测定正丁醇溶液中的吸附作用和表面张力

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最大泡压法测定溶液的表面张力

最大泡压法测定溶液的表面张力

数据处理
根据溶液温度查表可知水的表面张力。
根据公式
,可得各溶液的
表面张力。
p 曲线上取两个点 (C=0.05和0.20处),分别作出切线并求 相应的斜率,求出这两个点的吸附量。
根据方程(14-2)求算各浓度的吸附量,并 作出(c/ Γ)-c图,由直线斜率求其Γ ∞,并 计算横面积S0值。
仪器与试剂
实验装置见图1。 毛细管要求出泡均匀,最好在纯水中测量
hmax达14cm左右,不可内径太粗, 否则误差大,毛细管头部必须平整光滑, 不沾油污,以免出泡不均匀。 正丁醇(分析纯)。
实验步骤
仪器常数的测定
洗净试管,用蒸馏水淌洗后,再加蒸馏水,调节毛细 管高度,使毛细管刚接触液面,如图14-3接好仪器(不 能漏气)。试管安装在恒温槽中。
吴肇亮,蔺五正,杨国华等.物理化学实验[M], 北京,石油大学出版社 ,1993.
Hugh W. Salzberg et. al., Physical Chemistry Laboratory: Principles and Macmillan Publishing Co.,INC.(New York).1978.
思考问题
最大泡压法测定表面张力时为什么要测定仪器常数? 用最大泡压法测定易发泡液体的表面张力时应注意
哪些问题? 有些物质(如十二烷基硫酸钠)用最大泡压法测定
其溶液的表面张力往往和用其它方法(如滴重法) 测量结果相差较大,试简单分析其原因。
参考文献
李江中,罗志刚,通用化学实验技术[M], 广州,: 华南理工大学出版社,1997.
在σ—c曲线上任意选一点i做切线,即可 得该点所对应浓度ci的斜率(d/dci)T代 入(14-2)式,可求出不同浓度时的吸附 量Γ。

实验十二 溶液中的吸附作用及表面张力的测定

实验十二 溶液中的吸附作用及表面张力的测定

溶液中的吸附作用及表面张力的测定中国科学技术大学少年班学院摘要:本实验通过最大气泡压力法对不同浓度的正丁醇溶液的表张力进行测定,并由此计算溶液界面上的吸附量并由饱和时吸附量的值计算得到正丁醇的分子截面积。

关键词:最大气泡压力法,表面张力,正丁醇,表面吸附1前言对于液体而言,其界面和表面处的性质尤为重要,可以决定其很多用处,而对于这部分性质而言,表面张力是其中最重要的一个数值,例如表面活性剂和表面吸附都要以表面张力为基础。

对于表面张力的测定则由很多方法,例如液膜法和泡压法,本实验采用的泡压法是利用溶液中气泡在涨破瞬间的压力来计算得到表面张力数值的。

2实验部分2.1实验仪器及试剂HK-2A型超级恒温水浴DMP-2B型数字式微压差测量仪Perfluid Model BT50b 气泵恒温套管,毛细管,100mL容量瓶,2mL移液管正丁醇,蒸馏水,铬酸洗液2.2实验设计2.2.1吸附量的求得吸附量定义为溶液中表层与里层浓度之差,曾经有人用刮下表层液膜并测定其中溶质浓度的方法来计算吸附量,这种方法虽然来自于最原始的对于吸附量的定义,但是用刀片刮下表层液膜这一点上操作起来十分困难,而吉布斯则从热力学上对吸附量的数值进行了推导,得到了吸附量与其他各个热力学函数之间的关系式:Γ=−cRT (ðσðc)T(1)其中σ为溶液的表面张力,c为溶液浓度,T为温度,溶液浓度和温度都容易得到,故此时的任务便是求得(ðσðc )T项,为了求出偏导数的值,则至少要测量多组表面张力-浓度数据,而其中表面张力的测定便要用到最大气泡压力法。

