溶液表面张力测定试验的改进-大学化学.PDF

第 18 卷 　第 3 期 大学化学 2003 年 6 月 溶液表面张力测定实验的改进 庄志萍 　孙鹏琦 　马天慧 　赵伟 (牡丹江师范学院化学系 　牡丹江 1570 12) 　　摘要 　采用最大气泡压力法测定溶液的表面张力 。与以往实验的不同之处是使用数字式微 压差测量仪代替酒精压力计 ,部分实验仪器也有所改进 ,实验的速度和测得数据的精确度均有明 显提高 。 1 　改进前实验的不足之处 ( ) [ 1 ] 　　 1 由于改进前的实验 要求在气泡逸出瞬间读出酒精压力计上的柱高 ,如果由一个人 做实验 ,无法兼顾二者 ,故存在一定的误差 。 ( ) 　　 2 由于实验采用减压法 ,该法容易产生因乙醇溶液蒸发而带来的误差 。 ( ) 　　 3 此实验原理中 ,最大压差为大气压与系统压力的差值 。因此 , 当室内气流流动时 ,会 造成大气压的变化 ,使实验测得的数据产生一定的误差 。 ( ) 　　 4 由于乙醇为无色透明溶液 ,为了方便观察酒精柱变化 ,须向压力计管内注入一些墨 水 ,但这样会引起乙醇溶液密度的改变 , 同样也使测得的数据产生误差 。 2 　改进后实验的原理及实验装置 2 . 1 　改进后原理 　　将被测液体装于试管中 ,使玻璃管下端毛细管端面与待测液体面相切 ,此时 ,液面即沿毛 ( ) 细管上升 ,打开分液漏斗的活塞 ,使水缓慢下滴 ,这时系统压力 p S 增加 ,使毛细管内液面上 受到一个比试管中液面上大的压力 。当此压力差在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管 口液体的表面张力时 ,气泡就从毛细管口逸出。由于数字式微压差测量仪在使用前调零 ,因而 这一最大压力差就等于系统压力 ,该压力可由数字式微压差测量仪上直接读出 ,其关系式为 : Δ p A = 0 , p max = p S ,其中 p A 为大气压力 , p S 为系统压力 。 2 π Δ 　　若毛细管半径为 r ,气泡由毛细管口逸出时 ,受到向下的总压力为 r p max 。 πσ 　　气泡在毛细管受到的表面张力引起的作用力为 2 r ,当气泡 自毛细管口逸出时 ,上述两 力相等 。即: 2 r π Δ πσ σ Δ 　　　　 r p max = 2 r , = p max 。 2 　　使用同一根毛细管 ,对具有表面张力为 σ和 σ 的液体而言 ,则有下列关系 : 1 2 σ r Δ σ r Δ 　　　　 = p , 　 = p 1 1 2 2 2 2 48 σ σΔ Δ Δ r σ Δ 两式相比,有 : 1 = 2 p 1/ p 2 = k p 1 ,仪器常数 k = , 可由此求得 2 = k p 2 。 2 　　在恒定温度与压力下 ,测出不同浓度溶液的表面张力 。由吉布斯公式