水+醇二元體系表面性質(zhì)研究【畢業(yè)設(shè)計(jì)】

1、<p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　?。?0 屆）</b></p><p>　　水+醇二元體系表面性質(zhì)研究</p><p>　　所在學(xué)院 </p><p>　　專業(yè)班級(jí) 化學(xué)工程與工藝

2、 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p>　　摘要: 采用自動(dòng)界面張力儀分別測(cè)定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水

3、成的四個(gè)二元體系在298.15K，303.15K，308.15K三種溫度下的表面張力分析并計(jì)算了這四個(gè)二元體系在上述三個(gè)溫度下的過(guò)量表面張力，進(jìn)行了不同溫度下的作圖對(duì)比。從分子相互作用角度討論了這些二元體系表面性質(zhì)的變化規(guī)律。</p><p>　　關(guān)鍵詞:二元體系；表面張力。</p><p>　　Abstract: The automatic determination of interf

4、acial tension apparatus were methanol, ethanol, propanol, isopropyl alcohol and water into the four binary systems 298.15K, 303.15K, 308.15K three temperatures, and calculated the surface tension of this Four binary syst

5、ems over the three temperatures the surface tension, were compared under different temperature mapping. Discussed in terms of molecular interactions of these surface properties of binary systems were studied. Keyword

6、s: component </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要2</b></p><p><b>　　緒論5</b></p><p>　　1.1 表面張力的介紹5</p><p>　　1.2 選題的背

7、景與意義5</p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器6</p><p>　　2.11實(shí)驗(yàn)試劑6</p><p>　　2.1.2儀器及玻璃器皿6</p><p>　　2.2 溶液的配制6</p><p>　　2.2.2乙醇溶液7</p><p>　　2.2.3 正丙醇溶液

8、8</p><p><b>　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p><b>　　9</b></p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法9</p><p>　　2.4.1 實(shí)驗(yàn)儀器-自動(dòng)界面張力儀9</p><p>　　2.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟9</p>

9、;<p>　　3 結(jié)果與分析10</p><p>　　3.1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)10</p><p>　　3.1.1 表面張力的測(cè)定10</p><p>　　3.2 結(jié)果與討論14</p><p><b>　　結(jié)論15</b></p><p>　　致 謝錯(cuò)誤!未定義書簽。

10、</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)16</b></p><p><b>　　緒論</b></p><p>　　1.1 表面張力的介紹</p><p>　　液體表面層由于分子引力不均衡而產(chǎn)生的沿表面作用于任一界線上的張力。通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在

11、水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為0，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力。表面張力是液體重要的物理性質(zhì)參數(shù)，是影響各種化學(xué)反應(yīng)和生物反應(yīng)的關(guān)鍵因素之一，也是化學(xué)工程計(jì)算中必不可少的基礎(chǔ)物性參數(shù)。表面張力無(wú)法直接通過(guò)熱力學(xué)微分關(guān)系式從狀態(tài)方程導(dǎo)出，精確可靠的

12、表面張力實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)只能通過(guò)精密測(cè)量得到[3]。</p><p>　　表面張力的測(cè)定方法分靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。靜態(tài)法主要有毛細(xì)管上升法、最大氣泡壓力法、DuNouy吊環(huán)法、Wilhelmy吊片法、滴重法和滴體積法等；動(dòng)態(tài)法有旋滴法、震蕩射流法和懸滴法等。</p><p>　　1.2 選題的背景與意義</p><p>　　表面張力是重要的熱物性參數(shù)之一，與諸多工業(yè)領(lǐng)域密切相關(guān)

13、，如礦物浮選、化工生產(chǎn)、食品藥品加工、制冷工程等；目前已有多種計(jì)算表面張力的理論方法，其中密度梯度理論考慮了流體界面密度的梯度變化以及分子分布的不均勻性，概念清晰簡(jiǎn)潔、計(jì)算精度高，受到了廣泛關(guān)注。醇類物質(zhì)及其混合物有著廣泛的應(yīng)用，不僅被用于制造新型替代燃料，化纖生產(chǎn)等的重要原料，由于其對(duì)有機(jī)物的優(yōu)良溶解性，也被應(yīng)用于萃取、精餾等化工過(guò)程。而含醇混合體系由于氫鍵作用均為締合體系，具有高度非理想性，因此對(duì)其熱物性的描述具有相當(dāng)難度。如何預(yù)測(cè)