2.2.2最大气泡压力法测定表面张力对于毛细管口处的一个气泡而言,它受到内外两个压力差的作用,同时还受到毛细管口一圈处表面张力的作用,在表面张力的作用下,气泡仍然停留在管口处不溢出,而当气压差达到一定大小的时候,表面张力无法再维持住气泡,则气泡此时会从管口溢出,在溢出时,两个作用力大小应该相等,可以得到关系式:2πrσ=ρg∆P (2)等式左侧为气泡受到的表面张力,其中r为毛细管管口半径,右侧则为压力差在气泡上的作用力,在测定的时候,∆P的数值可以从微压计上读出,但是毛细管半径和溶液密度的数值则不易得到,而在溶液密度变化不大的情况下,对于两个情况下的表面张力和压力差数值,可以近似得到:∆P1∆P2=σ1σ2(3)由上式可以得知,只要在某种已知表面张力的液体中进行一次测定,之后每一次便都可以通过压力差的数值得到表面张力的数值,定义K′=σ1∆P1为毛细管常数,则对于某一固定的毛细管而言,此常数为一定值,而某一情况下的表面张力则可以表达为σ=K′∆P (4)由此便可以计算得到任意情况下的表面张力数值。

中科大物理化学实验十二:溶液中的吸附作用和表面张力的测定

中科大物理化学实验十二:溶液中的吸附作用和表面张力的测定
(2)关于相关曲线的讨论 1)由σ~c 图可知,正丁醇溶液的表面张力σ随着其浓度的增加而逐渐降低,为正吸附,故 正丁醇是一种表面活性物质。当正丁醇的浓度增大到一定值时,溶液的表面张力σ的随浓度 的变化较小,此时有可能已经形成了单分子层的饱和吸附层; 2)由Г-c 图可知,当浓度较小时,随着浓度的升高,吸附量逐渐增加。
图2
5
6、连接橡皮管。
如毛细管的半径为 r,气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为r2P 最大,而
P 最大=P 系统-P 大气压
hg
式中,h-数字式微压差测量仪上的读数 g-重力加速度
-压力计内液体的密度
气泡在毛细管上受到表面张力引起的作用力为 2r。气泡自毛细管口逸出时,上述两种力
看作相等,即:
r 2 P最大 r 2hg
(5)
r hg
2
(6)
若用同一只毛细管和压力计,在同一温度下,对两种溶液而言,则得:
1 h1 2 h2
1

2 h2
h1

K' h1
(7)
式中 K' 为毛细管常数。 用已知表面张力2 的液体为标准,从(7)式可求出其他液体的表面张力1。
线的斜率 B ( ( c )T )代入 Gibbs 吸附公式,可以求出不同浓度时气
-液界面上的吸附量。
在一定温度下,吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等
温方程式表示:
K C
1 K C
(2)
图 1 正丁醇水溶液的表面
张力与浓度的关系图
为饱和吸附量,K 为经验常数,与溶质的表面活性大小有关。
将(3)式化成直线方程,则
CC 1

(3)

溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法

溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法

五.数据记录及处理室温:21.5℃ 大气压:99.75kPa 恒温槽温度:25℃ 25℃时σH 2O :71.97*10-3N.m -1 ΔPH2O :716Pa 毛细管常数K :0.1005*10-3N.m -1.Pa -1 1)记录数据表格:样品电导水 123456780.020.040.060.080.100.120.160.20最大压力差/P a1 720 686 622 570 526 494 454 429 394 2 712 685 622 569 529 489 457 430 393 3 716692 619 571 528 497 457 426 396平 均 716687.7 621 570 527.7 493.3 456 428.3 394.3表面张力σ(N.m-1) 0.071970.06911 0.06241 0.05729 0.05303 0.04958 0.04583 0.04304 0.039632)作σ~C 曲线,得出曲线方程,求导可得一解析式,利用该式可求出不同浓度时正丁醇水溶液的σ。

