表面张力的测定-最大压差法

中国石油大学（化学原理TT）实验报告实验日期：—成绩：—班级：扌工学号：—姓名:. : ——同组者： 实验二表面张力的测定——最大压差法一、 实验目的1、 掌握最大压差法测定表面张力的原理及方法；2、 测定正丁醇水溶液的表面张力，了解表面张力的概念及影响因素；3、学习Gibbs公式及其应用。二、 实验原理由于净吸引力的作用，处于液体表面的分子倾向于到液体内部来，因此液体表面倾向于收缩。要扩大表面，就要把内部分子移到表面上来，这就要克服净吸引力作功，所作的功转化为表面分子的位能，所以表面分子总比内部分子多具一定的能量。这多具有的能量叫表面能。单位表面具有的表面能就叫表面张力。在一定的温度、压力下，纯液体的表面张力是定值。但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在溶液相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。这种溶质在溶液相表面的浓度和内部的浓度不同的现象叫吸附。在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs）吸附等温式表示：cdr=-~RT~dc图1：实验原理简图测定时，将分液漏斗的活塞打开，使瓶内压力增加，起泡即可通过毛细管。从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力，以克服气泡表面张力。三、 仪器与药品1、仪器最大压差法测表面张力装置一套，洗瓶，吸耳球。2、药品正丁醇（分析纯），蒸馏水。四、 实验步骤1、 用蒸馏水洗表面张力测定仪的外套管和毛细管，各分别洗3-4次，洗净后即可进行实验。2、 在外套管中加入蒸馏水，将毛细管插入外套管，塞紧塞子，并使毛细管尖端刚接触液面。装好仪器，分液漏斗中装满自来水。3、 打开分液漏斗的活塞，使分液漏斗中的水慢慢滴入广口瓶中，这时瓶内压力逐渐增加，气泡将通过毛细管端进入外套管。4、 测完蒸馏水的最大压差后，倒掉蒸馏水，用0.02mol/L正丁醇洗两次外套管和毛细管，后加入该溶

液，像测蒸馏水一样测该溶液的最大压差。5、 用相同方法依次测得浓度为0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mol/L正丁醇的最大压差6、 记录实验温度。五、数据处理表1：最大压差法测表面张力数据记录表温度：23°Cc (mol/l)HQ0.020.050.10.150.20.250.30.35Pl0.6100.5880.5450.4760.4350.4070.4000.3970.367P20.6110.5840.5540.4730.4200.4020.4020.3920.360P30.6050.5890.5480.4880.4290.4120.4020.3850.370P0.6090.5870.5490.4790.4280.4070.4010.3910.366O(m•N/m)72.28069.70765.19556.88250.82648.33247.65946.47143.423由附录二查得23C下水的表面张力为72.28m•N/m；由公式O=(^P/^P)o可得：2211当c=0.02mol/l时，c=[(0.476+0.478+0.480)/3]/0.493X72.28=70.03m•N/m。同理可得出正丁醇浓度为其他值时的表面张力。根据计算结果做出O-c图像。正丁醇溶液的OC图y=68.836e _1.452x6055可由计算机拟合出一条曲线，方程为y=68.836e _1.452x6055可由计算机拟合出一条曲线，方程为b=68.836e-i.452c那麽：=(-1.452)x68.836e-1.452c那麽：dc由Gibbs公式：RTdc当c=0.02mol/l时，r=-0.02/(8.314X296.15)X68.836X(-1.452)e-i.452xo.o2=7.89X10-4(mol/m2)。其他浓度时得吸附量如同下表c/mol/l0.000.020.050.100.150.200.250.300.35r/10-3mol/m20.0000.7891.8863.5104.8976.0737.0597.8788.547正丁醇溶液的吸附等温线98765432109876543210六、思考题1、 实验中，如果毛细管深入液面1mm会造成多大误差？答：实验中，毛细管深入液面1mm会造成压力差多测9.8Pa。2、 实验中，为什么要尽量放慢鼓泡速度？答：数字压力计等仪器感测小气泡气压的过程需要一定的时间延缓，放慢鼓泡速度可以使数字压力计有更充裕的时间测量气泡气压，使得测量数据更准确，同时数字压力计的示数变化较缓慢也便于测试者读取压差最大数值。3、 实验中，为什么要从稀到浓逐个测量不同浓度溶液的表面张力？答：如果从高浓度到低浓度追个测量，前一步毛细管和外套管的残余的浓度较高的正丁醇会对测较低浓度的表面张力造成影响，造成误差增大甚至实验失败。4、 解释一下b-c曲线的变化趋势。答：溶液的表面张力随浓度的增加而逐渐减小，并且减小速率随着浓度的增大而逐渐降低。5、 实验中，影响表面张力测定准确性的影响因素有哪些？答：①仪器误差：仪器的气密性影响气压的测量；测量误差：读数引起误差；药品误差：所用药品本身浓度的不精确，带来的对表面张力测定准确性的影响。七、实验总结本次“最