最大气泡法测表面张力.doc

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1、液体的表面张力的一些影响因素：液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。液体的表面张力与液体的纯度有关。在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。附加压力与表面张力的关系用拉普拉斯方程表示：（表面张力的公式）式中σ为表面张力，R为弯曲表面的曲率半径，该公式是拉普拉斯方程的特殊式，适用于当弯曲表面刚好为半球形的情况。毛细现象：l毛细现象则是弯曲液面下具有附加压力的直接结果。假设溶液在毛细管表面完全润湿，且液面为半球形，则由拉

2、普拉斯方程以及毛细管中升高（或降低）的液柱高度所产生的压力DP=rgh，通过测量液柱高度即可求出液体的表面张力。l这就是毛细管上升法测定溶液表面张力的原理。l此方法要求管壁能被液体完全润湿，且液面呈半球形。实际上，最大泡压法测定溶液的表面张力是毛细管上升法的一个逆过程。其装置图如图所示，将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与液面相切，由于毛细现象液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，系统减压，毛细管内液面上受到一个比表面张力仪瓶中液面上（即系统）大的压力，当此压力差——附加压力(Δp＝p大气－p系统)在毛细管端面上产生的作

3、用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为拉普拉斯公式：在定温下纯液体的表面张力为定值，只能依靠缩小表面积来降低自身的能量。而对于溶液，既可以改变其表面张力，也可以减小其面积来降低溶液表面的能量。通常以降低溶液表面张力的方法来降低溶液表面的能量。表面张力与浓度的关系：以表面张力对浓度作图，可得到σ-C曲线。开始时σ随浓度增加而迅速下降，以后的变化比较缓慢。在σ-C曲线上任选一点a作切线，得到在该浓度点的斜率经，代入吉布斯吸附等温式，得到该浓度时的表面超量（吸附量），同理

4、，可以得到其他浓度下对应的表面吸附量，以不同的浓度对其相应的Г可作出曲线，Г＝f（C)称为吸附等温线。图17-6表面张力和浓度关系仪器常数的测量：打开抽气瓶活塞，调节抽气速度，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，且每个气泡形成的时间约为5～10s。当气泡刚脱离管端的一瞬间，压差计显示最大压差时，记录最大压力差，连续读取三次，取其平均值。再由手册中，查出实验温度时，水的表面张力σ，则仪器常数我们也可以这样，通过得到仪器常数，测量其他介质的表面张力。由手册查出或由下式计算出纯水在实验温度下的σ，求出仪器常数k。lnσt(N·m-1)=-2.5818-1.8

5、12×10-1t-7.037×10-6t2(t=0~40℃)附录:不同温度下水的表面张力t/℃103×σ/(N·m-1)t/℃103×σ/(N·m-1)t/℃103×σ/(N·m-1)t/℃103×σ/(N·m-1)051011121314151675.6474.9274.2274.0773.9373.7873.6473.5973.3417181920212223242573.1973.0572.9072.7572.5972.4472.2872.1371.9726272829303540455071.8271.6671.5071.3571.187

6、0.3869.5668.7467.916070809010011012013066.1864.4262.6160.7558.8556.8954.8952.84摘自：JohnADean.Lange’sHandbookofChemistry.NewYork:McGraw-HillBookCompanyInc,1973.10～265【注意事项】1.仪器系统不能漏气。2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。3.读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。最大气泡法测表面张力的优缺点：最大气泡法具有装置简单、操作容易、测定迅

7、速等优点，但其最大缺点是测量精度不够理想，是一个动态的测定方法。不过，最大气泡法已被成功应用于一些粘度较大的液体、熔盐等体系的表面张力的测定。这是其它方法不能代替的。实验评注与拓展:本实验成功的关键：仪器系统不能漏气；所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切；读取压差计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差；气泡逸出速度不能过快。常见问题的讨论:1．在测量中，如果抽气速率过快，对测量结果有何影响？答：若抽气速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定；亦使U型压力计中的酒精所处的位置相对不稳定，来回速度跳动，致使读数不稳定，不易观

8、察出其最高点而起到较大的误差。2．如果将毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗？为什么？答：不行。如果将毛细管末端插入到溶液内部，毛细管内