二次多项式拟合结果[2013/6/3 14:36 "/Graph1" (2456446)] Polynomial Regression for DATA1_B: Y = A + B1*X + B2*X^2Parameter Value Error ------------------------------------------------------A 0.07497 8.41023E-4 B1 -0.33756 0.01799 B2 0.81809 0.07979 ------------------------------------------------------- R-Square(COD) SD N P ------------------------------------------------------- 0.99657 6.9579E-4 8 <0.0001 -------------------------------------------------------∴σ=0.07497-0.33756C+0.81809C 2 ∴d σ/dC=1.63618C-0.33756再由计算可得下表:正丁醇浓度C(mol.dm-3)dσ/dC Γ(mol.m2)C/Γ(m2/L) 0.02 -0.304836 2.4587*10-6 8134.37990.04 -0.272112 4.3895*10-6 9112.65510.06 -0.239389 5.7925*10-6 10358.2210.08 -0.206665 6.6676*10-6 11998.3200.1 -0.173942 7.0148*10-6 14255.5730.12 -0.141218 6.8341*10-6 17559.0050.16 -0.075771 4.8891*10-6 32725.8590.2 -0.010324 0.8327*10-6 240182.53 3)作Γ~C图,如下:4)作C/Γ~C图,如下(除去坏点):由上图的直线斜率得:1/Γ∞=161247.62781 即Γ∞=6.20*10-6mol.m-2S0=1/(Γ∞*Ñ)=2.68*10-19m2δ=Γ∞M/ρ=6.20*10-6*74.14/0.8109=5.67*10-4六.思考题1)温度和压强的变化对测定结果有何影响?答:温度的变化对结果会有很大影响,表面张力是分子性质,而温度会影响分子的热运动动能。

最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告

最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告
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最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力
PB10207071 阮亮
生命学院
【摘要】
表面张力是描述液体表面自动缩小趋势的大小的一种性质。 本实验通过最大气泡 压力法测量溶液表面张力, 根据吉布斯公式和朗格缪尔等温方程式研究吸附量 与溶液浓度及表面张力的关系研究吸附作用和溶液浓度的定量关系。结果表明, Γ与c 的关系曲线呈阶梯型走势。同时,实验还给出正丁醇分子横截面积的数值。
-3
仪器:
型号及名称 DMP-2C 型数字式微差测 量计 HK-2A 超级恒温水浴 恒温套管 毛细管 250mL 分液漏斗 100mL 容量瓶 2mL 移液管 滴管 生产厂家 南京大学应用物理研究所 南京大学应用物理研究所 (半径 0.15~0.20mm ) 容积 250mL 量程 100mL 仪器参数 数量 1台 1台 1支 1支 1个 7个 1支 1支
3.实验步骤
1.
毛细管常数的测定 打开恒温水浴,使其温度稳定于 30℃。取一直浸泡在洗液中的毛细管,依 次用洗液,蒸馏水反复清洗若干次,玻璃套管加上蒸馏水插上毛细管,用 套管下端的开关调节液面恰好与毛细管端面相切,使样品在其中恒温 10 分钟。在分液漏斗中加入适量的水并与吸滤瓶连接好。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中,这时体系压力逐渐增加,直至气泡由毛 细管口冒出,细心调节出泡速度,使之在 5~10 秒内出一个。记录气泡爆
( ) T <0,Γ >0,称为表面活性物质,另一类 c
) T >0,Γ <0,称为非表面活性物质。正丁醇是表面活性物质,其水溶 c 液的浓度越大,表面张力越小,在它的σ -C 曲线中取各点斜率代入 Gibbs 吸附公式即得不同浓度下的Γ 值。 在一定温度下,吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等温式表示为: Kc 1 K c

