周薇薇等

摘 要： 最大氣泡法測定液體的表面張力實驗是高校物理化學(xué)實驗中很重要的一個實驗。本文從實踐角度出發(fā)，對這個實驗中可能遇到的問題一一研究、分析、討論，分別從如何保證實驗裝置的氣密性、如何調(diào)節(jié)氣泡的速度和狀態(tài)、實驗需要注意的諸多問題和實驗的細節(jié)等方面仔細研究討論，提出諸多可以提高實驗的成功率與實驗效率的方法。對這些方面給予關(guān)注，能夠幫助學(xué)生在實驗時迅速掌握實驗的重點難點，在最短時間內(nèi)取得最大實驗收獲。

關(guān)鍵詞： 最大氣泡法 液體表面張力 實驗教學(xué)

1.引言

最大氣泡法測定液體的表面張力實驗是高校物理化學(xué)實驗中很重要的一個實驗。表面張力是液體的一個重要性質(zhì)，跟液體的很多其他性質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生有很密切的關(guān)系。在用最大氣泡法測定液體表面張力的過程中，是通過對壓力計兩邊的最大壓差的測量測定待測液體的表面張力的。這個實驗操作簡單、過程簡潔，如果順利，則可以很快完成。但是有一些實驗的細節(jié)問題，或者是一些不好的實驗操作、習慣都可能導(dǎo)致實驗中出錯，致使實驗實踐變長，實驗效率變低，甚至導(dǎo)致實驗的數(shù)據(jù)不準確，最終致使實驗失敗。

本實驗室的實驗教師在實踐物理化學(xué)實驗的過程中，掌握了很多關(guān)于這個實驗的技巧。我們從實踐角度，從各個方面著手，提出了很多關(guān)于實驗技巧、實驗細節(jié)、實驗注意事項等各個方面有關(guān)系的重點難點，幫助老師和同學(xué)更好地完成最大氣泡測試液體表面張力的實驗。

2.溶液的配制

在這個實驗中，我們需要用到不同濃度的正丁醇的溶液，有：0.02mol.L■、0.05mol.L■、0.10mol.L■、0.15mol.L■、0.20mol.L■、0.25mol.L■、0.30mol.L■、0.35mol.L■，一共八個濃度的正丁醇溶液。因為溶液的濃度不同，比較多，所以有任何一個濃度的正丁醇溶液配制出錯了，或者出問題，就會導(dǎo)致在作圖過程有很大誤差，致使表面張力σ的計算出現(xiàn)錯誤，導(dǎo)致表面超量Γ的計算有誤，導(dǎo)致飽和吸附量?！龊驼〈挤肿訖M截面積S■的計算出錯，最終導(dǎo)致一系列錯誤出現(xiàn)。

我們在配制溶液的過程中，一定要注意不要弄錯。為了避免弄錯，要注意以下幾個小的方面：（1）計算好配制每個濃度正丁醇溶液所需要的正丁醇的體積，計算時一定要仔細計算，切勿出錯；（2）配制正丁醇溶液的容量瓶一定要提前準備好，提前烘干，如果是臨時準備的話，就可能會因為烘干不徹底而引入誤差；（3）配制所用的正丁醇一定好清楚，千萬不要拿錯原始溶液。有粗心的同學(xué)在配制溶液的時候，沒有仔細看好試劑的標簽，會拿錯原料；（4）配置好正丁醇之后，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)的試劑瓶的時候一定要看清楚對應(yīng)的濃度，不要張冠李戴，把A濃度的正丁醇倒入B濃度的試劑瓶中，并且在轉(zhuǎn)移之前需要提前潤洗，這樣更能夠消除誤差，提高正確率。

3.實驗裝置氣密性的檢查

實驗裝置的氣密性是這個實驗的一個很重要的方面，良好的氣密性是保障實驗數(shù)據(jù)準確的前提。因此，在實驗進行前要做好氣密性的準備工作：（1）提醒學(xué)生檢查乳膠管，查看膠管是否有連接不良的地方，查看是否有老化破損的位置；（2）查看玻璃儀器鏈接的位置是否嚴密，并及時補充凡士林，確保玻璃儀器的氣密性；（3）在前兩點做好的前提之下，還要進行氣密性的檢驗，最終確保整體裝置的氣密性，保證實驗的順利進行。

4.儀器比例系數(shù)K的測定

在這個實驗中，我們直接拿到手的數(shù)據(jù)并不是表面張力σ的值，而是壓力計兩邊的最大壓力差，這個最大壓差ΔP■的值不等于σ，但是正比于σ，我們要把實驗過程中獲得的數(shù)據(jù)ΔP■轉(zhuǎn)換成表面張力σ的話，需要先知道裝置的比例系數(shù)K。因此，實驗中我們必須先測試儀器的比例系數(shù)K的值。

在測試比例系數(shù)K時，我們用到的是實驗室的室溫去離子水。把室溫的去離子水裝入實驗裝置中，測出這個水所對應(yīng)的最大壓差ΔP■，之后找到實驗教材中的附錄表格，從表格中查出這個溫度的水對應(yīng)的表面張力σ的值。這樣，對于這個溫度的水而言，ΔP■和σ都有了，二者的比值就是儀器的比例系數(shù)K的值。

