07.最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力.doc

实验名称：最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力实验目的：1. 进一步熟悉恒温槽的使用；2. 了解溶液的表面吸附对表面张力的影响；3. 学会用气泡最大压力法测定液体的表面张力；4. 测定不同浓度下正丁醇溶液的表面张力，作 C曲线，进而求得表面吸附量和正丁醇分子的截面积。实验原理：据Gibbs吸附等温式：（其中 表面张力，表面超量），极性有机物和表面活性物质，dC0时d0，发生正吸附，即表层浓度大于本体浓度。其 C是一条曲线，曲线上某点作切线，切线斜率即d /dC，可求得此浓度时的表面超量。又溶液表面吸附是单分子层吸附，符合Langmuir吸附等温式，即，可转换成，以C/ C作图，可得一直线，其斜率倒数即为饱和吸附量，每个分子在溶液表面所占的截面积。本实验采用最大气泡法测定溶液的表面张力，当外管压力下降时，外界大气通过毛细管进入，在管底端形成弯曲液面，并且弯曲程度越来越大，直至形成一个气泡，气泡最完整最大时，曲率半径最小，等于毛细管半径，此时产生的附加压力最大。气泡外围的压力-真空度，则=真空度，即读数。对水有，溶液有，则。实验步骤：1.恒温槽调节装配好恒温槽，在水槽中加入5/6的水量，设定好控制温度（一般要比环境温度高5 10），并开启恒温槽；2. 玻璃仪器清洗将毛细管插入洗涤剂溶液中，至少浸泡10 min，取出，套在橡皮管中冲洗干净；将二通试管用洗涤剂清洗，并冲洗干净，然后二者用蒸馏水润洗，备用。3. 表面张力测定装置准备在二通试管中装入蒸馏水，插入毛细管，塞紧塞子，将多余的水通过二通排出，直至毛细管末端与水相切。将其放入恒温槽中恒温10 min。放水瓶两支管，一端连数字式微压差测定仪的“L”段，一端接二通试管的支管。放水瓶中用漏斗装入自来水，高度不要超过两支管，塞紧带二通活塞的塞子。4. 蒸馏水最大压力的测定将放水瓶塞子上的二通活塞连通大气，观察数字式微压差测定仪的读数，若不为零则置零，关闭二通活塞。打开放水瓶底部的二通活塞，慢慢放水，微压差测定仪的读数慢慢变大，同时毛细管末端有气泡冒出，此时，微压差测定仪的读数会达到最大值，随后，读数会从某个数值开始慢慢增大，并达到最大值。当稳定后（每次的最大值相差不大），记录最大值数据5个。5. 液体最大压力的测定取下二通试管和毛细管，二通试管插入快速气流烘干器上烘干，毛细管外部用吸水纸擦干净，内部用洗耳球吹干，装入最低浓度的溶液，用前面同样的方法调节好，测定最大压力；再用蒸馏水荡洗二通试管，并烘干，按浓度由低到高的顺序，测定最大压力。6. 结束工作取下二通试管和毛细管，将毛细管插入洗涤剂溶液中浸泡，二通试管用洗涤剂清洗，并冲洗干净。注意事项：1. 要注意观察恒温槽的控温情况，避免出现大幅升温；2. 调节夹子，使二通试管中的毛细管保持垂直，且二通试管中的液体液位要低于恒温槽的水位；3. 要确保实验过程中使用的是同一根毛细管，不要与他人的错开；4. 放水要慢一些，保证每分钟5 10个气泡冒出。5. 异常高的数据出现时处理方法正常一个一个气泡冒出时，数值会相差很小，但有时会两个或多个气泡一起冒出，甚至形成一个小气泡，久不破裂，导致数据偏高或偏高很多。此时，可取出毛细管放于洗涤剂溶液中浸泡10 min，冲洗干净后再做，并调低放水速度。实验器械：恒温槽、表面张力测定装置（放水瓶、毛细管插入橡皮塞中、带二通的试管）、数字式微压差测定仪、快速气流烘干器数据处理：室温: 13.5 16 控温: 25 大气压: 102.45 kPaC (mol / L)00.020.050.080.110.150.20.25p1 / Pa413388356320302288264253p2 / Pa414388357322301287264253p3 / Pa414388356321304289265253p4 / Pa415388357322303288265252p5 / Pa415388356322303288265252/ Pa414.2388356.4321.4302.6288264.6252.6 103 / N/m71.9767.42 61.93 55.85 52.58 50.04 45.98 43.89 以103 C作图，描成一条光滑的曲线（或用origin软件处理，），如下：在曲线上取6 7个点，以镜面法先找到各点的法线，再画出切线，求切线斜率，即为d103/dC之值，代入公式，求出106以及C10-4/之值。或用origin软件直接画出上面曲线的一阶导数与C的关系曲线。由103 C曲线的一阶导数与C的关系曲线导出纵横坐标值，再计算106和C10-4/之值，以C/ 10-4对C作图，在不同的浓度区间可得到直线。