实验最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力

实验最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力

▪ 对于同一套表面张力仪,毛细管半径r,测 压液体密度、重力加速度都为定值,因此 为了数据处理方便,将上述因子放在一起, 用仪器常数K来表示,上式简化为:
Kh最大
▪ 式中的仪器常数K可用已知表面张力的标准 物质测得,通常用纯水来标定。
5. 溶液中的表面吸附-吸附现象的发生
▪ 在定温下纯液体的表面张力为定值,只能依靠缩小表面 积来降低自身的能量。而对于溶液,既可以改变其表面 张力,也可以减小其面积来降低溶液表面的能量。通常 以降低溶液表面张力的方法来降低溶液表面的能量。
1.将实验数据记录于表中。
2. 数据处理
1)计算仪器常数K和不同浓度正丁醇溶液的 表面张力σ,绘制σ - C等温线。 ▪ 2)根据吉布斯吸附等温式,求出Г,C/Г。 ▪ 3)绘制Г-C,C/Г-C等温线,求饱和吸附量 Г∞,并计算正丁醇分子截面积So和吸附单分 子层厚度δ。
六、思考题
▪ 1)系统检漏过程中,U型管测压计两端液面出现高度 差,测量溶液的表面张力时也是在存在此高度差的前 提下(即气密性好)测量的。请问,该高度差的大小 是否影响测量结果?
▪ 在指定的温度和压力下,溶质的吸附 量与溶液的表面张力及溶液的浓度之 间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程:
Γ C d
RT dC T
式中,Г为溶质在表层的吸附量;σ为表面张力; C为吸附达到平衡时溶质在溶液中的浓度。
(1)
(
d
dc
)T
<0,Г>0,溶质能增加溶剂的表面张力, 溶液表面层的浓度大于内部的浓度,称为
▪2)仪器常数的测量 ▪ 打开抽气瓶活塞,调节抽气速度,使气泡由毛细管尖端 成单泡逸出,且每个气泡形成的时间约为5 ~ 10 s。当气 泡刚脱离管端的一瞬间,压差计显示最大压差时,记录最 大压力差,连续读取三次,取其平均值。再由手册中,查 出实验温度时,水的表面张力σ,则仪器常数

溶液中的吸附作用和表面张力的测定讲课教案

溶液中的吸附作用和表面张力的测定讲课教案

溶液中的吸附作用和表面张力的测定溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法【摘要】本实验采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力,并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系,用作图法求出了正丁醇分子横截面积,从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系,并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。

【关键词】最大气泡法表面张力吸附作用一、前言正丁醇是一种表面活性物质,可以使溶液表面张力下降。

利用最大气泡压力法,可以测量出正丁醇溶液的表面张力。

根据表面张力与气泡压力的关系,由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积(S)。

1、物体表面的分子和内部分子能量也不同,表面层的分子受到向内的拉力,有自动缩小的趋势,表面分子的能量比内部分子大。

体系产生新的表面(∆A)所需耗费功(W)的量,其大小应与∆A成正比。

在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功为σ,称为单位表面的表面能,其单位为N·m-1,通常称为表面张力。

2、纯液体情形下,表面层的组成与内部的组成相同,因此液体降低体系表面自由能的途径是缩小其表面积。

对于溶液,溶质会影响表面张力,调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。

根据能量最低原理,溶质能降低溶液的表面张力时,表面层中溶质的浓度应比溶液内部大。

反之同理 。

这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。

Gibbs 用热力学的方法推导出吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度间的关系式Γ =T c RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 当()∂σ∂c T <0时,Γ >0,称为正吸附。

反之,()∂σ∂cT >0时,Γ <0,称为负吸附。

正丁醇溶液浓度极小时,溶质分子平躺在溶液表面上,当浓度增加到一定程度时,被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成了单分子的饱和吸附层。

溶液中的吸附作用和表面张力的测定

溶液中的吸附作用和表面张力的测定

溶液中的吸附作用和表面张力的测定———最大气泡压力法 黄汉弘 PB09206262摘要:本实验通过最大气泡压力法来测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,从而了解表面张力的性质,表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。

关键词:吸附作用 表面张力 正丁醇 最大气泡压力法引言:1、物体表面的分子和内部分子所处的境况不同,因而能量也不同,表面层的分子受到向内的拉力,所以液体表面都有自动缩小的趋势。

