实验五 最大气泡压力法测定溶液的表面张力 2
- 格式:doc
- 大小:99.00 KB
- 文档页数:8
最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒(泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法)表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理:1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒(装置如下图所⽰):其中,B是管端为⽑细管的玻璃管,与液⾯相切。
⽑细管中⼤⽓压为P0。
试管A中⽓压为P,当打开活塞E时,C中的⽔流出,体系压⼒P逐渐减⼩,逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝,形成⽓泡。
当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时,其曲率半径逐渐变⼩,⽓泡达最⼤时便会破裂。
此时⽓泡的曲率半径最⼩,即等于⽑细管半径r,⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出,故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体,其表⾯张⼒分别为γ1、γ2,压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则:γ1/γ2=△P1/△P2若其中⼀种液体的γ已知,例如⽔,则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2.⽑细管⾝升⾼法(装置如下图所⽰):⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的,⽆油脂的⽑细管浸进液体,液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。
在平衡时,⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为:2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ(1)如果液体对玻璃润湿,θ=0,cosθ=1(对于很多液体是这样情况),则:σ=gdhr/2 (2)式中σ为表⾯张⼒;g为重⼒加速度;d为液体密度;r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩,可以考虑为半球形,则体积应为:πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从(2)可得:σ=gdr/2(h+1/3r)(3)更精确些,可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
(3)式应变为:σ=gdhr/2(1+1/3(r/h)-0.1288(r/h)2+0.1312(r/h)3)(4)3. 滴重法(装置如右图所⽰):从图中可看出,当达到平衡时,从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒,即:mg=2πσr (5)式中m为液滴质量;r为⽑细管外半径;σ为表⾯张⼒;g为重⼒加速度。
实验二十 最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1. 了解表面张力的性质,表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系;2. 掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术;3. 测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力,计算溶液的表面吸附量和正丁醇分子的横截面积。
二、基本原理(一)表面自由能溶液表面分子在外侧方向没有其它分子的作用,因而溶液表面分子比内部分子具有更高的平均位能,故液体有尽量缩小表面积的倾向。
从热力学观点看,液体表面缩小是一个自发过程,将使体系总自由能减小。
欲使液体增大单位面积时,要由外界对液体作功,其所需要的能量称为液体的表面自由能或表面能。
液体表面积的缩小将使其达到尽可能低的位能状态,所以自由小液滴常呈球形。
A ΔS Δ成正比:假设液体产生新的表面,则需对其作功的大小应与W S σ−=⋅Δ () II-20-1A ΔW σ−=式中S 为表面积,σ即为表面张力。
如果为1 m 2是在恒温恒压下生成1 m 2,则新表面所需的可逆功,所以σ称为比表面吉布斯自由能或表面能,其单位为J·m -2,即恒温恒压下体系增加一单位表面积时所需的能量。
因为J·m -2 = N·m·m -2 = N·m -1σ,所以也可将看作是表面层的分子垂直作用在界面每单位长度边缘上且与表面平行或相切的收缩力,称为比表面张力,简称表面张力,其单位是N·m -1。
它与表面自由能的概念不同,但量纲一致。
σ表示了液体表面自动缩小趋势的大小,其量值与液体的成分、溶液的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
(二)溶液的表面吸附在定温下纯液体的表面张力为定值,当加入溶质形成溶液时,表面张力发生变化,其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况:(1)随溶质浓度增加表面张力略有升高;(2)随溶质浓度增加表面张力降低,并在开始时降得快些;(3)溶质浓度降低时表面张力急剧下降,于某一浓度后表面张力几乎不再改变。
最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理,了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质,熟悉拉普拉斯方程,吉布斯吸附等温式,了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1、表面张力的产生液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引,另一方面受到液面外部气体分子的吸引,由于前者的作用要比后者大,因此在液体表面层中,每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力,如图所示,这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积。
