氣泡最大壓力法測(cè)定正丁酸水溶液表面吸附量的研究

◆魏立巖

(衡水學(xué)院分院)

表面現(xiàn)象是任何兩相接觸面上都能發(fā)生的普遍現(xiàn)象，溶液表面吸附量通常是由表面張力的測(cè)定結(jié)果來推算。1878年，Gibbs用熱力學(xué)方法導(dǎo)出的表面張力、溶液內(nèi)部濃度和表面吸附量三者的關(guān)系，是這種計(jì)算的基礎(chǔ)。本文通過對(duì)各種方法的比較，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的實(shí)際情況，通過對(duì)大量此類實(shí)驗(yàn)的參閱，選擇氣泡最大壓力法來測(cè)定溶液的表面張力，得到了較好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

一、實(shí)驗(yàn)部分

實(shí)驗(yàn)理論:液體表面吸附量的測(cè)定，對(duì)于了解物質(zhì)體系的性質(zhì)、溶液的表層結(jié)構(gòu)、分子間相互作用(特別是表面分子的相互作用)提供了一種實(shí)用的方法;同時(shí)還可用來了解潤(rùn)濕、去污、懸浮力等問題。由于液體表面具有與體相的不可分離性，其吸附現(xiàn)象既難于觀察又難于測(cè)量，故測(cè)定液體的表面吸附量一般通過測(cè)定液體的表面張力來實(shí)現(xiàn)。在定溫、定壓條件下，純?nèi)軇┑谋砻鎻埩κ嵌ㄖ怠．?dāng)向液體中加入溶質(zhì)時(shí)，液體的表面張力將動(dòng)調(diào)節(jié)溶質(zhì)在表面層的濃度來促使系統(tǒng)自由能降低。目前，常用的測(cè)定液體表面張力的方法有毛細(xì)升高法、脫環(huán)法、懸滴法、氣泡最大壓力法等。本實(shí)驗(yàn)采用氣泡最大壓力法測(cè)定正丁酸水溶液的表面張力，進(jìn)而計(jì)算正丁酸表面吸附量以及飽和吸附時(shí)單個(gè)正丁酸分子在表面上所占的面積。

二、實(shí)驗(yàn)過程

實(shí)驗(yàn)溫度:25．02℃

1．配制 0．02，0．04，0．06，0．08，0．10，0．20，0．30，0．40 mol L-1正丁酸待測(cè)液，分別測(cè)定它們的表面張力

?

2．配制 0．20，0．40，0．60，0．80，1．00 molL-1的標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別測(cè)定待測(cè)液、蒸餾水和標(biāo)準(zhǔn)溶液在實(shí)驗(yàn)溫度下的折光率，作標(biāo)準(zhǔn)曲線，查出待測(cè)液的較準(zhǔn)確的濃度值。

?

3．作σ__C2曲線，在曲線上任選五個(gè)點(diǎn)，并查出相應(yīng)濃度值，計(jì)算其對(duì)應(yīng)的Z值、Г值和C/Г值。

4．作C3/Γ__C3圖，由其斜率求Γ∞，并計(jì)算單個(gè)分子在表面積上所占面積q值。

圖中直線斜率為2．1×105，由此可知 Γ∞=1/2．1×105=4．728×10-6，q=1/(Γ∞NA)=3．5 ×10-19m2

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

由實(shí)驗(yàn)求得q=3．5×10-19m2;查得文獻(xiàn)值q=3．6×10-19m2

二者比較接近。

［1］武漢大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院．物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］．武漢大學(xué)出版社，2002．

［2］上海師范大學(xué)．物理化學(xué)［M］．北京:高等教育出版社，2001．

［3］東北師范大學(xué)．物化實(shí)驗(yàn)［M］．北京:高等教育出版社，2000．

［4］沈鐘，王果庭．膠體與表面化學(xué)［M］．化學(xué)工業(yè)出版社，1997，9．

［5］侯萬國(guó)，孫德軍，張春光．應(yīng)用膠體化學(xué)［M］．科學(xué)出版社，1998，11．

［6］古鳳才，肖衍繁．基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)教程［M］．科學(xué)出版社，2000，9．

［7］蔡炳新，陳貽文．基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)［M］．科學(xué)出版社，2001，8．