如要把一个分子由内部迁移到表面,就需要对抗拉力而作功,故表面分子的能量比内部分子大。

增加体系的表面,即增加了体系的总能量。

体系产生新的表面(∆A )所需耗费功(W )的量,其大小应与∆A 成正比。

-W =σ∆A如果∆A =1m 2,则-W =σ,即在等温下形成1m 2新的表面所需的可逆功。

故σ称为单位表面的表面能,其单位为N ·m -1。

这样就把σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力,通常称为表面张力。

它表示表面自动缩小的趋势的大小。

表面张力是液体的重要特性之一,与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一相的组成等有关。

纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身蒸气的空气共存的情况而言。

2、在纯液体情形下,表面层的组成与内部的组成相同,因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。

对于溶液,由于溶质会影响表面张力,因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。

根据能量最低原理,溶质能降低溶液的表面张力时,表面层中溶质的浓度应比溶液内部大,反之,溶质使溶液的表面张力升高时,它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。

这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。

显然,在指定温度和压力下,吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。

Gibbs 用热力学的方法推导出它们间的关系式 Γ =Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 式中,Γ——气一液界面上的吸附量(mol ·m -2);σ——溶液的表面张力(N ·m -1); T ——绝对温度(K );c -溶液浓度(mol ·m -3); R ——气体常数(8.314J ·mol -1·K -1)。

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测定正丁醇溶液中的吸附作用和表面张力——最大气泡压力法 PB10。

中国科学技术大学材料科学系摘要:本实验利用最大气泡压力法测定了液体表面张力,即测定气体从毛细管口逸出时的气压,此时气压的作用力略大于毛细管口溶液的表面张力;并通过对不同浓度下表面活性物质正丙醇溶液的表面张力和浓度之间的关系,求得溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的截面积。

关键词:吸附作用表面张力最大气泡压力法表面活性物质序言:液体表面的分子和内部的分子所处的环境不同,因此能量也不同。

根据能量最低原理,溶质能降低溶液的表面张力时,表面层中溶质的浓度应比溶液内部大,反之,溶质使溶液的表面张力升高时,它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。

表面张力就是内部分子对表面分子的作用力,它是液体的重要属性之一,与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。

对于溶液,由于溶质会影响表面张力,因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。

本实验采用最大气泡法法测定液体不同浓度条件下的表面张力,由此计算溶液的表面自由能、最大吸附量、表面活性物质正丁醇的横截面积,并验证了表面化学的相关基础理论。

实验部分:一、实验设计1.在指定温度和压力下,吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。

Gibbs 用热力学的方法推导出: Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Γσ=- 在已知 σ与c 关系式和c 、T 值后可以求得吸附量 Г。

2.在一定温度下,吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir 等温式表示:Kc1Kc +=∞ΓΓ ∞Γ为饱和吸附量,K 为经验常数,与溶质的表面活性大小有关。

将上式转化为直线方程,有: ∞Γ∞ΓΓK 1c c +=若以Γc~c 做图可得一条直线,由直线斜率可得∞Γ。

在饱和吸附的情况下,正丁醇分子在气-液界面上铺满一层单分子层,则可用下式来求正丁醇分子的横截面积:AN 1So ∞Γ= 3.最大气压法测微压差:当表面张力仪中的毛细管截面与欲测液面相齐时,液面沿毛细管上升。

打开滴液漏斗的活塞,使水缓慢下滴而使体系内的压力增加,这时毛细管内的液面上受到一个比恒温试管中液面上稍大的压力,因此毛细管内的液面缓慢下降。

当此压力差在毛细管端面上产生的作用里稍大于毛细管口溶液的表面张力时,气泡就从毛细管口逸出。

这个最大压力差可以从微压差测量仪上读出。

如毛细管的半径为r ,气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为πr 2P 最大 而P 最大=P 系统-P 大气压∆h ρgππρr P r h g 22最大=∆ σρ=rh g 2∆ 若用同一支毛细管和同个压力计,在同一个温度下,对两种溶液而言,则得 σσ1212=∆∆h h σσ12211==∆∆∆h h K h ' 因此,可以求得不同浓度的σ值,并作出σ-c 曲线,拟合得两者关系式,转而解决了1.中的问题。