在温度、压力、组成恒定时,每增加单位表面积,体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能(J·m-2)。
若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力,即表面张力(N·m-1)。
事实上不仅在气液界面存在表面张力,在任何两相界面都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切,垂直作用于某一边界,方向指向是表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体(溶剂)中如果掺进杂质(溶质),表面张力就要发生变化,其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
由于表面张力的存在,产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用,弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同,前者受到附加的压力。
弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s,而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。
当液面为凹形时,合力指向液体外部,液面下的液体受到的实际压力为:P' = P o - P s;当液面为凸形时,合力指向液体内部,液面下的液体受到的实际压力为:P ' = P o + P s 。
这一合力P S ,即为弯曲表面受到的附加压力,附加压力的方向总是指向曲率中心。
溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。
2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力,计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系,加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部,每个分子都受到周围分子的吸引力,合力为零。
但在液体表面,分子受到指向液体内部的合力,使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积,就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时,增加单位表面积所做的功即为表面张力,用γ表示,单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中,缓慢打开滴液漏斗的活塞,让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时,气泡就会从毛细管口逸出。
此时,气泡内外的压力差最大,这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程:\(\Delta p =\frac{2\gamma}{r}\)其中,\(\Delta p\)为最大压力差,\(r\)为毛细管半径,\(\gamma\)为液体的表面张力。
对于同一根毛细管,\(r\)是定值。
只要测出\(\Delta p\),就可以算出液体的表面张力\(\gamma\)。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下,溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时,溶质在表面层中的浓度比溶液内部大,称为正吸附;反之,当溶质能升高溶剂的表面张力时,溶质在表面层中的浓度比溶液内部小,称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为:\(\Gamma =\frac{1}{RT}\frac{d\gamma}{dC}\)其中,\(\Gamma\)为表面吸附量(单位:mol·m⁻²),\(R\)为气体常数(\(8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\)),\(T\)为绝对温度,\(C\)为溶液浓度,\(\frac{d\gamma}{dC}\)为表面张力随浓度的变化率。
最大气泡法测定溶液的表面张力【实验目的】1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理,了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质,熟悉拉普拉斯方程,吉布斯吸附等温式,了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
【实验原理】1、表面张力的产生纯液体和其蒸气组成的体系体相分子:自由移动不消耗功。
表面分子:液体有自动收缩表面而呈球形的趋势。
要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。
所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能,这位能就是表面自由能。
W=A σ-∆如果ΔA 为1m 2,则-W ′=σ是在恒温恒压下形成1m 2新表面所需的可逆功,所以σ称为比表面吉布斯自由能,其单位为J·m -2。
也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力,称为表面张力,其单位是N·m -1。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
