表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1、浙江萬(wàn)里學(xué)院生物與環(huán)境學(xué)院化學(xué)工程實(shí)驗(yàn)技術(shù)實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)名稱：溶液表面張力的測(cè)定姓名成績(jī)班級(jí)學(xué)號(hào)同組姓名實(shí)驗(yàn)日期15年12月28日指導(dǎo)教師簽字批改日期年 月日(1) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、掌握最大氣泡法測(cè)定表面張力的原理和技術(shù)2、通過(guò)對(duì)不同濃度正丁醇溶液表面張力的測(cè)定，加深對(duì)表面張力、表面自由能 和表面吸附量關(guān)系的理解3、學(xué)習(xí)使用Matlab處理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)(2) 實(shí)驗(yàn)原理1、表面自由能：從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，液體表面縮小是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，這是使體系總的自由能減小的過(guò)程。如欲使液體產(chǎn)生新的表面 A，則需要對(duì)其做 功。功的大小應(yīng)與 A成正比：-W= A2、溶液的表面吸附：根據(jù)能量最低原理，溶質(zhì)能降低溶液的表面張力時(shí)，表

2、面層中溶 質(zhì)的濃度應(yīng)比溶液內(nèi)部大，反之，溶質(zhì)使溶液的表面張力升高時(shí)，它在表面層中的濃 度比在內(nèi)部的濃度低。這種表面濃度與溶液里面濃度不同的現(xiàn)象叫“吸附”。顯然， 在指定溫度和壓力下，吸附與溶液的表面張力及溶液的濃度有關(guān)。Gibbs用熱力學(xué)的 0方法推導(dǎo)出它們間的關(guān)系式(一片 當(dāng) Ct 時(shí)，0,溶質(zhì)能減RT c少溶劑的表面張力，溶液表面層的濃度大于內(nèi)部的濃度，稱為正吸附，此類物質(zhì)叫表0CRT面活性物質(zhì)。(2 )當(dāng) Ct 時(shí)， 0，溶質(zhì)能增加溶劑的表面張力，溶液表面 層的濃度小于內(nèi)部的濃度，稱為負(fù)吸附，此類物質(zhì)叫非表面活性物質(zhì)。由c)T可知：通過(guò)測(cè)定溶液的濃度隨表面張力的變化關(guān)系可以求得不同濃度下

3、溶液的表面吸附量。3、 飽和吸附與溶質(zhì)分子的橫截面積：吸附量 濃度C之間的關(guān)系，有LangmuirK 等溫方程式表示：1 K c4、最大泡壓法：(3) 實(shí)驗(yàn)裝置與流程：將燃燒熱實(shí)驗(yàn)的主要設(shè)備、儀器和儀表等按編號(hào)順序添入圖下面相應(yīng)位置:1.恒溫套管2 .毛細(xì)管3 .數(shù)字式微壓差測(cè)量?jī)x 4 .滴液瓶5.燒杯6 .連接橡皮管(4) 簡(jiǎn)述實(shí)驗(yàn)所需測(cè)定參數(shù)及其測(cè)定方法：1、測(cè)定各濃度試劑在 25 C的壓強(qiáng)，2、根據(jù)s/DP=K,可用蒸餾水的壓強(qiáng)差求出 K值，也就 是毛細(xì)管常數(shù)。3、根據(jù)s/DP=K,可求出各濃度的s值。4、通過(guò)excel作 c圖，作2 - c 圖，可根據(jù) X =1/K，求出飽和吸附量的值

4、。(5) 實(shí)驗(yàn)操作要點(diǎn)：溶液濃度的準(zhǔn)確性和所用毛細(xì)管、恒溫套管的清潔程度。因此除事先用熱的洗液清洗它們以外，每改變一次測(cè)量溶液必須用待測(cè)的溶液反復(fù)洗滌它們，以保證所測(cè)量的溶液表面張力與實(shí)際溶液的濃度相一致。并控制好出泡速度、平穩(wěn)地重復(fù)出現(xiàn)壓力差。而不允許氣泡一連串地出。洗滌毛細(xì)管時(shí)切勿碰破其尖端，影響測(cè)量。溫度對(duì)該實(shí)驗(yàn)的測(cè)量影響也比較大，實(shí)驗(yàn)中請(qǐng)注意觀察恒溫水浴的溫度，溶液加入測(cè)量管后恒溫 10min后再進(jìn)行讀數(shù)測(cè)量。、實(shí)驗(yàn)操作及原始數(shù)據(jù)表(20分)1、記錄數(shù)據(jù)表格:止丁醇 溶液濃 度mol dm-300.010.0250.050.10.150.20.25P-0.463-0.493-0.468