二、实验仪器及试剂CS501型超级恒温水浴(重庆试验设备厂);DMP-2B 型数字式微压差测量仪(南京大学应用物理研究所);恒温套管;水泵;毛细管(半径为0.15—0.2mm ),浸泡于铬酸洗液中; 100ml 容量瓶(7只);2ml 移液管(1支);正丁醇溶液(分析纯)。

三、实验步骤1、毛细管常数的测定:按实验装置图装好仪器,打开恒温水浴,使其温度稳定于30℃。

取一支浸泡在洗液中的毛细管依次次用自来水、蒸馏水反复清洗若干次,同样把玻璃套管也清洗干净,加上蒸馏水,插上毛细管,用套管下端的开关调节液面恰好与毛细管端面相切,使样品在其中恒温10分钟。

在分液漏斗中加入适量的自来水,注意切勿使体系漏气。

然后调节分液漏斗下的活塞使水慢慢滴下,这时体系压力逐渐减小,直至气泡由毛细管口冒出,细心调节出泡速度,使之在5-10秒钟内出一个。

注意气泡爆破前数字式微压差测量仪的读数,并用电脑采集数据得到最大的压差值,求平均值而得。

根据手册查出25℃时水的表面张力为=71.97×10-3N·m-1,以/h=K 求出所使用的毛细管常数,此值控制在8cm左右为宜,否则毛细管太粗误差较大,毛细管太细,易堵塞,气泡很难逸出。

本实验装置图2、不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定:用2mL移液管分别移取0.40ml、0.80ml、1.20ml、1.60ml、2.00ml、2.40ml、2.80ml正丁醇到100ml容量瓶中,然后稀释到刻度。

重复上述实验步骤,按照由稀至浓的顺序依次进行测量。

求得一系列浓度的正丁醇溶液的h。

结果讨论:一、实验结果1)毛细管常数K = 0.0981m。

2)表面张力σ与溶液浓度c的关系:σ=411.44c²-215.04c+71.8033)极限吸附量Г= 5.37*10-6mol/m2。

4) 正丁醇分子的横截面积 S0=0.309(nm2)而文献值各种直链醇的分子截面积为0.274~0.289nm2,而本实验中测得为0.309 nm2,实验结果较接近,偏大。

[σ~c图、Г~c图、c/Г~c图详见后文数据处理]二、误差分析:本次试验测得的正丁醇分子的横截面积比理论值偏大;Г-c、c/Г-c图与理论曲线大体吻合。

本实验的误差来源主要有:(一)表面张力测量误差:1)由于毛细管管径很小,当正丁醇浓度增大时,体系粘度变大,管壁上容易吸附正丁醇分子,使得气泡冒出很不规则,造成数据波动很大;2)实验要求毛细管底部与液面正好相切,并且毛细管完全垂直,但由于人眼分辨的差异等影响,这很难做到;且每次测量过程的相切情况各不相同。

3)毛细管的粗细及磨损程度会对结果造成影响;毛细管太粗则误差较大,过细则易阻塞,气泡难以逸出;4)出泡速度会影响△P值的读数,而出泡速度并不能精确控制使得每次的速度相同;而且在测量过程中偶尔出现气泡很难逸出的情况,造成压强测量值偏大;5)其它系统误差,如在每次改变测量溶液浓度之后,应该用待测溶液反复清洗毛细管和恒温套管,在实际操作中残留是不可避免的,这样使测量溶液的表面张力与实际溶液的浓度不一致,导致实验误差;恒温槽温度的小幅变动;装置气密性不好,有些许漏气会使测定最大压力差值偏小。

