实验 表面张力的测定1

实验液体表面张力的测定
-------拉环法测定溶液的表面张力
一、实验目的
1.掌握拉环法表面张力仪测定表面张力的原理和技术。

2.通过对不同浓度待测溶液表面张力的测定,加深对表面张力、表面自由
能、表面张力和吸附量的关系的理解。

3.了解影响表面张力的因素。

二、实验设备
界面张力仪一套(JZHY-180型) 移液管待测溶液容量瓶
酒精灯或铬酸溶液滤纸烧杯
三、实验原理
拉环法是应用相当广泛的方法,它可以测定纯液体及溶液的表面张力,也可以测定液体的界面张力.界面张力仪是一种用物理方法测试液体的表面和液体与液体之界面张力的仪器.
当铂金环与液面接触后,再慢慢向上提升,则因液体表面张力的作用而形成一个液体的圆柱,如图所示,这时向上的总拉力p将与此液柱的质量相等,也与内外两边的表面张力之和相等,即
W=mg=2πσ'R+2πσ('R+2r)= 4πσ('R+r)= 4πσR(1) 式中: m为液柱的质量; 'R为环的内半径; r为环丝半径;
R为环的平均内径,即R='R+r; σ为液体的表面张力
但(1)式是理想的情况,与实际不相符合,因为被拉起的液体并非是圆柱形的,而是如图所示.
实验证明,环拉起的液体的形状是R3/V和R/r的函数,同时也是表面张力的函数.因此式(1)必须乘以一个校正因子F才能得到正确的结果.
σ=MF
式中,M为膜破裂时刻度盘读数,mN/m.
F=+
0.07250
M: 显示的读数指mN/m C: 环的周长
R: 环的半径D: 下相密度
d: 上相密度r: 铂金丝的半径
在此实验中C=6.00cm R=0.955cm r=0.03cm
D为液体的密度d是气体的密度
所以调整因子简化为0.07250
F=
四、实验步骤
1. 配置0.50mo l L-1和0.60mo l L-1正丁醇水溶液各100ml.然后,再利用已配置好的这两个浓溶液配置下列浓度的稀溶液各50ml: 0.02mo l·L-1、0.05mo l·L-1、0.10mo l·L-1、0.20mo l·L-1、0.30mo l·L-1、0.40mo l·L-1.
2. 将界面张力仪放在不振动且平稳的地方,然后调到水平状态.
3. 将铂金环和玻璃杯进行清洗,去除掉污垢和杂质.
4. 用少量待测溶液倘洗玻璃杯,然后将待测溶液注入玻璃杯中，深度约为20~25mm,并将玻璃杯置于样品座上。

5. 将铂丝悬挂在吊杆臂的下末端，不要碰到液体，不许用手直接拿铂丝环部
6. 旋转螺丝，玻璃杯便与样品座一起上升，使吊杆臂上的铂金环刚好落到溶液的表面上。

拉环法的优点是可以快速测定表面张力.缺点是在拉环过程中由于环的移动,很难避免液面的振动,这就降低了测量准确度.此外还有一个缺点是难以恒温.
使用前应将随机所附的吊钩、白金板挂至吊钩上，按“去皮”键作归零处理。

1.每次测试前应确保白金板及玻璃皿的干净（非常重要）。

具
体方法为：
1.在通常情况下先用流水(最好蒸馏水)清洗再用酒精
灯烧白金板，当整个板微红时结束(时间为约为
20-30秒左右,)并挂好待用（不能时间太长，以免白
金板上吸附潮气）。

2.在测试前应将玻璃皿清洗并烘干，测试时应先取少许
被测样品对玻璃皿进行预润湿，以保持所测数据的有
效性。

3.白金板未冷却下来之前请不要将它与任何液体接触，
以免弯曲变形影响测值的准确性。

2.第一次使用或使用一段时间后可对张力仪进行满量程校正：
[1] 按“皮重”操作，显示为“0.0”
[2] 按“校正”建，显示“CAL”，挂上随机所附的标准砝码；
[3] 5秒钟左右即出现“400.0”mN/m”，听到“嘟”的声音后校正结束。

[4]取下标准砝码，显示屏应归零；若不归零应从新校正。

第二、测试过程方面：
1.当白金板/环或玻璃皿不干净时，测量值会有所误差，而且再现性较差，
数值忽大忽小或持续增加或持续减小，所以应力求保持干净。

举例而言，比如在测水的过程中使用者将手指轻轻点水，本仪器立即会显示出变化了的较小的张力值，这是是因为人的手有油，改变了水的表面特性。

2.本仪器已经对密度作了一定的修正。

如果需要保证测试的结果的更精确，
请参考附件中的修正表进行修正。

3.为了达到测试精度要求，本公司的白金板均为特殊订制，表面进行了特殊
的粗糙度处理。

因此应避免白金板表明的划伤和磨损。

如果使用者自行更换而无法测量准确时，本公司不负任何责任。

4.根据物理化学原理，事实上在测试过程中对测值有影响的自然条件有（1）
温度；（2）气压.
5.测量高挥发性液体时应加快测试过程，高挥发性液体在测量时很容易粘着
在白金板上，请在做重复性测试前将白金板清洗干净。

6.测量时发生蒸发现象时，表面张力值会随时间的变化而升高。

7.虽然玻璃皿中被测液体的多少不会影响到测值的准确性，但为了妥善起
见，请确保液体有5mm高度，约15ml左右。

8.添加表面活性剂以作表面张力变化观察时，请确保不要将表面活性剂碰到
白金板。

9.测量过程中样品台的上升或下降均会影响到表面张力值，上升时减小，下
降时增加。

两者都是误差的表现之一。

5.2故障排除方法：
第一、取值偏低：
1.白金板没有清洗干净（最有可能）；
2.归零没有完全完成；
3.玻璃器皿未冲冼干净，例如含有上次测试残留物质；
4.手上油污沾染了被测样品；
5.被测液体本身为活性剂或混合物，它的特性本来就是随时间变化而变化。

故而应确保搅拌均匀及配比的相同，同时最好在静止相同时间后测试。

6.被测液体的润湿性不是很高或有粘度、有挥发。

第二、取值偏高：
1.归零不准确；
2.被测液体本身为活性剂或混合物，它的特性本来就是随时间变化而变化。

故而应确保搅拌均匀及配比的相同，同时最好在静止相同时间后测试。

3.被测样品有粘度。

第三、重复性较差：
1.白金板未完全洗干净；
2.被测样品本身就是随时间变化而变化；
第四、不正常显示数值：
1.内部数据连接线没有连接好；
2.仪器故障需检修；
测试前应确保主机至少已经预热30分钟，即在正式测试前先将主机打开30分钟，等表面张力仪测量系统稳定后即可使用。

【注意事项】
1. 砝码应轻拿轻放。

2. 实验前仪器开机预热 15分钟；依次用 N a OH 溶液、清水、纯净水清洗玻璃器皿和吊环。

3. 玻璃器皿和吊环经过洁净处理后，不能再用手接触，亦不能用手触及液体。

4. 对传感器定标时应先调零，待电压表输出稳定后再读数。

5. 吊环保持水平，缓慢旋转升降台，避免水晃动，准确读取U 1 、U 2 。

6. 实验结束后擦干、包好吊环，旋好传感器帽盖
2. 分析吊环即将拉断液面前的一瞬间数字电压表读数值由大变小的原因？
3. 对实验的系统误差和随机误差进行分析，提出减小误差改进实验的方法措施。

如果室温不稳定，对表面张力的测定是否有影响？。