以化學專業物理化學實驗中常見的測定不同濃度正丁醇溶液的表面張力,計算溶質分子橫截面積實驗為例,說明該儀器具體操作步驟如下:
(1)連接電源,打開電源開關,在水浴槽中加入蒸餾水至加熱棒的上沿處。
(2)設置水浴溫度,開啟加熱開關和攪拌開關,調節合適的攪拌速率。
(3)清洗樣品管,裝入蒸餾水至刻度線處,調節液位調節器,使毛細管與液面相切,將被測溶液放入恒溫水浴槽,恒溫10 -15min。
(4)將儀器的出氣口與樣品管的增壓操作口連接,調節氣速調節器使毛細管端面的出泡速度大約為每個40秒鐘,記錄壓力表顯示的最大正壓力值,讀取三組數據;然后將儀器的出氣口與樣品管的減壓操作口連接,再次調節氣速調節器使毛細管端面的出泡速度大約為每個40秒鐘,記錄壓力表顯示的最大負壓力值,讀取三組數據;以最大正壓力值和最大負壓力值的平均值作為該樣品的附加壓力值計算其表面張力。
(5)依照步驟(4),對純水和一系列不同濃度的正丁醇水溶液,按照濃度由低到高的順序,依次測量其附加壓力值。
(6)測量結束后,關閉控溫開關,關閉攪拌,關閉電源開關。
以楊.拉普拉斯方程、吉布斯方程、朗格繆爾方程,使用origin軟件處理以上實驗數據,得到的正丁醇表面張力與溶液濃度的關系曲線,實驗點間的相關系數達到0.999以上,計算出的正丁醇分子橫截面積為2.76乘10的負19次方平方米,與文獻值完全吻合。
教學實踐表明,由特制的微正負壓力發生源、微量氣體流速調節系統、毛細管端面調節器,精確的壓力測量和溫度控制系統構成的該新型表面張力測定儀具有操作便捷、測量數據準確的特點,能完全滿足大學化學專業物理化學實驗教學的需要,對加深學生界面現象的理解起到積極的作用。
該儀器已在本校六屆化學、材料專業物理化學實驗教學中應用,效果良好。并已推廣到復旦大學、西北工業大學、陜西科技大學、西北師范大學、青海師范大學,西安文理學院等20多所高等院校使用,得到老師和同學們的充分肯定和認可。
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