表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析_1

1、表面張力的測(cè)定實(shí)驗(yàn)報(bào)告分析浙江萬里學(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（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)過程，這是使體系總的自由能減小的過程。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=a ?2、 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

2、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)的方法推導(dǎo)出它們間的關(guān)系式t crt c )(?-=(1)當(dāng)0c 時(shí)，0，溶質(zhì)能減少溶劑的表面張力，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)叫表面活性物質(zhì)。（2）當(dāng)0? ?tc 時(shí)，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t crt c )(?-=可知：通過測(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

3、量濃度c 之間的關(guān)系，有l(wèi)angmuir 等溫方程式表示：ck ck 1+= 4、 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的壓強(qiáng)，2、根據(jù)?/?p=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)?/?p=k ，可求出各濃度的?值。4、通過excel 作c -圖，作c -c圖，可根據(jù)=1/k ，求出飽和吸附量的值。（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

4、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。?二、 實(shí)驗(yàn)操作及原始數(shù)據(jù)表（20分）2、25時(shí)水的表面張力為?71.9710-3n m -1，以?/?p=k圖114 求出所使用的毛細(xì)管常數(shù)。 k=p?=422.01097.713-?-= -0. 1705三、 數(shù)據(jù)處理結(jié)果（30分

5、）作正丁醇的c -圖 作正丁醇吸附等溫線 正丁醇飽和吸附量正丁醇飽和吸附量：=1/k=10.7372=1.356 正丁醇分子截面積so=1/n (n 為阿佛加得羅常數(shù))。 so=1/n =0.7372?6.02?1023=4.438?1023?2= k ?p 2= - 0.1705-0.470=80.1410-3n m -1 ?3= k ?p 3= - 0.1705-0.445=75.8710-3n m -1 ?4= k ?p 4= - 0.1705-0.397=67.6910-3n m -1 ?5= k ?p 5= - 0.1705-0.378=64.4510-3n m -1 ?6= k ?

6、p 6= - 0.1705-0.331=56.4410-3n m -1 ?7= k ?p 7= - 0.1705-0.313=53.3710-3n m -1 ?8= k ?p 8= - 0.1705-0.285=48.5910-3n m -1t crt c )(2?-=63.79105-mol m -2 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，其端部應(yīng)保持平整，溶液恒溫后，體積略有改變，應(yīng)注意毛細(xì)管平面與液面接觸處要相切?？刂坪贸雠菟俣?/p>