(二)数据处理带来的误差1)在数据处理的过程中已经舍去了一些不好的点,因而结果带有一定的主观性。

2)实验中使用了浓度而不是活度。

只有在稀溶液情况下,浓度才近似等于活度;导致计算的正丁醇分子截面积偏差较大。

这一点从Г-c图上明显可以看出,在浓度变大后曲线有明显的下降,与理论曲线存在较大的出入;2)σ~c曲线拟合形式(即选择的多项式级次)的不同会造成Γ~c图及c/Г~c图与理论情况的偏差。

三、小结1)本实验采用最大气泡法测定液体不同浓度条件下的表面张力,由此计算溶液的表面自由能、最大吸附量、表面活性物质正丁醇的横截面积,并验证了表面化学的相关基础理论。

2)实验操作步骤简单,但造成误差的因素较多,操作时要格外仔细:测定用的毛细管一定要先洗干净,否则气泡可能不能连续稳定地通过,而使压力计的读数不稳定;毛细管要尽量垂直,管口要和液面刚好接触,否则测得的数据将不只是液体表面的张力,还有插入部分液体的压力;表面张力和温度有关,因此要等溶液恒温后再测量;控制好出泡速度,读取压力计的压力差时,应取气泡单个逸出时的最大压力差。

参考资料:1.《物理化学》(南京大学物理化学教研室傅献彩沈文霞姚天扬编)2.物理化学实验电子版讲义(中国科学技术大学刘光明)Abstract:This experiment utilized the biggest bubble pressure method, which means measure the air pressure when bubble is defusing from capillary tube, that moment force of air a bit more than the surface tension, to measure surface tension. Than, on basis of the linkingbetween the surface tension of normal butanol liquid of different concentration, calculate the amount of absorption on the surface andthe section surface of one butanol molecule.Key words:absorption effect; surface tension; the biggest bubble pressuremethod; surface active substance附录:实验数据处理1.原始数据:大气压:101.18 Kpa恒温槽温度:30.00℃正丁醇的分子量 M=74.21g/mol密度ρ=0.8098g/ml30.00℃时,水的表面张力σ=71.18*10-3N*m-1实验中分别用不同体积的正丁醇配制成V o=100ml的溶液,溶液的浓度为 C=ρV/(MVo);数据记录表如下:正丁醇用量0.00 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80ml溶液浓度0.00 0.0437 0.0874 0.1311 0.1748 0.2185 0.2622 0.3059 C/mol*l-1△P1/mpa725.5 646.8 593.0 502.0 474.9 451.7 446.6 530.5 △P2/mpa725.1 646.5 591.8 502.7 472.1 447.9 451.5 528.4 △P3/mpa724.9 644.5 589.8 503.4 472.0 447.1 451.0 530.2 △P4/mpa725.3 647.5 590.3 501.9 472.5 450.7 452.2 529.3已知25℃水的表面张力为σ=71.18*10-3N/m有上述数据可以得知,纯水的△p H 20 =725.1mPa毛细管常数K ‘=σ/△p H 20 =71.18*10-3/725.1*10-3=0.0981m 由公式σi =K ‘△p i 可以得到不同浓度时正丁醇溶液的表面张力(已填入上表,见最后一栏)2.数据处理和分析(Excel 处理)1) σ-c 曲线根据理论,σ随c 变化应该是递减趋势,在实验过程中发现随着浓度的增大,毛细管下端冒泡越来越难控制,结果的准确性也不如浓度△P 5/mpa 725.2 644.0 591.1 502.7 473.6 446.6 453.0 531.6 △P 6/mpa 724.8 646.8 590.7 501.7 471.9 451.5 449.3 530.0平均△P/mpa 725.1 646.0 591.1 502.0 472.4 449.2 450.6 530.0 正丁醇液σ/10-3N*m -171.18 63.41 58.02 49.47 46.37 44.10 44.23 52.02小的情况,故舍去最后一点,重新作图,并作多项式拟合,如下:可以看出来修正后的相关性更好。

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