2、弯曲液面下的附加压力(1)在任何两相界面处都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切,垂直作用于某一边界,方向指向使表面积缩小的一侧。
(2)液体的表面张力与温度有关,温度愈高,表面张力愈小。
到达临界温度时,液体与气体不分,表面张力趋近于零。
(3)液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体(溶剂)中如果掺进杂质(溶质),表面张力就要发生变化,其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
(4)由于表面张力的存在,产生很多特殊界面现象。
3、毛细现象(1)由于表面张力的作用,弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同,前者受到附加的压力。
gl此时液体表面内外压力相等,且等于表面上的外压力Po 。
(3)若液面是弯曲的,平衡时表面张力将产生一合力Ps ,而使弯曲液面下的液体所受实际压力与Po 不同。
(4)当液面为凹形时,合力指向液体外部,液面下的液体受到的实际压力为 P' = Po - Ps 。
(情绪管理)最大气泡压力法测定溶液的表面张力最大气泡压力法测定溶液的表面张力壹、实验目的1.掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2.通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定,加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、基本原理在壹个液体的内部,任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面表面层中,每个分子都受到垂直于且指向液体内部的不平衡力。
所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能,这位能就是表面自由能,通常把增大壹平方米表面所需的最大功A或增大壹平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能,其单位为J·m-1;而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力,称为表面张力,其单位是N·m-1。
如欲使液体表面面积增加ΔS时,所消耗的可逆功A应该是:壹A=ΔG=σΔS(1)液体的表面张力和温度有关,温度愈高,表面张力愈小。
根据能量最低原则,若溶质能降低溶剂的表面张力,则表面层中溶质的浓度应比溶液内部的浓度大,如果所加溶质能使溶剂的表面张力升高,那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。
这种表面浓度和溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在壹定的温度和压力下,溶液表面吸附溶质的量和溶液的表面张力和加入的溶质量(即溶液的浓度)有关,它们之间的关系可用吉布斯(Gibbs)公式表示:Γ=-()T(2)式中:Γ为吸附量(mol·m-1);σ为表面张力(J·m-1);T为绝对温度(K);c为溶液浓度(mol.L -1);R为气体常数(8.314J.K—I·mol-1)。
()T表示在壹定温度下表面张力随溶液浓度而改变的变化率。
如果σ随浓度的增加而减小,也即()T<0,则Γ>0,此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度,称为正吸附作用。
如果σ随浓度的增加而增加即()T>0,则Γ<0,此时溶液表面层的浓度小于溶液本身的浓度,称为负吸附作用。
最大气泡法测表面张力实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和方法。
2、学会使用数字微压差测量仪测量微小压力差。
3、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力,计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
二、实验原理1、表面张力在液体的内部,任何分子周围的吸引力是平衡的。
然而,在液体表面,分子受到指向液体内部的合力,导致液体表面有自动收缩的趋势。
要使液体表面增大就必须要克服这种向内的合力而做功,所做的功转化为表面能储存在液体表面。
在温度、压力和组成恒定时,表面张力与表面积的增量成正比,比例系数即为表面张力。
2、最大气泡法将毛细管垂直插入液体中,液体表面张力会对毛细管中的气泡产生附加压力。
当气泡从毛细管下端缓慢逸出时,所受到的压力差最大。
根据拉普拉斯方程,附加压力与表面张力及气泡曲率半径之间的关系为:\(\Delta p =\frac{2\gamma}{r}\)其中,\(\Delta p\)为附加压力,\(\gamma\)为表面张力,\(r\)为气泡的曲率半径。
当气泡为半球形时,曲率半径\(r\)等于毛细管半径\(r_{毛}\),此时附加压力最大。
通过数字微压差测量仪测量出最大附加压力\(\Delta p_{max}\),即可求得表面张力\(\gamma\)。
3、表面吸附量和横截面积根据吉布斯吸附等温式:\(\Gamma =\frac{c}{RT}\frac{d\gamma}{dc}\)其中,\(\Gamma\)为表面吸附量,\(c\)为溶液浓度,\(R\)为气体常数,\(T\)为热力学温度。
通过测定不同浓度溶液的表面张力,以\(\gamma\)对\(c\)作图,求得曲线某一点的斜率\(\frac{d\gamma}{dc}\),即可计算出表面吸附量\(\Gamma\)。
假设表面活性剂在溶液表面是紧密排列的单分子层,每个分子的横截面积为\(A\),则:\(A =\frac{1}{L\Gamma}\)其中,\(L\)为阿伏伽德罗常数。
一、实验目的:1)掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2)通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定,加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理:1.吉布斯吸附等温式:Γ = -(c/RT)/(dγ/dc)(1)式中,Г为溶液在表层的吸附量;γ为表面张力;c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。
