，DP
7、 AW精密数字压力计的 调节与使用；（见使用说明书）4）仪器常数K值的测定；5）不同浓度的正丁醇水溶液表面张力的测定。第11页，共14页，编辑于2022年，星期五 注意事项注意事项 3、测定时气泡逸出的速度不能太快。以每分钟812个为宜。1、毛细管一定要洗涤干净，否则测定的数据不真实；毛细管的清洗方法：先用滤纸将毛细管外壁的水擦干，再在下次被测溶液中沾一下，溶液在毛细管中上升一液柱，然后用洗耳球将溶液吹出，重复3-4次。切忌用洗耳球将溶液吸至毛细管内再将其吹出，如此操作容易引起毛细管的堵塞。2、在测定实验数据之前一定要检查系统的气密性，否则数据不真实；第12页，共14页，编辑于2022年，星期五 数据处理数据处理1）测定纯水的Pmax，计算毛细管常数K值；2）计算各溶液的表面张力；3）作c图，在曲线上取810个点，分别作出 曲线，并求其斜率。4）计算各浓度的吸附量，作c/c图，由直线 斜率求出（文献值：文献值：8.2847410-8mol/m2)，并 计算分子截面积S0值（文献值：文献值：1.9510-19m2)。第13页，共14页，编辑于2022年，星期五 思考题思考题1）在测定中如果毛细管插入溶液内部对结果有无 影响，为什么？2）在测定中为什么要读取最大压力值？第14页，共14页，编辑于2022年，星期五