14、這類特殊體系的表面張力是學(xué)者們關(guān)注的重要學(xué)術(shù)問(wèn)題之一，將密度梯度理論的擴(kuò)展到該類體系，對(duì)于完善理論方法有重要意義。</p><p>　　通常，由于環(huán)境不同，處于界面的分子與處于相本體內(nèi)的分子所受力是不同的。在水內(nèi)部的一個(gè)水分子受到周圍水分子的作用力的合力為零，但在表面的一個(gè)水分子卻不如此。因上層空間氣相分子對(duì)它的吸引力小于內(nèi)部液相分子對(duì)它的吸引力，所以該分子所受合力不等于零，其合力方向垂直指向液體內(nèi)部，結(jié)果導(dǎo)致液

15、體表面具有自動(dòng)縮小的趨勢(shì)，這種收縮力稱為表面張力。將水分散成霧滴，即擴(kuò)大其表面，有許多內(nèi)部水分子移到表面，就必須克服這種力對(duì)體系做功——表面功。顯然這樣的分散體系便儲(chǔ)存著較多的表面能。</p><p><b>　　實(shí)驗(yàn)部分</b></p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)試劑與儀器</p><p><b>　　2.11實(shí)驗(yàn)試劑</b>

16、;</p><p>　　甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇均為分析純，分別由中國(guó)杭州化學(xué)試劑有限公司，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司，浙江臨安青山化工試劑廠有限公司提供。各純物質(zhì)的部分物性見表2-1。</p><p>　　表2-1 純物質(zhì)在20℃的物性[14]</p><p><b>　　儀器及玻璃器皿</b></p><p>　　F

17、A1004型電子天平，精確度為±0.0001g；S.C.101型鼓風(fēng)電熱恒溫干燥箱；76-1A型玻璃恒溫水?。籞L-2100型自動(dòng)界面張力儀，準(zhǔn)確度為0.3mN/m；燒杯；錐形瓶；移液管；洗耳球；酒精燈。</p><p>　　2.2 溶液的配制</p><p>　　先確定實(shí)驗(yàn)所需混合溶液的體積，再估算溶液大概的質(zhì)量。計(jì)算出理論摩爾比情況下兩混合組分各自的質(zhì)量。用電子分析天平

18、稱出錐形瓶的質(zhì)量，清零（帶瓶），加入第一組分后稱重（加入組分的質(zhì)量要跟理論計(jì)算的數(shù)值相近），記錄數(shù)據(jù)A，清零（帶瓶），加入第二組分后稱重，記錄數(shù)據(jù)B。根據(jù)記錄的數(shù)據(jù)A、B及組分的摩爾質(zhì)量，可以得出所配混合溶液的實(shí)際摩爾分率，重復(fù)操作。</p><p>　　2.2.1 甲醇溶液</p><p>　　表2-2 甲醇溶液的摩爾分率</p><p><b>　

19、　乙醇溶液</b></p><p>　　表2-3 乙醇溶液的摩爾分率</p><p>　　2.2.3 正丙醇溶液</p><p>　　表2-3丙醇溶液的摩爾分率</p><p>　　2.2.4 異丙醇溶液</p><p>　　表2-4異醇溶液的摩爾分率</p><p><b

20、>　　2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容</b></p><p>　　分別測(cè)定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與蒸餾水組成的二元體系在不同的組成和溫度下的表面張力，分析并計(jì)算體系的表面性質(zhì)和過(guò)量性質(zhì)及其它相關(guān)性質(zhì)，從分子相互作用角度討論這些二元體系性質(zhì)的變化規(guī)律。</p><p>　　2.4 實(shí)驗(yàn)測(cè)定方法</p><p>　　2.4.1 實(shí)驗(yàn)儀器-自動(dòng)界面張力儀&l