在測試比例系數(shù)K的整個過程中，我們需要注意一個問題：那就是千萬不要弄錯了溫度。正丁醇溶液的測試溫度和測定比例系數(shù)K的水的溫度要一致，還要與查表的水的溫度一致，三者一致之后才能獲得正確結(jié)果。有的實驗室在進行物理化學(xué)實驗時可能要測定某個特定溫度下正丁醇的表面張力，就要加相應(yīng)的水浴。加水浴的時候自然是正丁醇溶液和去離子水都要加上水浴，溫度一致。并且在查表時，也要查相應(yīng)溫度下水的表面張力才合適。

5.調(diào)節(jié)毛細管口與液體表面相切

在實驗進行中，調(diào)節(jié)毛細管口與液體表面相切是一個很重要的步驟。因為這個與實驗數(shù)據(jù)的準確性緊密相關(guān)。只有在相切比較完美時，對應(yīng)的最大壓差ΔP■才能體現(xiàn)出相應(yīng)液體的表面張力σ；如果相切得不好，則所對應(yīng)的最大壓差ΔP■是不能與表面張力σ成正比關(guān)系的。調(diào)節(jié)相切的工作是一個很重要的工作。需要注意的問題有兩個：（1）在調(diào)節(jié)毛細管口與液面相切時一定要讓視線與液面相平，不能俯視，也不能仰視；（2）一定要保證毛細管口與液面的接觸。我們追求相切的完美，這樣數(shù)據(jù)才會準確，但是這個相切的完美是必選在毛細管口與液面接觸的前提之下。有的學(xué)生在實驗時，過于要求相切完美，感覺切得很好，而這時候可能液面與毛細管口已經(jīng)分開，這樣，整體裝置的氣密性就會被破壞，就會導(dǎo)致數(shù)據(jù)整體出現(xiàn)問題。

6.氣泡的調(diào)節(jié)

在實驗進行過程中，需要調(diào)節(jié)氣泡。對于氣泡冒出是有一定要求的。實驗中我們要求氣泡是5-10秒一個，而且要求氣泡一個接一個冒出。這就對實驗的操作提出了要求。如果實驗過程中氣泡出得過慢、過快，或者是一堆一堆地冒出，就不能達到實驗要求。為了能夠滿足實驗對于氣泡的要求，我們需要注意以下幾點：

（1）保證玻璃儀器的清潔。玻璃儀器使用時間長了之后，儀器的內(nèi)壁和外壁上會存在油污，這些油污不但會影響表面張力的數(shù)據(jù)，還會影響氣泡的冒出。如果裝置內(nèi)壁和毛細管口油污過多，氣泡在冒出的時候就很可能是一堆一堆地冒出，這樣我們就無法進行數(shù)據(jù)收集。因此，實驗室要定期清理玻璃儀器的油污，用王水或者鉻酸洗液清理，保證清潔。

（2）氣泡的速度是由滴液的速度控制的。液滴滴得越快，氣泡出泡速度就越快；反之液滴滴得慢的話，氣泡出泡速度就慢。首次實驗的學(xué)生有的會認為滴一滴液滴，就出一個氣泡，這是不對的，通常需要滴很多滴液滴，才會出一個氣泡。

（3）氣泡在出泡的時候是要求一個氣泡接著一個氣泡出的，不能兩個氣泡、兩個氣泡得出；也不能一堆泡、一堆泡得出。如果總是調(diào)節(jié)不好就可以用下面的方法試試：a.多加一點待測液，重新調(diào)一次毛細管口跟液面的相切試一下；b.如果重新調(diào)節(jié)了幾次毛細管口跟液面的相切，還是不行的話，考慮一下，是不是往裝置中轉(zhuǎn)移待測液的時候沒有潤洗充分，潤洗不充分會影響氣泡的冒出；c.最后考慮玻璃儀器的潔凈程度，如果說內(nèi)壁和毛細管外面有油污的話，則也會影響到氣泡的冒出。

7.結(jié)語

最大氣泡法測定液體的表面張力實驗是一個重要的高校物理化學(xué)實驗。這個實驗的實驗方法簡單，操作步驟簡易有趣。在整個實驗過程中，學(xué)生的動手能力、思維水平和理論知識水平都會得到很大提升。這是一個非常值得師生深入探討和研究的物理化學(xué)實驗。本文以實踐角度從各個方面對這個實驗進行了探討和研究，分別從實驗試劑的準備、實驗裝置的準備、實驗的操作技巧、實驗的注意事項等方面進行了詳細討論，以最大限度地提高實驗效率和成功率，強化教學(xué)效果，從而使學(xué)生受益。

參考文獻：

[1]潘湛昌，蘇小輝，張環(huán)華，胡光輝，魏志剛.最大氣泡法測定液體表面張力實驗裝置的改進[J].實驗室研究與探索，2011，30（12）：31.

[2]吳世彪，徐玲，王穎，陳艷.最大氣泡法測定液體表面張力實驗數(shù)據(jù)處理的改良[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2010（5）：65.

[3]沙兆林.最大氣泡法測定液體表面張力實驗的改進[J].實驗室研究與探索：1998（2）：45.

[4]唐春然.一種方便的表面張力測定（最大氣泡法）裝置[J].邵陽師專學(xué)報：1994（5）：34.

[5]貢雪東，張常山，王大言，吳志清，余柏恒.最大氣泡法測溶液表面張力的改進[J].大學(xué)化學(xué)：2004，19（5）：37.

基金項目：本文系“淮南師范學(xué)院校級質(zhì)量工程項目（2012hsjy13、2013hsjyxm26）”與“安徽省級質(zhì)量工程項目（2014jyxm312）”的研究成果。