朗格谬尔(Langmuir)公式:Γ =Γ∞Kc/(1+Kc)(2)Γ∞为饱和吸附量,即表面被吸附物铺满一层分子时的Г。
c/Γ =(1+Kc)/Γ∞K = c/Γ∞+1/Γ∞K (3)以c/Г对c作图,则图中该直线斜率为1/Г∞。
由所得的Г∞代入A m=1/Г∞L可求被吸附分子的截面积(L为阿伏伽德罗常数)。
2.本实验用气泡最大压力法测定溶液的表面张力,其仪器装置如图:1)恒温套管;2)毛细管(r在0.15~0.2mm);3)U型压力计(内装水);4)分液漏斗;5)吸滤瓶;6)连接橡皮管。
2)将待测表面张力的液体装于表面张力仪中,使毛细管的端面与液面相切,液面即沿毛细管上升,打开抽气瓶的活塞缓缓抽气,毛细管内的液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力,当此压力差——附加压力(△p=p大气-p系统)在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管液体的表面张力时,气泡就从毛细管口脱出,此附加压力与表面张力成正比,与气泡的曲率半径成反比,其关系式为:Δp=2γ/R (4)式中,Δp为附加压力;γ为表面张力;R为气泡的曲率半径。
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,这时的曲率半径R和毛细管的半径r相等,曲率半径最小值,根据上式这时附加压力达最大值。
气泡进一步长大,R变大,附加压力则变小,直到气泡逸出。
根据上‘式,R=r 时的最大附加压力为:Δp 最大 = 2γ/r (5)实际测量时,使毛细管端刚与液面接触,则可忽略气泡鼓起所需克服的静压力,这样就可以直接用上式进行计算。
华南师范大学实验报告学生姓名黎昕学号20152401114专业化学(师范)年级、班级2015级化师(4)班课程名称物理化学实验实验类型■验证□设计□综合实验时间2018年3月29日实验指导老师林晓明老师小组成员黎昕20152401114 朱海燕20152401110最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1)掌握最大泡压法测定表面张力的原理,了解影响表面张力测定的因素。
2)了解弯曲液面下产生附加压力的本质,熟悉拉普拉斯方程,吉布斯吸附等温式,了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3)测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1、表面张力的产生:在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。
但在液体表面层的分子却不相同。
在液体表面层中,每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力。
这种吸引力有使表面积最小的趋势,要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。
所以分子在表面层比在液体内部有较大的位能,这位能就是表面自由能。
*表面能与表面张力通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值ΔG 称为单位表面的表面能,其单位为J.m-2。
而把液体限制其表面增大以及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力,称为表面张力,其单位是N m-1。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
*表面张力的方向与影响因素◆在任何两相界面处都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切,垂直作用于某一边界,方向指向使表面积缩小的一侧。
◆液体的表面张力与温度有关,温度愈高,表面张力愈小。
到达临界温度时,液体与气体不分,表面张力趋近于零。
◆液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体(溶剂)中如果掺进杂质(溶质),表面张力就要发生变化,其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
◆由于表面张力的存在,产生很多特殊界面现象。
实验六 丙酮碘化反应动力学测定
报告人:serafina 实验时间2012年4月15日 室温:16.4℃ 大气压强:82.12KPa
一.实验目的
1. 掌握微分法确定反应级数的方法 2. 加深对复杂反应特征的理解
3. 了解分光光度法在化学动力学研究中的应用,掌握分光光度计的使用方法
二.实验原理
丙酮碘化是一个复杂反应,其反应式为
CH 3
C
O
CH 3+I 2
CH 3
C
CH 2I O +H ++I -H +
设丙酮碘化反应速率方程式为:
γ
βα2
332I HCL COCH CH I C C kC dt
dC r ⋅⋅=-
= (1) 式中:r 为丙酮碘化的反应速率,k 为反应速率常数,指数α、β和γ分别为丙酮,酸和碘
的分级数。
本实验采用改变物质比例的微分法,设计若干组实验,若一组实验保持丙酮和酸的浓度不变,将碘的浓度改变m 倍测其反应速率,以确定碘的分级数γ。
另一组实验保持丙酮和碘的浓度不变,将酸的浓度加大m 倍,可确定出酸的分级数β。
同法可确定出丙酮的分级数α。
所依据的计算公式为
m
r r n j
i B lg lg =
(2)
式中:n B 为所求组分的分级数,r i 和r j 为有关两组实验的反应速率,m 为浓度改变的倍数。
在一定条件下,丙酮碘化并不停留在一元碘化丙酮上,可能会形成多元取代,碘浓度较大时尤其如此。
为了避免副产物的干扰,所以采用初始速率法,测定反应开始一段时间的反应速率。
此外,实验可设计碘的浓度远小于丙酮和酸的浓度,这样不仅可避免多元取代的生成,而且在反应过程中,丙酮和酸的浓度可视为常数,在碘反应完之前,反应速率可视为常数。
碘在可见光区有一个很宽的吸收带,可以很方便的通过分光光度测定碘浓度随时间的变化来量度反应进程。
