液体表面张力的测定实验报告

液体表面张力的测定实验报告
指导老师：
实验时间：
姓名：
专业：无机
学号：
实验目的
1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。

2、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。

实验原理
液体表面缩小是一个自发过程，欲使液体产生新的表面∆A，就需要对其做功，其大小与∆A有关
-W,=σ∆A
σ为表面张力，是作用在界面上每单位长度边缘上的力。

表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。

在指定的温度和压力下，稀溶液中，溶质在表层中的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附等温式
Γ=−c
RT (dσdc
)T
能使溶剂表面张力显著降低的物质称为表面活性剂，他们在溶液表面的排列情况，决定于它在液层中的浓度。

随着表面活性物质的分子在界面上排列愈加紧密，此界面的表面张力逐渐减小。

恒温下绘制曲线σ=f(c),利用图解法进行计算，以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，则有
(dσdc )T=-Z
c
Z=-c(dσ
dc
)T Γ=−c
RT
(dσ
dc
)T=Z
RT
2、最大泡压法测定表面张力
将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，会产生压力差∆P，液
面沿毛细管上升。

打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内液面受到一个使待测液面上升的压力，当次压力差P大气- P系统在毛细管端面上产生的作用力稍大于∆P时，气泡就从毛细管口脱出。

此时
⁄
∆P=2σR
本实验采用压气鼓泡法鼓泡。

当曲率半径R和毛细管半径r相等时，曲率半径达最小值，最大附加压力为：
=2σr⁄
∆P
最大
为一常数，用k表示。

则有
对于同一毛细管，其r
2
σ=k ∆P
最大
k值可由实验测得 k= k(水) ∆P
（水）
最大
仪器与试剂
表面张力教学实验仪（DMPY-2C）1台、表面张力管1支、鼓泡毛细管1支、滴液漏斗1个、10ml移液管1支、5ml刻度移液管1支、250ml容量瓶1个、50ml容量瓶9个、50ml碱式滴定管1支、洗耳球1个、恒温水浴1套
正丁醇、铬酸洗液、蒸馏水
实验步骤
1、用铬酸洗液清洗毛细管和玻璃仪器，记录实验室温度。

2、打开表面张力教学实验仪器电源开关，预热10min.
3、将表面张力教学实验仪器与大气相通，清零。

4、将水作为标准物质测定室温下的仪器常数k。

（1）在表面张力管中注入适量蒸馏水，调节液面，使毛细管下
端恰好与液面相切，按要求将实验仪器连接好，并在滴液漏斗中加入约三分之二体积的自来水
（2）调节滴液漏斗的旋塞，使气泡经毛细管缓慢均匀的向液体中鼓泡，鼓泡速度控制在15-20个/分钟，且气泡一个一个的间断。

逸出。

这时，读取表面张力教学仪所显示的压差的最大值∆P
最大
5、配制一系列正丁醇水溶液。

在250ml的容量瓶中装少量水，取11.44ml正丁醇放入容量瓶，加水至250ml，摇匀，定容。

分别用碱式滴定管滴取 2 ml、4 ml、6 ml、8 ml、10 ml、12 ml、16 ml、20 ml、24 ml的正丁醇水溶液于50 ml的容量瓶，加水至50 ml，摇匀定容，此时的正丁醇水溶液的浓度分别依次为0.02molL-1、0.04molL-1、0.06molL-1、0.08molL-1、0.10molL-1、0.12molL-1、0.16molL-1、0.20molL-1、0.24molL-1。

6、用少量待测溶液淌洗支管试管及毛细管。

将上述步骤4中的蒸馏水依次换成不同浓度的正丁醇水溶液。

7、再记录一次室温，与第一次记录的室温取平均值，作为实验室温。

注意事项
1、在整个实验过程中所用毛细管必须干净，并保持垂直，其管口应平整且刚好与液面相切。

2、读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。

3、测完一个样品后，要先将系统排空再换用下一个溶液进行测定。

4、要注意系统的气密性，尤其是各部件的接口处不得漏气，否则实验失败。

数据处理
原始数据记录：
△P 水 =576pa T=23.1℃
数据处理：
1、在23℃时，水的表面张力σ=72.28mN/m ∴R =
2σ水△P 水
=0.2510
2、作σ-c 的图像可得下图：
3、作Г-c 的图像如下：
4、作C/Г-C的图像求Г∞的值
=9.79×10−6mol/m2
∴∞Г∞=1
102188
上式为正丁醇水溶液的饱和吸附量。

思考题
1、毛细管尖端为何必须调节得恰好与液面相切？
答：如果液面是弯曲，其表面的作用力不是水平的，将有一个合力，当液面为凸时，合力指向液体内部，当液面为凹时，合力指向液体外
部，这就是附加压力的来源。

由于附加压力而引起的液面与管外液面有高度差的现象称为毛细管现象。

2、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差?如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有何影响?
答：因为随着气泡的形成，曲率半径逐渐由大变小又变大，当曲率半径等于毛细管半径时，气泡呈半球形，气泡曲率半径最小，△P最大；如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，即气泡形成时间太短，则吸附平衡就来不及在气泡表面建立起来，测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。