第二篇：最大泡压法测定溶液的表面张力实验报告.doc1

                       最大泡压法测定溶液的表面张力

学院：化学化工学院       班级:应用化学

姓名：袁玲博            学号：20115052028

一、实验目的：

    （1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系；

（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握气泡最大压力法测定表面张力的原理和技术。

技能要求：掌握自动界面张力仪的使用方法，实验数据的作图处理方法.

二、实验原理：

     （1）表面张力的物理意义：在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系

的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m^-2），用γ表示。也可以

看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m^-1）；

（2）影响表面张力的因素：液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会 发生变化；

（3）表面张力与吸附量的关系：表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：

                 Γ= -（ds/dc）_T（c/RT）

其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，s为溶液的表面张力：

1）  若ds/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。

2）  若ds/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。

溶液的饱和吸附量： c/Γ= c/Γ_∞＋1/KΓ_∞

分子的截面积：     s_B = 1/（Γ_∞L）     L=6.02×10²³

三、实验步骤

1.配置溶液:

用称重法粗略配制5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%的乙醇水溶液各50ml待用。

2．测定毛细管常数：

将玻璃溶液认真洗涤干净，在测试管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相接触，至于恒温水浴内恒温10min。毛细管需垂直并注意液面位置，然后按图接好测量系统。慢慢打开抽气瓶活塞，注意气泡形成的速率应保持稳定，通常控制在每分钟8-12个气泡为宜，即数字微压微压差测量仪的读数（瞬间最大压差）约在700-800pa之间。读书3次，取平均值

3．测量乙醇溶液的表面张力

按实验步骤三分别测量不同浓度的乙醇溶液。从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量被测溶液洗涤试管，尤其是毛细管部分，确保毛细管内外溶液的浓度一致。

4.分别测定乙醇溶液的折光率

四、实验数据及处理：

以纯水(25℃)的测量结果计算仪器毛细管常数K′，纯水的表面张力s查书附录。

     查表得：温度：  13℃  水的表面张力s：0.07378N/m   仪器常数K′： 0.053066 

实验数据记录：

根据上表绘制曲线：

2、拟合曲线y=ax² +bx+c，由直线斜率求其饱和吸附量，并计算乙醇分子的横截面积s_B，附图：

拟合二次函数得到：y=-2.34192×10^-4x²-0.00556x+0.06521  

求导：y’=-4.68384×10^-4x-0.00556

实验数据分析：

根据上表绘制c/--c曲线：

计算：＝  1/21332.41=4.69*10^-5           s_B＝1 / L＝  3.54*10^-20 

五、讨论思考：

1.与文献值（见书中附录）对照，检验你的测定结果，并分析原因。

答：绘制出的曲线不是很符合特征（标准）曲线，可能是实验数据误差较大引起的，归结起来可能由以下原因引起：

（1）出泡速率不能太快。因为出泡速率快将使表面活性物质来不及在气泡表面达到吸附平衡，也将使气体分子间摩擦力和流体与管壁间的摩擦力增大，这将造成压力差增大，使表面张力测定值偏高。所以要求从毛细管中溢出的气泡必须单泡溢出，有利于表面活性物质在表面达到吸附平衡，并可减少气体分子及气体与管壁之间的摩擦力，才能获得平衡的表面张力；

      （2）毛细管插入溶液中的深度直接影响测量结果的准确性。假如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静压力。为了减少静压力的影响，应尽可能减少毛细管的插入和深度，使插入深度△h接近0。毛细管内的空气压力与管口处的液体表面张力平衡，插入一定深度后，需增加空气压力才能抵消这一深度的液柱压力，使实验测得的表面张力值偏高。而该实验装置中，随着滴液漏斗中水的不断流出，滴液的速度会减慢，装置的此处有待改进。另外，毛细管的竖直以及毛细管进入液面的深度，对于测定结果都有一定的影响。

2.表面张力测定仪的清洁与否和温度之不恒定对测量结果有何影响？

答：如果玻璃器皿的不清洁和温度不恒定，则气泡不能连续平稳地通过，从而使压差

计读数不稳定。由于溶液折光率、浓度等随着温度变化而变化，若温度不稳定，

则难以测得溶液的准确浓度。