溶液表面张力的测定的数据处理.pdf
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1、溶液表面张力的测定的数据处理溶液表面张力的测定的数据处理一实验目的1.掌握气泡的最大压力法测定溶液表面张力原理和技术。2.测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力,计算表面吸附量。3.了解超级恒温槽的构造及使用方法。二实验原理处于液体表面的分子由于受到液体内部分子与表面层外介质分子的不平衡力作用,具有表面张力。定义单位长度上沿着表面的切线方向垂直作用于表面的收缩力为表面张力,单位N m1。气泡的最大压力法(或最大泡压法)是测定液体表面张力的方法之一。它的基本原理如下:当玻璃毛细管一端与液体接触,并往毛细管内加压时,可以在液面的毛细管口处形成气泡。设气泡在形成过程中始终保持球形,则气泡内外的压力差p(即
2、施加于气泡的附加压力)与气泡的半径r、液体表面张力之间的关系可由拉普拉斯(Laplace)公式表示,即2(2-70)p=r显然,在气泡形成过程中,气泡半径由大变小,再由小变大(如图2-42中(a)、(b)、(c)所示),而压力差p则由小变大,然后再由大变小。当气泡半径r等于毛细管半径R时,压力差达到最大值pmax。因此图 2-42气泡形成过程中其半径的变化2pmax=(2-71)情况示意R由此可见,通过测定R和pmax,即可求得液体的表面张力。由于毛细管的半径较小,直接测量R误差较大。通常用一已知表面张力为0的液体(如水、甘油等)作为参考液体,在相同的实验条件下,20。代入上式,测得相应最大压
3、力差为p0,max,则毛细管半径R=p0,max求得被测液体的表面张力max(2-72)0p0,maxp=本实验中用数字式微压差测量计测量压力差p。在同一温度下,若测定不同浓度c的溶液表面张力,按吉布斯(Gibbs)吸附等温式可计算溶质在单位界面过剩量,即吸附量2(1):cd(2-73)(1)=2RT dc式中R为气体摩尔常数。若2(1)0,则溶质加入使溶液表面张力降低,d 0,这时表面溶质的浓度大于其在溶液内部的浓度,称此类吸即dc附为正吸附,这类溶质称为表面活性物质。反之,则称为负吸附,溶质则称为非表面活性物质。三仪器与试剂图 2-43表面张力测定装置1恒温水浴;2表面张力测定管;3毛细管
4、;4磨口塞;5温度计;6出气口;7干燥管;8-数字式微压差测量仪;9储水瓶;10活塞;11增压瓶仪器:超级恒温槽,表面张力测定实验装置,见图2-43。试剂:乙醇溶液(0.20、0.40、0.60、0.80 molxL)。1四实验步骤1.管中装入一定量的参考液体(去离子水),按图2-43接好管路,调节毛细管高度,使毛细管管口处于刚好接触溶液表面的位置,并将超级恒温槽调节至25.00.1或30.00.1。2.待溶液恒温十分钟后,通过活塞10来调节水滴滴入增压瓶11中的速度,使气泡从毛细管口3逸出,速度控制在每分钟515个。记录微压差仪读数,得p0,max。(要求至少测定三次,然后取平均值)1111
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- 溶液 表面张力 测定 数据处理
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