实验四 溶液的吸附作用和液体表面张力的测定.doc

1 - 实验四 溶液的吸附作用和液体表面张力的测定 一、实验目的 1．用最大泡压法测定不同浓度的表面活性物质（正丁醇）溶液在一定温度下的表面张力； 2．应用Gibbs和Langmuir吸附方程式进行精确作图和图解微分，计算不同浓度正丁醇溶液的表面吸附量和正丁醇分子截面积，以加深对溶液吸附理论的理解； 3．掌握作图法的要点，提高作图水平。 二、基本原理 T一定，溶液表面吸附量　Γ 　 γ测定，毛细管半径r，其抛压出时受到向下压力∏r2P,最大时离开管口：Pmax=P外-P系。测Pmax 气泡在管口受到的表面张力：2∏r*γ γ=rPmax 用同C溶液γ1/γ2=Pmax1/Pmax2 所以：γ1=（γ2/Pmax2）Pmax1=KPmax1求常数K。 对于单分子吸附，其吸附量Γ与浓度c之间的关系可用 等温吸附方程表示，即：  式中Гm为 饱和吸附量，a为吸附平衡常数。将此式两边取倒数可整理成线性方程： 在饱和吸附时，每个被吸附分子在表面上所占的面积，即分子的截面积S为： 　三、仪器与试剂 表面张力仪1套；恒温槽1台；1ml移液管1个；烧杯(250ml) 1个；100ml容量瓶1个；50ml容量瓶5个； 正丁醇(二级.)；去离子水. 四、实验步骤 1．配制溶液。用滴定管量体积配制质量分数分别为 样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 容量瓶体积/cm3 100 50 50 50 50 50 50 50 50 V醇/cm3 0.10 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 2．将恒温槽调至20oC。恒温5minyo上。3．仪器系数的测定。先用少量丙酮清洗毛细管3，再用蒸馏水仔细清洗样品管2和毛细管3，然后加入适量蒸馏水。在减压管1中装满水，压力计5中注入适量的水，在活塞8打开的情况下，调节活塞6使毛细管端面与液面相切。关闭活塞8，打开活塞7使体系减压，当毛细管口逸出气泡时，调节活塞7使液滴缓慢滴下，读出数字式微压差测量仪最大数值。再更换样品重复测定两次，取平均值。已知25oC水的表面张力＝0.07197 N.m-1，计算仪器系数K。4．乙醇溶液表面张力的测定。取3％的乙醇溶液（一号样品）洗净样品管和毛细管，然后加入适量溶液，待恒温后，按上述操作步骤测定Δh。五、数据记录及处理 样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 容量瓶体积/cm3 100 50 50 50 50 50 50 50 50 100 V醇/cm3 0.10 0.10 0.25 0.50 0.75 1.00 1.25 1.50 1.75 读 数 45.7 44.6 40.8 36.6 32.9 29.4 27.9 26.6 25.3 64.3 45.5 44.7 40.5 36.7 32.7 29.5 27.8 26.5 25.2 64.4 45.5 44.8 40.7 36.7 32.8 29.7 27.8 26.4 25.1 64.2 平均读数 45.57 44.7 40.67 36.67 32.8 29.53 27.83 26.5 25.2 64.3 度mol/L 0.0002 0.0004 0.001 0.002 0.003 0.004 0.005 0.006 0.007 Pmax 57.024 57.891 61.931 65.921 69.791 73.061 74.791 76.091 77.391 γ 0.0523 0.05003 0.04552 0.0399 0.0355 0.0324 0.0305 0.0292 0.0287 0.07197 Г 0.03165 0.0365 0.0418 0.0488 0.0545 0.0567 0.0575 C/Г 0.00632 0.0110 0.0239 0.0410 0.0550 0.0705 0.0870 P外=102.591Kp Pmax=P外—P示 由＝0.07197 N.m-1，γ1=（γ2/Pmax2）Pmax1=KPmax1 得K=1.26*10-3 六、思考题 （1）用最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差？　 答：根据本实验的原理可知，测量过程中读取的压力差即是毛细管逸出气泡的附加压力，即越小，越大。当等于毛细管半径时，取得最小值，而压力差取最大值。本实验正是利用进行测定液体表面张力。 （2）为什么玻璃毛细管一定要与液面刚好相切，如果毛细管插入一定深度，对测定结果有何影响？ 　　 答：毛细管的管口与液面刚好相切时，平衡时所满足的关系是： 　　　　　　　 　 若毛细管插入一定深度（设距液面深度为），则气泡逸出时还需克服此深度的静压力（为待测液的密度）。因此平衡