根据朗伯-比耳定律,碘溶液对单色光的吸收遵守下列关系式:
bc I I
T ε-==0
lg
lg (3) 式中:T 为透光率, I 和I 0 分别为某一定波长的光线通过待测溶液和空白溶液后的光强,ε为摩尔吸光系数,b 为比色皿光径长度。
在一定条件下,ε和b 为常数,以lgT 对 t 作图,其斜率为)(dt
dc
b -ε,已知εb ,则可以算出反应速率常数。
三.装置和流程简图
实验步骤
1.仪器的准备与检漏。
2.测定毛细管常数k 。
3.测定不同溶度的正丁醇溶液的表面张力。
4. 用铬酸洗液洗净带有支管的试管,再测定电导水的数据。
5.洗净实验仪器和实验室的打扫。
四.实验结果与数据处理
恒温槽温度为298.15K ,σ水=0.07197N.m -1 ∴k=0.07197×2÷(649+655)=0.0001104 m -1
样品 电导水 0.01M 0.025M 0.050M 0.100M 最大
压力
差(Pa) 1 648 634 600 555 498 2 649 632 601 556 498 3 649 634 599 555 498 平均
649 633 600 555 498 σ(N ·m -1) 0.07161 0.06992
0.06624
0.06131 0.05498
样品 电导水 0.150M 0.200M 0.250M 0.500M 最大压力差(Pa)
1 656 450 419 391 313
2 654 449 419 39
3 313 3
654
449 418 393 313 平均 655
450 419 391 313 σ(N ·m -1
) 0.07187
0.04988
0.04672
0.04380
0.03476
根据上图可知,г∞=1/(1.617×105
)=6.1843×10-6
Am= 1 / (L ·Γ∞)= 2.6860×10-19㎡ 五.实验误差分析
C 样品/(mol/L) 0.010 0.0250 0.050 0.100 г(mol/m 2) 1.1203×10-6 2.1791×10-6 3.1812×10-6 4.1311×10-6 c/г(m -1) 8.652×106 1.108×107 1.512×107 2.321×107 C 样品/(mol/L) 0.150 0.200 0.250 0.500 г(mol/m 2) 4.5878×10-6 4.8562×10-6 5.0329×10-6 5.4278×10-6 c/г(m -1)
3.129×107
3.938×107
4.747×107
8.790×107
本实验计算所得正丁醇分子横截面积为2.6814×10-19㎡,比文献值(0.274——0.289nm2)偏小一些。
主要原因如下:
①.本实验采用带支管的大试管作样品瓶管,将带毛细管的木
塞插入试管,若木塞没有塞正,可导致毛细管与页面不垂直;若加入试管中溶液的量控制得不准,可导致毛细管插入液面深浅不一。
若毛细管深入液面下H cm,则生成的气泡受到大气压和的静液压。
如能准确测知H值,则根据
来测定值。
但若使毛细管口与液面相切,则H=0,消除了项,但每次测定时总不可能都使H=0,故单管式表面张力仪总会引入一定的误差。
②.气泡的逸出速率较难控制。
若气泡逸出速率较快,则气泡
的形成快而不稳,致使数字压差计的读数不稳定,不易观察到其最高点而引起较大的误差。
同时较快的速率意味着气体分子之间的摩擦力或气体分子与管壁之间的摩擦力增大,造成压力差增大而使表面张力测定值偏离真实值。
③.表面吸附量Г是指单位面积的表层中所含溶质的量与具
有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的量之差。
因此,当浓度较低时,由于溶质优先排布在溶液表面层,使Г随浓度增加而增加。
但当浓度增大到一定值后,再增加溶质浓度,必定使溶质在表面层的浓度与在体相中的浓度之差越来越小,直到浓度无限大时,这个差值为零。
而我们实
验中是近似地忽略掉溶液本体的溶质量的,所以可能存在一点点偏差。
④.处理时使用了溶度而非活度。
只有在稀溶液情况下,溶度
才近似等于活度,而实验中正丁醇的溶度并非很稀,很可能导致计算的正丁醇分子横截面积偏小。
六.实验小结
快速调整液面的技巧
用最大气泡法测定表面张力时,要求待测液面正好与毛细管底端相切,也是该实验最困难的地方。
如果预先在大试管壁上做个标记(如用有刻度的大试管更好)表示液面高度,则可根据标记倒入溶液,不会偏离太多。
一般可稍高于刻度,然后用毛细管吸取多余的溶液,当吸到毛细管尖恰好与液面相切时立即停止,并固定毛细管。
本实验中用正丁醇而不用乙醇,是因为正丁醇的相对分子质量比乙醇大,挥发度比乙醇小,能减少样品的挥发量,同时正丁醇与无水乙醇的价格相差不大。
实验过程中出现的非正常状况及其排除方法
①.不产生气泡:(1).观察毛细管底端是否与待测液接触相切,若没
有,应补加待测液使之与毛细管地段相切。
(2). 仔细观察毛细管内是否有气泡,若有,用洗耳球排除干净或把毛细管洗净放入烘箱中烘干,在干燥器中冷却后再插入测定管中。
②.数字式微压差计的灵敏度高,变化幅度较大。
微压差计使用
时应预热半个小时左右,否则可能影响其稳定性。
在测定前一定要预热,预热后还不是很稳定的话,应注意以下问题:(1).
查看整个测定系统是否漏气。
若漏气,可在在玻璃装置的某些接口处涂点凡士林(2). 查看是否恒温。
(3). 测定环境的空气流动是否较强,应尽可能的减少空气对流。
七.实验思考题
1.答:①对于有机化合物杂质,大部分与正丁醇互溶,将直接导致溶液表面张力的改变。
②对于无机化合物,大部分可溶于水,在水的表面和内部将存在离子键或极性共价键,同样影响溶液的表面张力。
③对于不溶性杂质,则会影响气泡的逸出速度,因而影响压力差值,将进一步影响溶液表面的张力。
2. 答:影响仪器常数k的因素有:①毛细管半径的大小的均匀程度;②温度。
一般温度越高,仪器常数越小;③毛细管的粗糙程度。
3. 答:如果不能使毛细管尖端与待测溶液液面保持垂直并相切,那么气泡不能连续逸出,使压力计的读数不稳定,且影响溶液的表面张力。
若毛细管插入溶液一定高度,则会产生部分液体静压力,故会使得实验所求的的△P增大,从而导致最终求的正丁醇的表面积偏离实际值。
4.答:若玻璃气泡管和表面张力仪不干净,则可能引入杂质,从而可能改变溶液的表面张力,可能使气泡会不能稳定地且连续地逸出。