21、t;/p><p>　　測(cè)量液體表面張力的方法有多種，如毛細(xì)管上升法、最大氣泡壓力法、吊環(huán)法/吊片法、滴重法/滴體積法、振蕩射流法、懸滴法[4]。吊環(huán)法具有操作簡(jiǎn)單,精度高的優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)就采取吊環(huán)法。為了方便，可以持續(xù)、自動(dòng)的測(cè)量和記錄數(shù)據(jù)，我們使用ZL-2100型自動(dòng)界面張力儀。該儀器采用了微處理機(jī)技術(shù)，大屏幕彩色LCD中文顯示及自動(dòng)打印測(cè)試結(jié)果，自動(dòng)化程度高，人機(jī)對(duì)話能力強(qiáng)。該儀器是石油、化工、電力等行業(yè)進(jìn)行表面張

22、力測(cè)量的一代新產(chǎn)品。</p><p>　　2.4.2 實(shí)驗(yàn)步驟</p><p>　　（1）配制不同組成的甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的二元體系溶液。</p><p>　　（2）對(duì)自動(dòng)界面張力儀進(jìn)行儀器校正、參數(shù)設(shè)定，要保證鉑環(huán)為圓形，并與其相連的絲保持垂直。 </p><p>　　（3）將恒溫水浴調(diào)整到規(guī)定的溫度，把裝好試樣的錐形瓶浸

23、在恒溫水浴中恒溫15分鐘，試驗(yàn)的溫度必須保持恒定到±0.1℃。</p><p>　?。?）取出錐形瓶并將試樣倒入樣品杯，根據(jù)自動(dòng)界面張力儀的提示測(cè)量表面張力，并記錄下來(lái)。</p><p>　?。?）重復(fù)上述測(cè)定至少3次。</p><p><b>　　結(jié)果與分析</b></p><p><b>　　3.

24、1 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　3.1.1 表面張力的測(cè)定 </p><p>　　根據(jù)上述方法分別測(cè)定甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇與水組成的四個(gè)二元混合溶液的表面張力。為了測(cè)定表面張力。測(cè)定數(shù)據(jù)列于表3-1~3-4并作出相應(yīng)的關(guān)系圖：圖3-1~圖3-4。</p><p>　　表3-1 甲醇（1）+水（2）二元體系的表面張力</p>

25、<p>　　圖3-1 甲醇（1）+水（2）二元體系</p><p>　　表3-2已醇（1）+水（2）二元體系的表面張力</p><p>　　圖3-2已醇（1）+水（2）二元體系</p><p>　　表3-3正丙醇（1）+水（2）二元體系的表面張力</p><p>　　圖3-3正丙醇（1）+水（2）二元體系</p>

26、<p>　　表3-4 異丙醇（1）+水（2）二元體系的表面張力 </p><p>　　圖3-4異丙醇（1）+水（2）二元體系</p><p>　　3.2 結(jié)果與討論</p><p>　?。?）實(shí)驗(yàn)所測(cè)溶液的表面張力在不同摩爾分率下與溫度的相關(guān)性不同。當(dāng)摩爾分率很低時(shí)，表面張力大小受溫度影響不大；溫度升高時(shí)，表面張力緩慢減小。當(dāng)摩爾分率增加到某個(gè)特定范圍時(shí)

27、，表面張力在某個(gè)溫度下會(huì)出現(xiàn)最小值；大于該溫度時(shí)，表面張力隨溫度升高而增大。</p><p>　?。?）在同一溫度下，四個(gè)二元體系的表面張力隨著醇的摩爾分率的增加而減小，即表面張力與摩爾分率呈負(fù)相關(guān)性，醇摩爾分率較低的溶液其表面張力較大。</p><p>　　表面張力一般隨溫度的升高而減小。由于溫度升高時(shí)，物質(zhì)的體積膨脹，分子間的距離增加，分子間的相互作用減弱。當(dāng)溫度趨于臨界溫度時(shí)，飽和液

