物理化学_溶液表面张力的测定_实验报告.doc

液体表面张力的测定 龚聪（同组人：郭舒隽） 2012.11.8摘要我们采用最大气泡压力法测定了不同浓度正丁醇溶液的表面张力，发现随着溶液浓度的升高，表面张力下降，说明正丁醇是一种表面活性物质。引言从毛细管鼓出空气泡时，为了克服溶液因表面张力产生的附加压力，毛细管内的压力（大气压）要高于样品管中的压力。附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比：（1），其中，为附加压力；为表面张力；为气泡的曲率半径。若毛细管很小，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，这时气泡的半径最大；随着气泡的形成，逐渐变小，直到气泡成为半球形时，等于毛细管的半径，附加压力最大，气泡进一步增大，变小，附加压力减小，直到气泡逸出。最大的附加压力（2），表面张力（3）。在测量过程中，我们使毛细管端面与液面相切，这样可以忽略鼓泡所需克服的静压力，表面张力可直接用式（3）计算。对于同一支毛细管，称为仪器常数，可用表示。我们用表面张力已知的标准物质水来测定仪器的值：（4）。式（3）可写为（5）。实验仪器与试剂表面张力测定仪1套；容量瓶8个；烧杯一个；胶头滴管1个；洗瓶1个；碱式滴定管1支正丁醇溶液实验装置如下图所示方法1. 正丁醇溶液的配制分别向八支的容量瓶中加入4、8、12、16、20、28、36和40mL的正丁醇溶液，定容以配制0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.14、0.18和0.20的待测溶液并编号0-8。2. 仪器常数的测定洗净样品管和毛细管；样品管中装入适量蒸馏水，调节样品管液面高度，使水面与毛细管端面相切；打开数字压力计电源开关，旋转滴液漏斗上的活塞，使系统与大气相通，按下数字压力计上的“采零”键。关闭活塞，隔绝大气，打开漏斗活塞，水沿漏斗流下，系统的压力开始减小，此时有气泡从毛细管端逸出。控制出气泡的速度，每出一个气泡，压力计读数由小变大，再由大变小，读取67个该过程的最大示数。3. 测定不同浓度正丁醇水溶液的按照步骤2，从低浓度到高浓度分别测定正丁醇水溶液的。更换溶液时用待测溶液润洗样品管23次。4. 关闭电源，倒掉所配溶液，用蒸馏水洗涤容量瓶和样品管。整理仪器。数据大气压：102.55kPa实验温度：16.4C样品编号溶液浓度/正丁醇体积/mL压力计读数/kPa/00.000-0.315068.7410.024-0.304566.3820.048-0.390063.3230.0612-0.272559.4040.0816-0.262557.2250.1020-0.236551.5660.1428-0.226549.3870.1836-0.217547.4280.2040-0.213046.43表格 1计算在本次实验条件下，标准物质水在16.4C下的表面张力为。 数据来源：大学化学实验有机及物理化学实验分册（天津大学出版社）附录三，附表6-13由式（4）得仪器常数对5号溶液，由式（5）得按照这种计算方法分别求出其它溶液的表面张力，结果在表格1中显示。绘制图 作图人：龚聪作图日期：2012/11/9分析讨论根据表格1可知，随着正丁醇溶液浓度的升高，液体的表面张力下降，这与正丁醇是一种表面活性物质符合。在实验过程中，毛细管尖端要和待测溶液液面垂直并相切。这是为了防止尖端没入水中，导致额外的静压力产生，压力计示数不再对应气泡产生时需要克服