溶液表面張力測定

關(guān)于溶液表面張力測定第一頁，共十六頁，2022年，8月28日一、實驗目的

1、測定不同濃度正丁醇（乙醇）水溶液的表面張力；

2、了解表面張力的性質(zhì)，表面自由能的意義及表面張力和吸附的關(guān)系；

3、由表面張力—濃度曲線（σ—c曲線）求界面上吸附量和正丁醇分子的橫截面積S；

4、掌握最大氣泡法測定表面張力的原理和技術(shù)。第二頁，共十六頁，2022年，8月28日

測定液體表面張力的方法很多，如毛細管升高法、滴重法、環(huán)法、滴外形法等等。本實驗采用最大泡壓法，實驗裝置如圖一所示。圖一中A為充滿水的抽氣瓶；B為直徑為0.2～0.3mm的毛細管；C為樣品管；D為U型壓力計，內(nèi)裝水以測壓差；E為放空管；F為恒溫槽。二．實驗原理第三頁，共十六頁，2022年，8月28日圖一最大泡壓法測液體表面張力儀器裝置圖第四頁，共十六頁，2022年，8月28日將毛細管豎直放置，使滴口瓶面與液面相切，液體即沿毛細管上升，打開抽氣瓶的活栓，讓水緩緩滴下，使樣品管中液面上的壓力漸小于毛細管內(nèi)液體上的壓力（即室壓），毛細管內(nèi)外液面形成一壓差，此時毛細管內(nèi)氣體將液體壓出，在管口形成氣泡并逐漸脹大，當壓力差在毛細管口所產(chǎn)生的作用力稍大于毛細管口液體的表面張力時，氣泡破裂，壓差的最大值可由U型壓力計上讀出。

第五頁，共十六頁，2022年，8月28日若毛細管的半徑為r，氣泡從毛細管出來時受到向下的壓力為：

式中，△h為U型壓力計所示最大液柱高度差，g為重力加速度，ρ為壓力計所貯液體的密度。第六頁，共十六頁，2022年，8月28日氣泡在毛細管口所受到的由表面張力引起的作用力為2πr?γ，氣泡剛脫離管口時，上述二力相等：第七頁，共十六頁，2022年，8月28日若將表面張力分別為和的兩種液體用同一支毛細管和壓力計用上法測出各自的和，則有如下關(guān)系：即

第八頁，共十六頁，2022年，8月28日對同一支毛細管來說，K值為一常數(shù)，其值可借一表面張力已知的液體標定。本實驗用純水作為基準物質(zhì)，20.0℃時純水的表面張力為7.275×10－2N/m(或J/m2)。第九頁，共十六頁，2022年，8月28日表面張力測定裝置（包括恒溫槽）1套；容量瓶100ml1個，50ml5個；1ml刻度移液管1支；吸耳球1個；正丁醇（二級）；去離子水。

三．儀器和試劑第十頁，共十六頁，2022年，8月28日第十一頁，共十六頁，2022年，8月28日三、實驗步驟

1、分別配制濃度為0.01、0.02、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mol/L的正丁醇溶液100mL。2、將儀器仔細洗滌干凈，調(diào)節(jié)恒溫槽溫度為25℃。3、樣品管中裝入蒸餾水，使液面與毛細管端面向切，注意保持毛細管與液面垂直。4、打開抽氣瓶活塞，讓水緩慢流下，使毛細管中氣泡逸出速度為5—10秒/個。5、紀錄壓力計最大值，重復二次，求出P最大1平均值。6、同法測定各濃度下正丁醇水溶液的P最大2值。第十二頁，共十六頁，2022年，8月28日四、數(shù)據(jù)記錄與處理

（1）按下表將所得數(shù)據(jù)記入下表:

（2）利用公式計算毛細管常數(shù)（3）由正丁醇溶液的實驗數(shù)據(jù)計算各溶液的表面張力，并作σ—C曲線。（4）由σ—C曲線分別求出各濃度的值。第十三頁，共十六頁，2022年，8月28日（5）利用Gibbs吸附等溫式計算出各濃度下的Γ，將Γ及由3、4式算出的各項結(jié)果列表：

（6）作C/Γ~C圖，應得一直線，由直線斜率求出?！蓿唬?）計算正丁醇分子的橫截面積S0。（文獻值19.5A2）第十四頁，共十六頁，2022年，8月28日五、思考題

1、表面張力儀的清潔與否對所測數(shù)據(jù)有何影響？2、測定不同濃度溶液的表面張力時應注意什么？3、安裝儀器時為什么要使毛細管與液面垂直，且管口端面剛好與液面向切？4、