C (mol / L)0.04660.05090.05510.05930.06360.06780.07200.07630.08050.0848180.5174.3168.2162.4156.7151.3146.1141.0136.2131.5 106 / mol/m23.3953.5753.7373.8854.0194.1384.2454.3394.4234.4961.3731.4231.4741.5271.5821.6381.6971.7581.821.885C (mol / L)0.08900.09320.09750.10170.10590.11020.11440.11860.12290.1271127.0 122.6 118.4 114.4 110.5 106.7 103.1 99.6 96.3 93.0 106 / mol/m24.5584.6124.6574.6934.7224.7444.764.7694.7724.7711.9522.0212.0932.1672.2432.3222.4042.4882.5752.664截取浓度为0.035 0.11mol/L的数据作图 截取浓度为0.08 0.13mol/L的数据作图以C/ 10-4对C作图，得一直线，直线斜率为1/ 10-4，由图可知，1/ 10-4=13.93 / 18.09， = 7.1810-6 / 5.5310-6 (mol/m2)正丁醇分子的截面积思考题：1. 若气泡从毛细管管端逸出速率较快，或气泡连续逸出，对实验结果有何影响？2. 若毛细管尖端沾有油污，则测得的表面张力将偏高还是偏低？Cd103/dC106C10-4/Cd103/dC106C10-4/0.0042-257.9 0.441 0.961 0.1314-89.9 4.765 2.757 0.0085-248.8 0.850 0.996 0.1356-86.9 4.753 2.853 0.0127-240.1 1.231 1.032 0.1398-84.0 4.738 2.951 0.0170-231.7 1.584 1.070 0.1441-81.2 4.719 3.053 0.0212-223.5 1.911 1.109 0.1483-78.5 4.697 3.158 0.0254-215.7 2.212 1.149 0.1525-75.9 4.671 3.266 0.0297-208.1 2.490 1.191 0.1568-73.4 4.642 3.377 0.0339-200.8 2.747 1.234 0.1610-71.0 4.611 3.492 0.0381-193.8 2.982 1.279 0.1653-68.6 4.577 3.611 0.0424-187.1 3.197 1.325 0.1695-66.4 4.540 3.733 0.0466-180.5 3.395 1.373 0.1737-64.2 4.502 3.859 0.0509-174.3 3.575 1.423 0.1780-62.2 4.463 3.988 0.0551-168.2 3.737 1.474 0.1822-60.1 4.421 4.121 0.0593-162.4 3.885 1.527 0.1864-58.2 4.378 4.258 0.0636-156.7 4.019 1.582 0.1907-56.3 4.334 4.400 0.0678-151.3 4.138 1.638 0.1949-54.5 4.289 4.545 0.0720-146.1 4.245 1.697 0.1992-52.8 4.242 4.694 0.0763-141.0 4.339 1.758 0.2034-51.1 4.195 4.848 0.0805-136.2 4.423 1.820 0.2076-49.5 4.148 5.006 0.0848-131.5 4.496 1.885 0.2119-48.0 4.099 5.168 0.0890-127.0 4.558 1.952 0.2161-46.5 4.051 5.335 0.0932-122.6 4.612 2.021 0.2203-45.0 4.002 5.506 0.0975-118.4 4.657 2.093 0.2246-43.6 3.953 5.682 0.1017-114.4 4.693 2.167 0.2288-42.3 3.903 5.862 0.1059-110.5 4.722 2.243 0.2331-41.0 3.854 6.047 0.1102-106.7 4.744 2.322 0.2373-39.7 3.805 6.237 0.1144-103.1 4.760 2.404 0.2415-38.5 3.755 6.432 0.1186-99.6 4.769 2.488 0.2458-37.4 3.706 6.631 0.1229-96.3 4.772 2.575 0.2500-36.8 3.713 6.734 0.1271-93.0 4.771 2.664 以C/ 10-4 C完整的数据作图，得到一曲线。截取浓度为0.13 0.25mol/L的数据作图，如下：C (mol / L)0.0805 0.1017 0.1483 0