实验二十 溶液表面张力的测定.doc

《大学化学基础实验2》 实 验 报 告 实验名称：溶液表面张力的测定 专 业： 环境科学 班 级： 学 号： 学生姓名： 岳先会 指导教师：__________谭蕾_______ 实验日期:______2014.5.22____ 一、实验名称 溶液表面张力的测定 二、实验目的 1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。 2、测定不同浓度的正丁醇溶液的表面张力。 三、反应原理 1、从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，是使体系总自由能减小的过程。欲使液体产生新的表面ΔA，就要对其做功，其大小与ΔA成正比： -W′=σΔA （1） Σ为作用在街面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，单位是N·m-1.一定温度下，表面张力为定值，随着加入溶质的量不同，所形成的溶液的表面张力也不同。 能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂。通常这类物质的分子中同时含有极性基团和非极性基团。它们在溶液中的浓度，浓度很小时，溶质分子近于躺在在溶液表面上。随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力也就逐渐减小。 最大泡压法测定表面张力 从浸入液面下的毛细管端鼓出空气炮时，需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，次附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系为： Δp=2σ/R (2) 式中，Δp为附加压力；σ为表面张力；R为曲率半径。 当气泡开始形成时，液面较平，可视为曲率半径较大的球面。随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形。此时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达到最小值。根据（2）式，这是附加压力达到最大值，气泡进一步变大，R变大，附加压力则变小，知道气泡逸出。R=r时，最大附加压力为： Δp最大=2σ/r 或 σ=rΔp最大/2 （3） 对于同一毛细管，其r/2为一常数，用k表示，则表面张力σ可按（4）式计算： σ=kp最大 （4） 其中k值可根据实验，通过测定一已知表面张力的物质Δp最大本实验选择的已知物为水，则 (5) 四、实验仪器及其材料 表面张力管1支；表面张力教学试验仪（DMPY-2C）1台；鼓泡毛细管1支；滴液漏斗1个；10ml移液管1支；250ml容量瓶1个；50ml容量瓶9个；50ml碱式滴定管1支；洗耳球1个。 正丁醇；铬酸洗液；蒸馏水。 实验步骤： 用铬酸洗液清洗毛细管和表面张力管，按要求连接好装置并检验装置的气密性。同时记录实验室温度。 打开表面张力教学实验仪，电源开关，预热10min. 将表面张力教学试验仪与大气相通，清零。 用水做标准物质，测定室温下的仪器常数K。 在表面张力管中注入适量蒸馏水，调节液面，使毛细管下端面恰好与液面相切，按要求将试验仪器连接好，并在滴液漏斗中加入约2/3体积的自来水。 调节滴液漏斗旋塞，使气泡经毛细管缓慢均匀的向液体中鼓泡，鼓泡速度控制在15~20个/分钟，且气泡一个一个的间断逸出。这是，读取表面张力教学仪所显示的压差最大值Δp最大。重复读取三次，取平均值。 按要求配制一系列正丁醇水溶液，其浓度分别为0.02mol L-1、0.04mol L-1、0.06mol L-1、0.08mol L-1、0.10mol L-1、0.12mol L-1、0.16mol L-1、0.20mol L-1、0.24mol L-1。 待测正丁醇溶液表面张力的测定。用少量待测溶液淌洗支管试管及毛细管。将上述步骤4中的蒸馏水依次换成不同浓度发正丁醇水溶液，按浓度由稀到浓操作。 实验结束后，清洗实验各仪器。 六 、数据处理： 实验室温度：21.9℃ 大气压：88.11kPa R=2σ水/Δp最大=0.2329 溶液浓度00.020.040.060.080.100.120.160.200.24压力差 Δp622592563533509486472445421397K或σ72.4468.9465.5662.0759.2756.5954.9651.8249.0346.23绘制张力-浓度关系曲线 实验讨论： 答：绘制出的曲线不是很符合特征（标准）曲线，可能是实验数据误差较大引起的，归