5、-0.422-0.396-0.349-0.324-0.298F2-0.464-0.489-0.471-0.419-0.403-0.353-0.323-0.301F3-0.455-0.487-0.463-0.414-0.393-0.347-0.327-0.294F4-0.390-0.438-0.436-0.403-0.350-0.315-0.299-0.264F5-0.410-0.465-0.423-0.395-0.360-0.314-0.304-0.279F6-0.350-0.447-0.407-0.331-0.366-0.305-0.302-0.274壓差讀數(shù)KPa-0.422-0.470-

6、0.445-0.397-0.378-0.331-0.313-0.2853i2、25C時(shí)水的表面張力為 s= 71.97 x 10-Nm,以s/DP二K求出所使用的毛細(xì)管常數(shù)。K=P71.97 10 = -0.0.4221705三、數(shù)據(jù)處理結(jié)果（30分）作正丁醇的 C圖* *“-Y = 7比岀壬口KT = U申出理正丁醇的O -C9000SOW70.0060.0050.00 相00 30.0020 0Q1D.000.000 050.10 150.20.250.3正丁醇濃度mol/l作正丁醇吸附等溫線0.01n.oo*?RJ = &知5D.UU8系列1一對(duì)數(shù)除列1）X正丁醇飽和吸附量X正丁醇飽和吸

7、附量：X =1/K=1 0.7372=1.356正丁醇分子截面積So=1/x N（ N為阿佛加得羅常數(shù)）So=1/x N =0.7372 6.02 1023 =4.438 1023容量瓶編號(hào)12345678溶液濃度mol dm300.010.0250.050.100.150.200.25壓差讀數(shù)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r *10-5056.05135.9258.3466.7632.4761.6860

8、.0正丁醇水溶液00.1780.1840.1930.2140.2370.2620.290的 c/ r(io2)4063267S 2 =K x DP2 =-0.1705x-0.470=80.14x 10-3N- m1S3 =:K x DF3 =-0.1705x -0.445=75.87-3-1x 10 N- mS4 =K x DP4 =-0.1705x-0.397=67.69-3-1x 10 N- mS5 =:K x DP5 =-0.1705x -0.378=64.45x 10-3N- m1S6 =:K x DP6 =-0.1705x -0.33仁 56.44x 10-3N- m1S 7 =k

9、x DP7 =-0.1705x-0.313=53.37x 10-3N- m1S8 =:K x DP8 =-0.1705x -0.285=48.59-3-1x 10 N- mcRT(5-2)T =63.79 x 10 5 mol m c四、思考討論題（20分）1. 溶液表面上的“吸附”現(xiàn)象是怎樣表現(xiàn)的？為什么會(huì)出現(xiàn)溶液表面的吸附現(xiàn) 象？答：在溶液的表面層中的物質(zhì)濃度與溶液內(nèi)部物質(zhì)濃度不同的現(xiàn)象叫“吸附”。 出現(xiàn)表面吸附現(xiàn)象的原因是能量最低原理2. 液體的表面張力大小與哪些因素有關(guān)？答：與該液體所處的溫度、壓力、液體的組成以及與之共存的另一相的組成有3. 用最大氣泡壓力法來(lái)測(cè)量表面張力時(shí)，毛細(xì)管尖端為何要?jiǎng)偤媒佑|液面？答：如果毛細(xì)管尖端插入液下，會(huì)造成壓力不只是液體表面的張力， 還有插入部 分液體的壓力。4. 本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確與否關(guān)鍵決定哪些因素？答：本實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確的關(guān)鍵在于儀器必須洗滌清潔， 毛細(xì)管應(yīng)保垂直