張永娜

摘 要： 作者結合物理化學實驗教學過程中的經(jīng)驗，對最大氣泡法測定液體表面張力實驗中經(jīng)常遇到的問題進行研究討論，利用科學有效的解決辦法，最大可能避免實驗失敗，并保證實驗數(shù)據(jù)的可靠性，取得良好的教學效果，對培養(yǎng)學生良好的實驗習慣、嚴謹?shù)膶W習態(tài)度有重要意義。

關鍵詞： 最大氣泡法 表面張力 常見問題

表面張力是液體的基本物化性質之一，是研究有關表面現(xiàn)象和表面活性劑性能的重要參數(shù)。在諸多測定表面張力的方法中，最大氣泡法實驗器材易得，操作方法簡單且易于理解，因而長期以來利用最大氣泡法測定液體的表面張力是大學物理化學教學實驗的常見內(nèi)容。該實驗在教學實踐活動中被不斷研究和改進，無論在實驗方法還是實驗裝置方面都日漸完善，但在實驗過程中往往因為個人操作出現(xiàn)各種各樣的問題，筆者根據(jù)本科實驗教學中經(jīng)常遇到的問題，討論有效的解決途徑，促使學生在實驗過程中不僅掌握基本實驗技能，而且提高學生思維和解決問題的能力，從而達到能力和素質的綜合培養(yǎng)。

一、溫度問題

表面張力是一個與溫度有關的物理化學量，在實驗過程中需要進行恒溫操作，以便測定相同溫度下一系列溶液的表面張力。本實驗作為本科基礎實驗，屬于驗證性實驗，只需要保證是相同溫度之下的測定結果，而不是某一個特定溫度下的結果，所以實驗室一般采用室溫條件，而不需要恒溫裝置，使實驗操作相對來說更簡單。本實驗在順利操作情況下耗時并不長，室溫一般變化不大，采用室溫操作可以滿足本實驗對溫度的要求。室溫操作不僅在不改變教學目的的前提下使該實驗操作簡單方便，而且加深學生對室溫操作意義的理解。

二、溶液配制的問題

乙醇水溶液體系以其低毒環(huán)保的優(yōu)勢被選做本實驗研究對象。本實驗要對一系列不同濃度乙醇溶液的表面張力進行測定，因此要保證溶液濃度的準確性。實驗教材要求學生粗略配制溶液，在合適的實驗環(huán)節(jié)再利用濃度和折光率的關系確定溶液的準確濃度。這樣的實驗程序一方面比較繁瑣，另一方面在再次確定濃度的過程中本身存在操作誤差。根據(jù)數(shù)據(jù)處理環(huán)節(jié)涉及的吉布斯吸附方程及l(fā)angmuir等溫吸附方程式特點可知，濃度單位不會對實驗最終結果產(chǎn)生影響，因此筆者在實驗教學過程中直接要求學生用移液管準確移取一定量的無水乙醇在容量瓶中用水定容得到準確濃度的乙醇水溶液。為了避免乙醇的易揮發(fā)性給濃度帶來的影響，配制溶液時，應當首先將潔凈的容量瓶中加入適量水，然后移取一定量的無水乙醇放入容量瓶中，及時形成乙醇的水溶液，然后再定容即可。這樣在操作過程中大大降低由于乙醇的揮發(fā)性引起的損失。

三、裝置氣密性和暢通性問題

對本實驗來說良好的氣密性是保障實驗數(shù)據(jù)準確的前提，影響體系氣密性的部位通常是儀器的各個接口連接處：（1）仔細檢查玻璃儀器磨口連接處是否完全契合，必要時在磨口處涂抹適量凡士林。（2）確保乳膠管連接正常，并且沒有老化破損。

實驗中經(jīng)常有數(shù)據(jù)離奇增大的現(xiàn)象，學生往往會不知所措。此時便要引導學生注意到內(nèi)部負壓偏大要從兩個方面考慮：一是待測液體的表面張力較大，二是儀器體系不夠暢通。對于本實驗來說，一般原因都源于后者。儀器體系本身不暢通，首先要排除毛細管不夠清潔或者被堵塞的影響。當毛細管被污染時，不僅對測定的壓力產(chǎn)生直接影響，而且會影響氣泡的冒出質量。因此，一定要將表面張力儀的樣品管和毛細管內(nèi)外壁徹底清洗干凈，嚴禁油污及固體雜質附著進入。另外，實驗過程中要嚴防液體倒流進入乳膠管中。

四、調(diào)節(jié)毛細管口與液體表面相切及氣泡冒出質量

在對液體表面張力的測定中，需要調(diào)節(jié)毛細管口與液體表面相切，其相切程度與實驗數(shù)據(jù)的準確性緊密相關。要使毛細管口與液體表面完美相切，首先保證毛細管口與液面垂直接觸。這就要求樣品管在固定的時候一定要保證豎直狀態(tài)。而且在判斷相切時，一定要讓視線與液面相平，務必使毛細管下端口與待測液面真實接觸，并盡可能處于相切狀態(tài)。另外，實驗一般是兩個人一組，為了避免個人操作誤差，在測定不同濃度溶液的表面張力時，盡量保證同一個人觀察相切情況，這樣使不同溶液表面與毛細管的相切產(chǎn)生的誤差具有同向性，則可減少對最終結果的誤差影響。

毛細管口氣泡冒出的速度會對表面張力的測定結果產(chǎn)生比較大的影響。如果氣泡冒出速度太快，則來不及在氣泡表面建立吸附平衡，測得的結果將不能真正反映溶液的表面張力；氣泡冒出太慢，一方面時間上不允許，另一方面裝置若有微弱漏氣將會對結果影響較大。因此，要嚴格控制滴液瓶的滴液速度，使氣泡是一個個獨立冒出來的，實驗結果表明，一般控制5至10秒鐘冒出一個氣泡即可。

總之，作為高校物理化學實驗中較重要的實驗之一，最大氣泡法測定液體的表面張力實驗低毒環(huán)保，方法簡單且具有趣味性。在相對輕松的實驗過程中，學生不僅在動手能力方面得到鍛煉，而且通過細心、用心、認真操作，從實驗實踐中尋找理論依據(jù)，再借助理論知識解決實驗問題，從而在專業(yè)知識、實驗技能和綜合水平方面都得到很大提升。

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