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实验指导
实验九 表面张力的测定(2013.3.17)
实验九  表面张力的测定
 
一.实验目的:
   1.用最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
   2.利用吉布斯公式计算不同浓度下正丁醇溶液的吸附量。
 
二.实验原理
1.本实验用鼓泡法测定表面张力,其原理如下:
从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡,需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力,此附加压力与表面张力成正比,与气泡的曲率半径成反比:
△P=2γ/R
如果毛细管半径很小,则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时,表面几乎是平的,这时曲率半径最大;随着气泡的形成,曲率半径逐渐变小,直到形成半球形,这时曲率半径R=毛细管半径r,曲率半径达最小值,此时根据Laplace方程,这时附加压力达最大值。气泡进一步长大,R增大,附加压力变小,直到气泡逸出。
△Pmax=2γ/r
γ=(r/2)△Pmax
则:γ=K.△Pmax
式中的K可用已知表面张力的标准物质测定(蒸馏水,25℃,γ=71.97mN.m-1
本实验用AF-02型数字式微压式测量仪测定△Pmax
γ=K△Pmax
 
2.根据Gibbs吸附等温式求表面吸附量
Γ=-(c/RT)dγ/dc
 
3.实验原理图
 
三、实验试剂与仪器
仪器:AF-02型数字式微压测量仪,数控恒温槽,5ml,10ml,20ml移液管各一支,50ml容量瓶6个,样品管1个,毛细管1个,抽气瓶1个,锥形瓶1个,玻璃漏斗1个。
试剂:正丁醇(分析纯)
 
四.实验装置
 
 
五.实验步骤:
1.调节恒温槽的温度在25℃,打开AF-02型数字式微压式测量仪的电源,预热20min。
2.0.5M正丁醇实验室已配好。
3.利用上述溶液,用容量瓶配制成下列浓度的溶液0.025、0.050、0.075、0.10、0.15、0.20M各50ml。
    用250ml烧杯取约150ml左右0.5M正丁醇,通过移液管量取所需的正丁醇至容量瓶,稀释至50 ml。

序号
浓度(M)
所需正丁醇体积(ml)
1
0.025
2.5
2
0.050
5.0
3
0.075
7.5
4
0.10
10
5
0.15
15
6
0.20
20

4.用洗液洗净大试管与毛细管,再用自来水和蒸馏水洗净,在大试管中注入适量蒸馏水,使毛细管端刚和液面垂直相切。
5.将大试管安装在恒温水溶液内,用小漏斗给抽气瓶装满自来水。
6.连接好装置,无漏气。
7.在体系通大气压的条件下按校零按钮,使显示器值为0.000Kpa。
8.测定水的△Pmax。打开抽气瓶的活塞,使瓶内水缓慢滴出,导致大试管逐步减压,待气泡形成速度稳定(约5-10秒出一个气泡)后,此时,AF-02型数字式微压式测量仪的读数有变动,读出气泡脱出的瞬间时的△Pmax。连续读三次,取平均值,则可算出仪器常数K值。
9.按照上述方法对测定不同浓度正丁醇溶液的△Pmax值,不同溶液测定时必须从低浓度到高浓度依次测定,测定每一样品时只需要用同样浓度的溶液淌洗3次即可。
10.实验完毕,清洗玻璃仪器,整理实验台。
 
六.实验数据记录
1.数据记录:
   实验温度:          
   水的△Pmax:第一次        ;第二次        ;第三次      
                               平均值        ; K=          
 
C4H9OH/(mol.L-1)
0.025
0.050
0.075
0.10
0.15
0.20
△Pmax第一次
 
 
 
 
 
 
△Pmax第二次
 
 
 
 
 
 
△Pmax第三次
 
 
 
 
 
 
△Pmax平均值
 
 
 
 
 
 
C4H9OH的表面张力(γ/N.m-1
 
 
 
 
 
 
 
2.数据处理
(1)求出各浓度正丁醇水溶液的γ,并列成表。
(2)做出γ-C图,求出γ=f(c),然后用公式Γ=-(c/RT)dγ/dc 计算不同浓度的Γ值,作出Γ-C图。
 
七.实验注意事项:
1.实验前必须用自来水与蒸馏水洗净容量瓶,才能开始配制溶液。
2.配制溶液时必须用0.5M的正丁醇溶液将移液管和滴定管淌洗3次。
3.每次测定时,必须用被测定溶液将装样品试管淌洗(少量3次)
4.每次测定时,必须将溶液与毛细管调至相切。
5.打开抽气瓶的活塞,使瓶内水缓慢滴出, ,使气泡速度稳定(约8-10秒出一个气泡)。
6.使最大值稳定后,再读数,连续3次,取平均值。
7.必须从低浓度到高浓度依次测定。
 
 
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