最大气泡压力法测定液体的表面张力数据处理方法

1、For personal use only in study and research; not for commercial use螃溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定荿实验目的1.2.薃学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力3.3.袁了解用吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。5.4.蒈了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法蚄实验原理1.2.芄溶液表面的过剩物质的量r賺表面张力d（或比表面Gibbs函数）是表面化学热力学的重要性质之一。纯溶剂中溶入溶质形成溶液后，溶液的表面张力不同于纯溶剂。按照溶液表面张力随溶质浓度的变化规 律可把溶质分为三种情况。溶液的表面张力随溶质浓度的增加而增大

2、；溶液的表面张力随溶质浓度的增加而减小；溶液的表面张力最初随溶质浓度的增加而急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力不再随溶质浓度的增加而变化，见图3-30。定量地描薅述这规律的方程是Gibbs等温吸附方程c d RT dcT莂式羁3-63） 中，r被Gibbs称为表面过剩物质 的量， 单位为molm-2。对某些溶液系统（如电 解质溶液系统）式中的浓度c有时(3-63)要用活度a代换。由图3-30,对曲线A, （d d /dc）0,r薇莃 莄 芈蒂本实验研究正吸附的情况。只要获得了溶蒄图3-30溶液的表面张力随溶质羂液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微羈分法得到某一浓度下的（du/d

3、e），然后依据方程（3-63）得到表面过剩物质的量r o蒆2。饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积薀对于正吸附的情况，溶质分子在溶液表面过剩物质的量r取决于溶质在溶液本体的浓度。在本体浓度较小时，r随e的增加而增大，当溶液表面已经盖满一层溶质分子时，r达到最大，用符号r表示。称为饱和表面过剩物质的量。莁若以1/r对n（称为表面压力）作图则得图3-31;n的定义如式（3-64）:(3-64)芃莅由图3-31看出，当n较大时（即浓度e较小 时）1/r趋向于一个定值，此定值即1/3。由此 可求得3。然后由式（3-65）计算吸附分子的虿肁横截面积Ac。罿1芃A(3-65)rL薂3.最大气泡压力法测

4、定液体的表面张力羄（2）将各样品的表面张力填入表3-9中。蚀测定液体表面张力的方法有最大气泡压力法、落球法、扭称法、滴重法及毛细管上升法等。本实验采用最大气泡压力法。薈膆仪器和药品莆最大气泡压力法表面张力测定仪（见实验34）;下口瓶；恒温水浴；无水乙醇（AR）肃芁实验步骤1.2.羆用去离子水和无水乙醇配制下列无水乙醇水溶液膃表3-8待测的无水乙醇水溶液的浓度实验温度：25 C賺No。蚁1蚇2膅3薃4肀5蒇6芆c乙醇/ mol.L-1蚂葿0腿肄肄罿羈肅膂2.将待测液体1530mL装入洗净烘干的磨口瓶1中，盖好磨口瓶盖；将自来水注 入下口瓶8中，关好两通阀10;如图连接好各部分（方法见实验34）;

5、将磨口瓶1放入恒温槽中并用夹子夹牢，使整体垂直向下；将恒温槽温度控制在25C,恒温1015分钟后，打开下口瓶8的放水活塞10,调整放水速率，使测量瓶的毛细管端每隔6秒左右鼓出一个气泡（一次只能鼓一个气泡，不可连续鼓泡！）；测量毛细管鼓泡时的最大压差（方法同实验34）,分别测出p细和p粗，然后有p=p细-p粗。莈3.用2的方法依次测量表3-8中各液体样品的p。蚈膆数据处理-+-芁肂1、手工处理数据莈（1）从教材附录中查出纯水的表面张力；用实验34的方法计算各无水乙醇水溶液的表面张力。蚃(3)用微分法求取d c曲线上每一个浓度下的斜率，即(d d /de)T蒁(4)用式(3-64)计算n。腿(5)

6、用式(3-63)计算各表面过剩物质的量r,并计算1/。肅(6)作(1/r) n图，由图中求出r-o螂(7)用式(3-65)计算吸附乙醇分子的横截面积Aeo袀(8)将上述计算的各个量填入表3-9 o2、用微机处理数据(1)拟合曲线方程1打开微机的Excel界面，如图3-32。2将标准液体的表面张力ds和Ps及各浓度下的乙醇水溶液的Px的数值分别代入式(3-38)(见实验34)计算不同浓度的乙醇水溶液的表面张力。然后将浓度c及表面张力的值分别输入到Excel的A、B两列中，如图3-33。肄No.莀1莆2袄3节4蝿5膆6羅c乙醇/ mol L-1莁膈祎羇蚃薈薇 p / Pa螄袁-+- 芁莇袅膄-1螀

