物理化學實驗部分實驗思考題及參考答案

1、實驗八十三實驗八十三最大泡壓法測定溶液的表面張力最大泡壓法測定溶液的表面張力1、簡述最大泡壓法測定溶液的表面張力的實驗原理。答：實驗裝置如圖834所示。將被測液體裝于測定管中，打開滴液瓶活塞緩緩放水抽氣，系統(tǒng)不斷減壓，毛細管出口將出現(xiàn)一小氣泡，且不斷增大。若毛細管足夠細，管下端氣泡將呈球缺形，液面可視為球面的一部分。隨著小氣泡的變大，氣泡的曲率半徑將變小。當氣泡的半徑等于毛細管的半徑時，氣泡的曲率半徑最小，液面對氣體的附加壓力達到最大，

2、如圖5所示。在氣泡的半徑等于毛細管半徑時：p內＝p外氣泡內的壓力：p內=p大氣2γr氣泡外的壓力：p外=p系統(tǒng)ρgh實驗控制讓毛細管端口與液面相切，即使h=0，p外=p系統(tǒng)根據(jù)附加壓力的定義及拉普拉斯方程，半徑為r的凹面對小氣泡的附加壓力為△pmax=p大氣p系統(tǒng)=p最大=2γr（6）于是求得所測液體的表面張力為（7）maxmax2pKpr?????此后進一步抽氣，氣泡若再增大，氣泡半徑也將增大，此時氣泡表面承受的壓力差必然減小，而測定

3、管中的壓力差卻在進一步加大，所以導致氣泡破裂從液體內部逸出。最大壓力差可用數(shù)字式壓力差儀直接讀出，K′稱為毛細管常數(shù)，可用已知表面張力的物質來確定。2、簡述測定不同濃度正丁醇水溶液的表面張力，計算表面吸附量和正丁醇分子橫截面積的實驗原理。答：根據(jù)能量最低原則，當溶質能降低溶劑的表面張力時，溶質表面層中的濃度比溶液內部大；反之，溶質使溶劑的表面張力升高時，溶質表面層中的濃度比內部的濃度低。這種表面濃度與溶液內部濃度不同的現(xiàn)象叫做溶液的表面

4、吸附。表面吸附的多少常用表面吸附量Γ表示，其定義為：單位面積表面層所含溶質的物質的量比與同量溶劑在本體溶液中所含溶質的物質的量的超出值。顯然，在指定的溫度和壓力下，溶質的吸附量與溶液的表面張力及溶液的濃度有關，從熱力學方法可知它們之間的關系遵守吉布斯（Gibbs）吸附等溫方程：??????????dcdRTc?用吉布斯吸附等溫式計算某溶質的吸附量時，可由實驗測定一組恒溫下不同濃度c時的表面張力，以γ對c作圖，可得到γc曲線，將曲線上某指

5、定濃度下的斜率dγdc代人（2）式，即可求得該濃度下溶質在溶液表面的吸附量Γ。當濃度足夠大時，則呈現(xiàn)一個吸附量的極限值，即。此????時若再增加濃度，吸附量不再改變。所以稱為飽和吸附量?？梢越频目醋鍪窃趩挝槐砻????3液表面定向排列，分子的極性基團取向溶液內部，而非極性基團取向空間；當濃度增至一定程度，溶質分子占據(jù)所有表面積，就形成了飽和吸附層。再增大就會形成膠束。9、溶液的表面吸附量是什么？它與哪些因素有關？答：其定義為：單位面積

6、表面層所含有溶質的物質的量比同量溶劑在本體溶液中所含溶質的物質的量的超出值。它與溫度，壓力，溶液的表面張力及溶液的濃度有關。10、如何求溶液的表面吸附量？答：用吉布斯吸附等溫式計算：，由實驗測定一組恒溫下不同濃度c的表面張力，??????????dcdRTc?以對c作圖，可得到γc曲線，將曲線上某指定濃度下的斜率dγdc帶入吉布斯吸附等溫式，即可求得該濃度下溶質在溶液表面的吸附量Γ。11、什么是溶液的飽和吸附量？如何求？答：當濃度足夠大

7、時，則呈現(xiàn)一個吸附量的極限值，即。此時若再增加濃度，吸附量不再????改變。所以稱為飽和吸附量?？梢越频目醋鍪窃趩挝槐砻嫔隙ㄏ蚺帕谐蕟畏肿訉游綍r????溶質的物質的量。12、溶液的飽和吸附量與溶質分子的橫截面積有何關系？如何求溶質分子的橫截面積？答：可以近似的看做是在單位表面上定向排列呈單分子層吸附時溶質的物質的量。求出值，????即可算出每個被吸附的表面活性物質分子的橫截面積As。則每個分子的截面積為：LAs???1式中L為阿伏加

8、德羅常數(shù)。13、測溶液的表面張力有哪些方法？答：測定表面張力方法很多，如毛細管上升法、滴重法、吊環(huán)法、最大壓力氣泡法、吊片法和靜液法等。14.在最大泡壓法測定溶液的表面張力的實驗中，玻璃毛細管下端液面是高于、低于還是與溶液液面相切？答：毛細管中下端液面應與溶液液面應相切。15、液體表面層分子與液體內部的分子所處的環(huán)境是否一樣？答：界面兩側的環(huán)境不同；液體內部分子的吸引力是對稱的，各個方向的引力彼此抵銷，總的受力效果是合力為零；處在表面層