您好, 歡迎來(lái)到化工儀器網(wǎng)
會(huì)員.png)
15
Z大汽泡法測(cè)試表面張力詳細(xì)步驟
處于液體表面的分子，由于受到不平衡的力的作用而具有表面張力。它的定義是在表面上垂直作用于單位長(zhǎng)度上使表面積收縮的力，它的單位是mN·m－1。
表面張力的測(cè)定方法很多，本實(shí)驗(yàn)采用大氣泡壓力法．圖1是大氣泡壓力法測(cè)表面張力的裝置示意圖．將毛細(xì)管的端面與液面相切，液面即沿毛細(xì)管上升，打開抽氣瓶的活塞，讓水緩慢地滴下，使毛細(xì)管內(nèi)溶液受到的壓力比樣品管中液面上來(lái)得大．當(dāng)此壓力差在毛細(xì)管端面上產(chǎn)生的作用力稍大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，毛細(xì)管口的氣泡即被壓出，壓差的大值可以從數(shù)字壓力計(jì)上讀出。
氣泡從毛細(xì)管口壓出時(shí)受到的壓力為ΔP， ΔP=
gΔh I—8.5
式中：Δh——壓力計(jì)兩臂的讀值差;
g——重力加速度；
ρ——壓力計(jì)內(nèi)液體的密度，
同時(shí)根據(jù)附加壓力計(jì)算公式 ΔP=
I—8.6
式中：σ——表面張力；
r ——毛細(xì)管半徑，
所以 
整理得 
I—8.7
對(duì)于同一支毛細(xì)管來(lái)說，式中K值為一常數(shù)，稱為毛細(xì)管常數(shù)，因此只要用表面張力已知的液體為標(biāo)準(zhǔn)．即可求得其它液體的表面張力．（本實(shí)驗(yàn)是用20℃σ水=72.75×10-3N/m）
2.實(shí)驗(yàn)部分
2.1儀器與試劑
大氣泡壓力法表面張力測(cè)定儀一套，超級(jí)恒溫水浴一臺(tái)，乙醇（AR.），環(huán)乙烷（AR.）
毛細(xì)管升高法測(cè)表面張力裝置一套，拉片法測(cè)定表面張力裝置一套。
2.2實(shí)驗(yàn)步驟
2.2.1儀器常數(shù)測(cè)定
（1）超級(jí)恒溫水浴外循環(huán)水管與樣品管夾套相連，控制溫度為20℃．
（2）洗凈表面張力儀的各個(gè)部件，按圖裝好，樣品管內(nèi)裝入蒸餾水，通過液面調(diào)節(jié)閥 使樣品管的液面正好與毛細(xì)管端面相切．安裝時(shí)注意毛細(xì)管務(wù)必與液面相垂直．
（3）測(cè)定開始時(shí)，打開滴液漏斗活塞進(jìn)行緩慢抽氣，使氣泡從毛細(xì)管口逸出，調(diào)節(jié)氣泡逸出速度以5～10秒一個(gè)為宜，讀出壓力計(jì)示數(shù)，重復(fù)讀三次，取其平均值．
2.2.2待測(cè)樣品表面張力的測(cè)定
（1）加入適量的樣品于樣品管中，用吸耳球打氣的辦法用待測(cè)樣品洗毛細(xì)管使毛細(xì)管中溶液與樣品管中的濃度一致．
（2）按測(cè)定儀器常數(shù)時(shí)的操作步驟，分別測(cè)定乙醇溶液和環(huán)乙烷的ΔP值．
2.2.3
實(shí)驗(yàn)完后關(guān)閉超級(jí)恒溫水浴，用蒸餾水洗凈儀器，樣品管中裝好蒸餾水．并將毛細(xì)管浸入水中保存．
2.3數(shù)據(jù)記錄和處理：
2.3.1 大氣泡壓力法測(cè)定表面張力數(shù)據(jù)處理：
| | P1（mmH2O） | P2（mmH2O） | P3（mmH2O） | P均（mmH2O） | T×10-3N·m-1 |
| 水 | 85.7 | 85.4 | 85.1 | 85.40 | 72.75 |
| 乙醇 | 32.2 | 32.2 | 32.3 | 32.23 | 27.46 |
| 正丁醇 | 29.5 | 29.4 | 29.4 | 29.43 | 25.07 |
實(shí)驗(yàn)在20℃的超級(jí)恒溫水浴進(jìn)行：
根據(jù)1-8.7式：
由于水的表面張力已知：
表面張力系數(shù)T=72.75×10-3N·m-1
T乙醇 ＝P均（乙醇）/P均（水）*T＝27.46×10-3N·m-1
