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溶液表面張力測定經(jīng)典方法——?最大氣泡壓力法改進方案
來源:大學化學 瀏覽 2423 次 發(fā)布時間:2023-05-29
最大氣泡壓力法是大學物理化學實驗中測定溶液表面張力的一個經(jīng)典方法。由于最大泡壓法測定溶液表面張力實驗裝置較為簡單,也易于理解其原理,且不用測定液體密度ρ和接觸角θ,因而成為測定溶液表面張力的一個基本物理化學實驗。下面介紹實驗存在問題與改進方法。
1.1主要儀器與試劑
主要儀器:DP-AW-I型表面張力實驗裝置,南京桑力電子設備廠;CH1006型超級恒溫槽,上海恒平科技儀器有限公司。
主要試劑:正丁醇,無水乙醇,均為分析純,天津光復試劑有限公司。
1.2存在問題
實驗改進主要以濃度、溫度、物質(zhì)等分別作為變量,進行正交實驗,從而得到較為符合常理的實驗結果。導致實驗存在較大偏差的原因可能如下:
(1)在低濃度下,偏差可能來自于體積小時的量取誤差;在高濃度時,誤差則可能是來源于實驗是以易揮發(fā)的乙醇及正丁醇為研究對象,濃度增大,溶液的揮發(fā)性增大;最后,在配制溶液時,溫度不可能完全一樣,導致試劑密度變化,因而帶來誤差。
(2)實驗所用的樣品管為套管試管,內(nèi)管放置待測液,外管則是由橡膠管而來的恒溫水,用于營造恒溫環(huán)境。一般情況下為保證實驗儀器的穩(wěn)定及整潔,恒溫水槽及樣品管距離較遠,橡膠管較長,恒溫水到外管時水溫有微小變化,從而造成實驗誤差。
1.3改進
(1)濃度:為保證濃度的準確:①由于待測溶液濃度極稀,可采用等體積滴定方法;②每測完一組都洗凈毛細管,再用待測液潤洗吹干后進行測定;③先配制一系列標準溶液,精準測定其折光率后得出工作曲線,再由此確定實驗溶液濃度。本實驗選擇配制一系列濃度溶液,在每次實驗時,都進行潤洗操作,減小由于濃度的不準確而帶來的誤差。
(2)溫度:溫度是實驗結果是否準確的關鍵影響因素。改進溫度的方法有:①將待測液置于支管燒瓶內(nèi),再將支管燒瓶直接置于恒溫水浴槽內(nèi);②盡量縮短橡膠管長度或選擇保溫性較好的橡膠管。本實驗采取了保溫性較好的橡膠管,并設置了25°C和30°C兩個溫度,有效降低了結果的偶然性。裝置如圖1所示。
圖1表面張力實驗裝置圖
(3)物質(zhì):本實驗采用了正丁醇和乙醇為實驗對象,進行多次實驗,降低了實驗結果的偶然性。正丁醇和乙醇屬于短鏈烷基醇類(碳鏈長度小于8),隨著濃度的增加,表面張力下降,但不呈完美的線性關系。且在接近溶解度時,由于其密度小于水,達不到完全溶解,造成測量失準,因此對高濃度的溶液存在測量偏差。
(5)其他:①將表面張力儀樣品管所連接的毛細管外部加設一個可旋動的活塞,可以通過旋轉毛細管外部的旋鈕來調(diào)節(jié)毛細管高度,進而靈活方便地調(diào)節(jié)毛細管與液面的相切;②將橡膠塞改為磨口玻璃塞,保證密封性,且可以使毛細管與液面保持垂直,從而減少用橡膠塞固定毛細管所引起的誤差。