溶液表面張力曲线的测定.docVIP

实验 溶液表面张力曲线的测定 一 实验目的：1.了解液体表面张力的性质，学会测定液体表面张力 2. 了解表面活性剂的概念，测定表面活性剂溶液的表面张力曲线。测量LAS、乙醇、NaCl的表面张力曲线，掌握表面活性物质与非表面活性物质表面张力曲线的特点。 二 实验原理： 表面张力：构成液体的分子在表面上所受到的力和本体内的不相同，本体内的分子受到的力是对称的，平衡的。而表面的分子。受本体内分子吸引而无反向的平衡力，也就是说，它受到拉入本体内的力，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡。这种沿着液面的，使液体收缩的力叫做表面张力。 表面张力系数：想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。拉力f存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度L成正比，即f=αL。式中α称为表面张力系数，它等于沿液面作用在分界线单位长度上的表面张力，其单位为N/m。它的大小与液体的性质有关。测量液体的表面张力系数有多种方法，铂金环法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。该方法的特点是测量方法直观，概念清楚。 图1 铂金环法测定表面张力示意图 铂金环发的测量方法为：（1）将铂金环轻轻浸入液体内（2）大约在5-6 mm左右随后将铂金环缓慢向上提升，即液面相对而言下降，使得铂金环下面形成一个液柱。最终于铂金环分离。铂金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于铂金环与液体样品将分而未离时。这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的物理性质。 常见液体中，水的表面张力系数是最大的，常温下约0.072 N/m。实验发现，在水中加入一些物质时，水的表面张力显著降低。我们把加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质叫做表面活性剂。表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成而发生突变，因此临界近胶束浓度（cmc）是表面活性剂表面活性的重要量度之一。测定cmc，掌握影响cmc的因素对于深入研究表面活性剂的物理化学性质是十分重要的。典型的表面活性剂水溶液的表面张力随浓度的下降曲线如图所示。AB段相当于溶液浓度极稀的情况，表面张力较高，随浓度增加缓慢下降；在BC段，表面张力随浓度的增加成比例的下降，直至达到cmc；CD段，当浓度超过cmc后，表面张力几乎不再下降。C点相当于临界胶束浓度（cmc）。 图2 典型的γ-lgc曲线 表面活性剂降低表面张力的效率是指达到给定表面张力下降所需的浓度，浓度越低则效率越高。通常用使表面张力下降20 mN/m所需浓度的负对数pC20 来表示：pC20 = -logC20 25oC时纯水的表面张力为71.97 mN/m，近似为72 mN/m。在γ-lgc曲线的纵坐标上找到γ= 52mN/m这一点，作一条水平线，使与曲线相交，由交点所对应的 lgc即可求出pC20。表面活性剂降低表面张力的效能是指表面活性剂溶液所能达到的最低表面张力，而不论浓度大小。通常当浓度达到cmc以后表面张力几乎不再变化，所以用cmc时的表面张力γcmc来表示，如图2-3中所示。 三 实验仪器 BZY系列自动表面张力仪 图中标注为: 1 表面张力仪主机 2 水平调整脚 3 水平仪（水泡校准仪） 4 电源、去皮重、校正键 5 液晶显示屏（显示测得的数值部分） 6 手动升降样品台 7 挂钩及铂金环 图3 BZY系列表面张力仪 四 实验步骤： 1 打开仪器，接通表面张力仪电源，按动开关键，预热30分钟。 2.清洗铂金环，（1）镊子夹取铂金环，并用流水冲洗，冲洗时注意与水流保持一定的角度，原则上尽量做到让去离子水流洗干净铂金环的表面且不能让水流变形；（2）用酒精灯烧铂金环，一般与水平面成45度角，直至铂金环变红为止，时间为20-30秒。（注意事项，通常情况用水清洗即可，但遇到有机液体或其他污染物无法用水清洗时，请用丙酮清洗或用20%HCl加热十五分钟进行清洗，然后用去离子水清洗，再用酒精灯烧红即可）。 3.在样品皿中加入测量液体，将被测样品放于样品台上（注：取样时，最好用移液管从待测液中取液，并保证取样前，样品皿的干净度） 4. 观察液晶屏显示值是否是零，如果不是，请按去皮键，做清零处理。 5. 用手旋转升降按钮，使其缓慢上升。当铂金环接触到被测液体液面时，继续往液体内进入，直至大概进入2-3mm停止。 6. 此时显示屏上的数据不用去领会，先按下仪器上的“模式”键，显示屏上出现“□”符号，表示以进入了最大值锁定功能。再用手旋转升降旋钮，使其缓慢下降。 7. 注意观察表面张力仪显示屏上的实时数据变化，一段时间后，表面张力仪会显示一个最大值，仪器将自动记下最大值。（如果最大值没有自动保存，可能没有按模式键，重复2-7步骤）。 8. 测量水及十二烷基苯磺酸钠（LAS）的表面