28、體與飽和蒸氣的性質(zhì)趨于一致，相界面趨于消失，此時(shí)液體的表面張力趨于零。</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　在同一溫度下，實(shí)驗(yàn)研究的4種醇（甲醇，乙醇，正丙醇，異丙醇）與水組成的二元體系溶液的表面張力隨濃度的增加而減小，即表面張力與濃度呈負(fù)相關(guān)性，醇濃度低的溶液其表面張力較大。 </p><p>　　隨著

29、醇類中碳原子個(gè)數(shù)的增加，表面張力與溫度的正相關(guān)性更為明顯。同時(shí)甲醇乙醇水溶液在一定溫度范圍內(nèi)，表面張力是隨著溫度的升高而增加。正丙醇與異丙醇水溶液在一定溫度范圍內(nèi)的表面張力是隨著溫度的增加而減少。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]李勇慧，黃建濱，王傳忠，楊榕，李潤(rùn)鍇《短碳鏈醇／水混合溶劑中表面活性劑的表面性質(zhì)》 《化學(xué)學(xué)報(bào)》 2

30、001年第59卷</p><p>　　[2]陳樹大，胡新根， 潘富敏 ，林瑞森，方文軍《氨基苯甲酸異構(gòu)體在水一乙醇混合溶劑中的離解焓和熵》 《化學(xué)學(xué)報(bào)》 2001年第59期，1089-1095</p><p>　　[3]閔琪 段遠(yuǎn)源 林鴻 宋藝新《含醇二元體系表面張力預(yù)測(cè)模型舞》 </p><p>　　[4]楊宇平，王農(nóng)《幾種醇溶液表面張力的測(cè)定與分析》 (蘭州

31、交通大學(xué)化學(xué)與生物工程學(xué)院，甘肅蘭州730070)</p><p>　　[5]歐陽(yáng)鋼鋒，陸貴增，楊洋溢，黃鐘奇《鄰、問(wèn)、對(duì)二甲苯+醇體系的表面張力和黏度》 (中山大學(xué)化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院，廣東廣州510275)</p><p>　　[6]三監(jiān)，王益，宮清濤，籃監(jiān)，趙濉，俞稼鏞 《烷基醇聚氧乙烯醚羧酸鈉水溶液的動(dòng)態(tài)表面張力及泡沫性能的研究》 (中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所，北京，100080)&l

32、t;/p><p>　　[7]顧飛燕 《哌嗪-N- 乙基哌嗪體系和水-N- 乙基哌嗪體系汽液平衡的研究》 （浙江大學(xué)材料和化工學(xué)院浙江 杭州 310027）</p><p>　　[8]王曉 春吳 江勇 黃鳳興 于芳 高文驥《烷基醇醚羧酸鈉體系的表面活性和泡沫性能》 《精細(xì)石油化工》第27卷 第2期 2010年3月</p><p>　　[9]陶紅，林雪燕，陳樹大《乙醇+

33、N-甲基哌嗪二元溶液的粘度性質(zhì)》</p><p>　　[11]奚新國(guó),Pu Chen.表面張力測(cè)定方法的現(xiàn)狀與進(jìn)展[J].鹽城工學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2008,21(3):1～4.</p><p>　　[12] 尹東霞,馬沛生,夏淑倩.液體表面張力測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J].科技通報(bào).2007,23(3):424～433.</p><p>　　[13] 程傳煊.

34、表面物理化學(xué)[M].北京:科學(xué)技術(shù)文獻(xiàn)出版社,1995. </p><p>　　[14] 李艷紅,王升寶,常麗萍.表(界)面張力測(cè)定方法的研究進(jìn)展[J].日用化學(xué)工業(yè).2007,37(2):102～106.</p><p>　　[15] 于軍勝,唐季安.表(界)面張力測(cè)定方法的進(jìn)展[J].化學(xué)通報(bào).1997,60(11):11～15.</p><p>　　[16]