T正丁醇＝P均（正丁醇）/P均（水）*T＝25.07×10-3N·m-1
2.3.1 毛細(xì)管升高法
| 樣品 | 升高高度（cm） | 平均升高高度 （cm） | 表面張力系數(shù) （×10-3N·m-1） | ||
| 1 | 2 | 3 | |||
| 水 | 2.2 | 2.2 | 2.3 | 2.23 | 72.75 |
| 乙醇 | 0.9 | 0.8 | 0.8 | 0.833 | 21.50 |
| 正丁醇 | 0.7 | 0.7 | 0.6 | 0.667 | 17.68 |
查表得到水在20℃下
表面張力系數(shù)T=72.75×10-3N·m-1
密度ρ=0.99823×103kg·m-3
重力加速度g=9.81m·s-2
根據(jù)式:
T=0.5ρgr（h1+r/3）
查表得到乙醇在20℃的密度ρ=0.78945×103kg·m-3
乙醇在20℃的表面張力系數(shù)T=21.50×10-3N·m-1
正丁醇在℃的密度ρ=0.81090×103kg·m-3
得到正丁醇在20℃的表面張力系數(shù)T=17.68×10-3N·m-1
2.3.3拉片法
所用的片面積：3.42cm*1.40cm
| | F1 | F2 | F3 | F均 | T |
| 水 | 0.484 | 0.4862 | 0.489 | 0.4864 | 72.75 |
| 乙醇 | 0.1583 | 0.1592 | 0.1612 | 0.1596 | 23.87 |
| 正丁醇 | 0.1744 | 0.1749 | 0.1757 | 0.1750 | 26.17 |
3.結(jié)果與討論
3.1 乙醇的表面張力系數(shù)理論值T=22.32×10-3N·m-1，正丁醇的表面張力系數(shù)T=24.60×10-3N·m-1，從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，大氣泡壓力法測(cè)定的表面張力與文獻(xiàn)值有比較大的差距。造成的原因可能有毛細(xì)管沒有與液面相切，放置時(shí)沒有垂直液面，導(dǎo)致形成的氣泡壓力不穩(wěn)定無(wú)法穩(wěn)定測(cè)量。另外實(shí)驗(yàn)測(cè)試的數(shù)據(jù)只有一組，偶然性質(zhì)太大，沒有更多的數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行對(duì)比，令我們無(wú)法判斷實(shí)驗(yàn)是否正常進(jìn)行。
3.2 毛細(xì)管升高法測(cè)量法的理論上的精度比較高，但在本次實(shí)驗(yàn)并未表現(xiàn)其性。主要原因是沒有讀取毛細(xì)管升高高度的相應(yīng)的儀器，導(dǎo)致人為的讀數(shù)誤差極大的影響了測(cè)量值。
3.3 拉片法測(cè)量值是符合理論值，但是實(shí)驗(yàn)的偶然性太大，個(gè)人的操作好壞直接影響測(cè)量值，實(shí)驗(yàn)的重現(xiàn)性差。
3.4 實(shí)驗(yàn)中為了更好的進(jìn)行比較忽略了溫度的影響，統(tǒng)一使用20攝氏度下的物質(zhì)各項(xiàng)數(shù)值，可能與實(shí)驗(yàn)的實(shí)測(cè)值有一定的偏差。
4.參考文獻(xiàn)
[1][蘇]N C 拉甫羅夫主編.膠體化學(xué)實(shí)驗(yàn).趙振國(guó)譯，徐克敏校.北京:高等教育出版社，1992.19~20
[2]清華大學(xué)化學(xué)系物理化學(xué)編寫組.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn).北京:清華大學(xué)出版社，1991.287
[3]武漢大學(xué)化學(xué)與分子科學(xué)學(xué)院編.物理化學(xué)實(shí)驗(yàn).武漢大學(xué)出版社,2002
[4]汪存信,宋昭華,屈松生.物理化學(xué).武漢大學(xué)出版社,1997