表面张力的测定实验报告分析.doc

浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告实验名称：溶液表面张力的测定姓名成绩班级学号同组姓名实验日期 15年12月28日指导教师签字批改日期 年 月 日（1）实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解3、学习使用Matlab处理实验数据（2） 实验原理1、 表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的自由能减小的过程。如欲使液体产生新的表面，则需要对其做功。功的大小应与成正比：-W=2、 溶液的表面吸附：根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs用热力学的方法推导出它们间的关系式 (1)当时，0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表面活性物质。（2）当时，0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。由可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量浓度c之间的关系，有Langmuir等温方程式表示：4、 最大泡压法：（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：图114最大气泡法测表面张力装置1 恒温套管 2 毛细管 3数字式微压差测量仪 4 滴液瓶 5 烧杯 6连接橡皮管 （4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：1、测定各浓度试剂在25的压强，2、根据s/DP=K，可用蒸馏水的压强差求出K值，也就是毛细管常数。3、根据s/DP=K，可求出各浓度的s值。4、通过excel作图，作 图，可根据=1/K，求出饱和吸附量的值。（5） 实验操作要点：溶液浓度的准确性和所用毛细管、恒温套管的清洁程度。因此除事先用热的洗液清洗它们以外，每改变一次测量溶液必须用待测的溶液反复洗涤它们，以保证所测量的溶液表面张力与实际溶液的浓度相一致。并控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。而不允许气泡一连串地出。洗涤毛细管时切勿碰破其尖端，影响测量。温度对该实验的测量影响也比较大，实验中请注意观察恒温水浴的温度，溶液加入测量管后恒温10min后再进行读数测量。 二、 实验操作及原始数据表（20分）1、 记录数据表格：正丁醇溶液浓度moldm-300.010.0250.050.10.150.20.25DP1-0.463 -0.493 -0.468 -0.422 -0.396 -0.349 -0.324 -0.298 DP2-0.464 -0.489 -0.471 -0.419 -0.403 -0.353 -0.323 -0.301 DP3-0.455 -0.487 -0.463 -0.414 -0.393 -0.347 -0.327 -0.294 DP4-0.390 -0.438 -0.436 -0.403 -0.350 -0.315 -0.299 -0.264 DP5-0.410 -0.465 -0.423 -0.395 -0.360 -0.314 -0.304 -0.279 DP6-0.350 -0.447 -0.407 -0.331 -0.366 -0.305 -0.302 -0.274 压差读数KPa-0.422-0.470 -0.445 -0.397 -0.378-0.331 -0.313 -0.285 2、25时水的表面张力为s71.9710-3Nm-1，以s/DP=K求出所使用的毛细管常数。K= -0. 1705三、 数据处理结果（30分）作正丁醇的图作正丁醇吸附等温线正丁醇饱和吸附量正丁醇饱和吸附量：=1/K=10.7372=1.356正丁醇分子截面积So=1/ (为阿佛加得罗常数)。So=1/=0.73726.0210=4.43810容量瓶编号12345678溶液浓度moldm-300.010.0250.050.100.150.200.25压差读数KPa-0.422-0.470 -0.445 -0.397 -0.378-0.331 -0.313 -0.285 正丁醇水溶液s *10-371.9780.1475.8767.6964.4556.4453.3748.59正丁醇水溶液*10-5056.05135.9258.3466.7632.4761.6860.0正丁醇水溶液的c/(102)00.17840.18400.19360.21430.23720.26260.2907s= KDP= - 0.1705-0.470=80.1410-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.445=75.8710-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.397=67.6910-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.378=64.4510-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.331=56.4410-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.313=53.3710-3Nm-1s= KDP= - 0.1705-0.285=48.5910-3Nm-1=63.7910molm-2四、 思考讨论题（20分）1. 溶液表面上的“吸附”现象是怎样表现的？为什么会出现溶液表面的吸附现象？答：在溶液的表面层中的物质浓度与溶液内部物质浓度不同的现象叫“吸附”。出现表面吸附现象的原因是能量最低原理2. 液体的表面张力大小与哪些因素有关？答：与该液体所处的温度、压力、液体的组成以及与之共存的另一相的组成有3. 用最大气泡压力法来测量表面张力时，毛细管尖端为何要刚好接触液面？答：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。4. 本实验结果准确与否关键决定哪些因素？答：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