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。
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序号 |
浓度（M） |
所需正丁醇体积（ml） |
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1 |
0.025 |
2.5 |
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2 |
0.050 |
5.0 |
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3 |
0.075 |
7.5 |
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4 |
0.10 |
10 |
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5 |
0.15 |
15 |
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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= 。
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C4H9OH/(mol.L-1) |
0.025 |
0.050 |
0.075 |
0.10 |
0.15 |
0.20 |
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△Pmax第一次 |
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△Pmax第二次 |
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△Pmax第三次 |
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△Pmax平均值 |
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C4H9OH的表面张力（γ/N.m-1） |
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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。
