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最大泡压法测定溶液的表面张力
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最大泡压法测定溶液的表面张力

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  1. 基础物理化学实验 最大泡压法测定溶液的表面张力

  2. Ⅰ 实验目的 1)测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力,根据吉布斯(Gibbs) 吸附公式计算溶液的表面吸附量和乙醇分子的横截面积。 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表面张力和吸附的关系。 3)掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。

  3. Ⅱ 实验原理 本实验就是测定不同浓度溶液的表面张力,从σ—c曲线上求出不同浓度的吸附量Γ,再从—c 曲线上求出Γ∞,进而计算溶质分子的横截面积A 由于溶质分子的存在,表面浓度与溶液内部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Γ之间的关系式。对两组分的稀溶液: 式中:Γ为单位表面上被吸附物质的量(单位:mol//cm2),c为物质的量浓度。 在σ—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Γ值。

  4. 朗谬尔(langmair)提出吸附量与浓度c的关系可表示为:朗谬尔(langmair)提出吸附量与浓度c的关系可表示为: Γ— c作图,直线斜率的倒数为Γ∞ 如果以N代表1m2表面上溶质的分子数,则: 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/Γ∞.L

  5. 本实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。本实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。 根据拉普拉斯(laplace)公式: 对两种溶液的表面张力为σ1和σ2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求出。即对同一毛细管,有: 式中,k' 毛细管常数,其值可由σ2及实验数据Pmax(2)求得.

  6. Ⅲ 实验步骤 1、具体操作方法 1) 溶液的配制。用称重法粗略配制5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%的乙醇水溶液待用。 2)DP— A精密数字压力计的调节与使用 3)仪器常数k’值的测定 4)不同浓度的乙醇水溶液表面张力的测定 5)不同浓度乙醇水溶液折光率的测定

  7. 测定时气泡逸出的速度不能太快。以每分钟8-12个为宜。 2 、注意事项 3、 提问 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?

  8. Ⅳ 实验总结 1 、数据处理 1)测定纯水的Pmax,计算毛细管常数k’值。水的表面张力见附录。 2)根据不同浓度的折光率,由乙醇浓度—折光率工作曲线上确定其准确浓度(工作曲线可由实验室提供)。 3)计算各溶液的表面张力σ。 4)作σ—c图,在曲线上取8—10个点,分别作出曲线,并求其斜率。 5)计算各浓度的吸附量Γ,作—c图,由直线斜率求出Γ∞,并计算分子截面积AB值.

  9. 2 、讨论 1)毛细管必须用洗液洗涤干净。

  10. Ⅴ 实验延伸 1)研究型 用此方法可以测定许多有机物液体的表面张力。 2)其它方法 表面张力的测定还有拉片法、吊环法等。 3)参考书: 复旦大学编.物理化学实验(第三版).北京:高等教育出版社,2004