物理化学实验下 下载本文

将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净,再顺次用自来水和蒸馏水漂洗,烘干后按图6-3安装好。

将水注入抽气管A中。在C管中用移液管注入50mL蒸馏水,调节液面,使之恰好与细口管尖端相切。再打开活塞B,这时管A中水流出,使体系内的压力降低,当压力计中液面指示出若干厘米的压差时,关闭活塞B,停止抽气。若2min~3min内,压力计液面高度差不变,则说明体系不漏气,可以进行实验。

3 仪器常数的测量

打开活塞B对体系抽气,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为5s~10s。若形成时间太短,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。当气泡刚脱离管端的一瞬间,压力计中液面差达到最大值,记录压力计两边最高和最低读数,连续读取三次,取其平均值(测定结果记入表6-1中) 。再由手册中,查出实验温度时,水的表面张力σ,则可计算出仪器常数 K:

(11)

4 不同浓度溶液表面张力的测定

在上述体系中,先用少量待测浓度的正丁醇溶液润洗两遍c管,用移液管移入该浓度的待测正丁醇溶液,用吸耳球打气数次(注意打气时,务必使体系成为敞开体系。否则,压力计中的液体将会被吹出),使溶液浓度均匀,然后调节液面与毛细管端相切,用测定仪器常数的方法测定压力计的压力差。然后依次测量其它浓度的正丁醇溶液,每一次都要记录压力计两边最高和最低读数,连续读取三次,取其平均值,测定一个压力差Δh最大(测定结果记入表6-1中)。

表6-1

恒温槽温度 ℃,大气压力 kPa c/ -1mol·L 蒸馏水 0.02 U形压力计读数/cm 左 右 ―――― ―――― Δhmax 表面张力吸附量Γ -1 -2/ mol·m Δhmax平均 σ/ N·mc/Γ

17

0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.16 0.20 0.24 五、数据处理

1 仪器常数K的确定:根据测得的标准物质水的Δhmax和从附录表查得的该温度下水的

-1

表面张力σ= N·m,由公式(11)计算仪器常数K。

2 正丁醇溶液表面张力的计算:

根据测得的数据,用公式(10)计算不同浓度的正丁醇溶液的表面张力σ,把计算结果填入表6-1中。

3 绘制正丁醇溶液的表面张力σ和浓度c的关系曲线。

18

σ -1N·m -1 c/ mol·L4 利用切线法确定一系列不同浓度下的吸附量Γ,记入上表6-1中。 5 利用得到的吸附量和浓度数据,以c /Γ对c作图。

C /Γ

C (mol/L)

由式(5)

(5)

知:以C/Г对C作图,得一直线,该直线的斜率为1/Г∞,从直线的斜率可求饱和吸附量Г∞:

Г∞ =

19

6 正丁醇分子截面积的计算:根据得到的Г∞,可计算正丁醇分子的截面积为:

A∞= 1 /Г∞L = (L为阿佛伽德罗常数)

六、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。

七、思考题

1.毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切?否则对实验有何影响?

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,对实验结果有无影响?

20