1、 溶液中的吸附作用和表面张力的测定PB09206108 倪宇飞 1Abstract:This Experiment is designed to measure the surface tension of a series of butyl alcohol solutions with different concentration by maximum bubble pressure method. The molecular section area of butyl alcohol can be calculated with the help of Langmuir isothema
2、l equation.关键词：溶液中的吸附作用 最大气泡压力法 表面张力的测定1、前言表面活性剂在催化、去污、乳化、润湿、起泡以及选矿等工业及日常生活中应用极其广泛，研究这些物质的表面效应具有十分重要的应用价值。表面张力是重要的物理化学参数，是研究表面压、表面吸附量、分子横截面积等表面效应的基础。关于表面张力的测定，常见的方法有毛细上升法，环法，吊片法，最大气泡压力法等方法，其中最大泡压法对仪器的要求比较低，精度相对对较高，是测量液体表面张力的一种常见方法。 12、实验部分1.毛细管常数的测定 .按照实验装置示意图，将清洗干净的仪器连接组装好，打开恒温水浴（万和HK-2A 超级恒温槽）使仪器稳
3、定在 25oC 的状态。取一支毛细管，检查确认没有破损后用铬酸洗液和蒸馏水反复清洗。毛细管洁净与否将是本实验能否成功的关键。如果毛细管没有清洗干净将导致实验中无法形成均匀稳定的气泡，影1 中国科学技术大学 化学物理系 15855175719响最终的实验结果。向洗净的分液漏斗中注入适量的蒸馏水，打开数字式微压差测量仪（DMP-2B ） ，对压强进行校零，将装有毛细管的橡胶塞安装到分液漏斗上，且保证体系有良好的气密性。打开分液漏斗的活塞，使漏斗内的液面下降至恰好与毛细管口相切，此时压差计的示数为负值或为在零附近的正值，压差计实数过大的话说明体系的密封性存在问题。打开蠕动泵（Prefluid BT
4、50b ） ，长按快进按钮直到出现气泡为止，调整泵的转速使得出泡速度稳定在每 5 秒出一个气泡左右。由于理想的出泡状态很难维持，因此在稳定后尽快打开工作站上的记录软件对实验数据进行记录和保存。可以看出纯水条件下的 P 最大 =782Pa，实验中的压差计给出的数据是压强差，由公式 P 最大 P 系统 P 大气压 h g可以将压强值转化为高度差h 。 根据手册查得 25oC 时水的 =71.9710 -3N*m-1水的密度 =997kg*m -3，重力加速度 g=9.8kg*m/s2。782pa 换算为高度差h=P 最大 /（ g）=0.0800m可以求得毛细管常数 K=/ h =71.9710-
5、3/0.0800=0.8996N*m-2可以看到毛细管常数的单位与压强单位相同，这与量纲分析法得出的结论相同。2.不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定用 2ml 移液管分别移取0.40ml、0.80ml、1.20ml、1.60ml、2.00ml、2.40ml、2.80ml 正丁醇到 100ml容量瓶中，然后稀释到刻度。按照实验 1 中的方法测量不同溶液的表面张力，这里需要用到上一个实验中测出的毛细管常数 K。测量时按照从稀到浓的顺序，每次测量前必须用蒸馏水和待测溶液将分页漏斗和毛细管润洗干净。为了排除温度变化对本实验结果的影响，更换溶液后要等体系温度稳定至水浴设定的温度后再进行测量。三、实验数据
6、与结果讨论正丁醇的相对分子质量为 74.12，相对密度（20，4）为 0.8098。室温接近20oC，密度近似使用该温度下的参考值。0.40ml 正丁醇 0.80ml 正丁醇1.20ml 正丁醇 1.60ml 正丁醇 2.00ml 正丁醇 2.40ml 正丁醇2.80ml 正丁醇利用测出的数据点作出 -C 关系图，并利用多项式拟合给出二者的拟合公式，对公式求一次微分得到各出的斜率，即 值。使用的拟合为二次拟合 2，相)(dc关系数在 0.999 以上。-C 多项式拟合关系图最终拟合的结果为：20.149.7036cc直接对公式进行微分，则有()0.1842.09cc每一点的)值求出后，带入 即
7、可求出对应浓度下的吸附量。RTdc()随浓度 c 变化关系图()吸附量 与浓度 c 之间的关系图实验结果如下容量瓶编号 1 2 3 4 5 6 7正丁醇用量 ml 0.40 0.80 1.20 1.60 2.00 2.40 2.80溶液浓度 moldm-3 0.066640.1333 0.1999 0.2666 0.3332 0.3998 0.4665最大压差读数 Pa 691 631 579 532 494 465 453正丁醇水溶液的 0.063620.058100.053310.048980.045480.042810.04171正丁醇水溶液的 )(dc-0.08281-0.07737-
8、0.06842-0.05874-0.04632-0.02829-0.01649正丁醇水溶液的 2.26E-64.23E-65.61E-66.43E-66.34E-64.64E-63.16E-6正丁醇水溶液的 c29416 31485 35603 41470 52590 86108 147726以 c 作图，由直线斜率求出 ，由公式1CK斜率的倒数即为 的值，直线截距的倒数为 。分子截面积计算公式 01SNc 关系线性拟合图从这张图中可以看出，后三个点已经明显偏离了线性范围，尝试去掉最后三个点进行拟合，但是数据点过少会影响到实验结果的可信度，因此也保留了只去掉后两个点得到的结果。5 点拟合的相关
9、系数 R5 为 0.95668，4 点拟合的相关系数 R4 为 0.97848，相差较大，在要求精度高的场合可以使用 4 点拟合，而要求结果在较大的浓度范围内成立时，可以采用 5 点拟合的结果。最终的计算结果如下表所示拟合斜率 拟合截距 0S/m-24 点拟合 60440.06508 24424.18826 1.65453E-5 1.74839E-295 点拟合 84530.51528 21213.31314 1.18300E-5 1.96512E-29可以看到两个拟合结果的斜率相差 28%左右，可以说这是本实验中比较失败的地方，也就是说高浓度溶液时气泡并不是完全稳定匀速地冒出，导致最大泡压的测量出现了较大的偏差。参考文献1 物理化学 下册（第五版） 高等教育出版社 2 最大泡压法测溶液表面张力实验数据的计算机处理 王瑞芳 华南农业大学学报 VOI.22，NO.2 Apr. 2001