7、d / N m肇蚃节膀袈蚄3-1-1蒀(d d/dc)T/m L mol-N-蕿薈螅螃罿荿2薃r / mol m袁蒈聿蚄芄賺薅(1/r ) / m2mol-1蚆莂薁芆蒃蒀1羀n / N m肆薄袃荿螆薆L,-2r-/ mol m八f2Ac/ m -肆表3-9无水乙醇水溶液表面张力测定数据表实验温度：25 C羁b之后，将A、B两列选取，然后点击窗口的作图键，3-35对_，出然后点击完成卫3-37对话窗口-4。该对不符和要求。此时须用鼠标右键点击线上的任意一点，出现一个文字对话框。鼠标左键点击添加趋势线之后，出现图3-38对话窗口-5。选择多项式；然后在阶数窗口选择2;再点击选项按键,出现添加趋势线

8、窗口； 点击显示公式（E）和显示R平方值，再点击确定按键，出现图3-39。射二1= 0,07197AB c100. 071971120. 85350. 068633L7070. 0508142.560. 0454853. 4140. 0434964. 2670,0403975.120. 03316SS. 3540. 02919c/mcl.dm-31门在得到了浓度c和表面张力便出现图3-34对话窗口-1。在图表类型菜单中，选择 话窗口-2。在子图表类型菜单中选择某种类型，然后按下 现图3-36对话窗口-3。点击新工作表，XY散点图,立即出现图步T下一 步T卜一步/话窗口中的曲线不是经曲线拟合程序

9、拟合的，| VOLStREa IE轉口汇EnmHm e锚IE田V息PTiHieiSTxl律ndrKk;:la-召命mill30M遵HM隘:s图3-32 Microsoft Excel界面图3-33计算表面张力的对话窗口图3-34作图对话窗口-1图3-36作图对话窗口-3IWXKT_It I lbWTRrL!图3-35作图对话窗口-2图3-37作图对话窗口-4图3-38作图对话窗口-5图3-39作图对话窗口（已经拟合 出所需的圆滑曲线(2)计算曲线在某点的斜率将图3-39中的拟合方程复制到Excel表的C1中，然后将等号左侧的y去掉，对曲线进行微分，即得到方程(du/de)= y/。按回车键，并

10、将公式复制；按下拉键并粘贴，便可 求出各浓度下的(du /de),如图3-40。(3)计算表面过剩物质的量r有了曲线斜率之后， 依据式(3-63)在Excel工作表的D列编制计算r的程序。方法是:=-$A1*$C1/(8.3145*298.15)。 按回车键并复制该程序； 按下拉键并粘贴， 可计算各浓度 下的r,如图3-41(4)计算1/r和n在Excel工作表的E列计算n，程序：=0.07197-$B1回车。复制，按下拉键并粘贴。在Excel工作表的F列计算1/，程序：=1/$D1回车。复制，粘贴。(5)作(1/r)n图在Excel工作表中选取E、F两列，用作u c曲线的方法作1/r冗图，如

11、图3-42。由图3-42读出(1/为114407.7m2.mol-1。贝U=8.74X 10-6mol.m-2。将=8.74X 10-6mol.m-2代入式(3-65)可计算吸附乙醇分子的横截面积。图3-42乙醇水溶液的1/r n曲线Cld= =2*0.000ABcj 100.07197-0. 011420. S5350.06863-0. 0102131.7070.05031-0. 0090142.560. C454S -0. 0078253,4140.04349-0. 0066264.2670.04089-D. 0054375. 120.03316-0. 004238& 354010

12、2910+OOQ296q乃nn- 1fdd Mr?DIjjl=-$Al*?Cl/(S.3145*29S. 15)ABCD10仇 07197-0.0114020. 8535仇 06S63-CL010213.51E-0631+707a 05081-0B009016.21-06q2,56ofQ454S-o. 017828.07E-0653, 4140. 0434S-0. 006&29 12E-0664,2670. 040S9-0. 0059.34E-0675.L20. 03316-0. 00238.74E-0688. 3540.02910. 00C296-IE-06gctna.ddtL-3s

13、(旳他；r-A图3-40微分法求曲线某点的 斜率图3-41计算表面过剩物质的 量rShcfitl!0.045思考题1那些溶质能在液态溶液表面发生正吸附，那些溶质发生负吸附？2溶液表面吸附法测定吸附分子的横截面积对溶液的浓度有限制么？3、用最大气泡压力法测定液体的表面张力对鼓泡速度有什么要求？连续鼓泡产生哪些 不利影响？以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung

14、, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l etude et la recherche uniquementades finspersonnelles; pas fins commercdeles.g 刀刃jirog efiKOTOpbie ucnoj b3yroTc 刃o6yqeHu 刃uccjegoBaHufigoj 冰 Hbiucnojb3OB aTbcKOMMepqecKUXuej 刃 x.以下无正文以下无正文仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur fur den pers?nlichen fur Studien, Forschung, zu kommerziellen Z