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。對這些方面給予關注，能夠幫助學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。

關鍵詞： 最大氣泡法 液體表面張力 實驗教學

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)和化學反應的發(fā)生有很密切的關系。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、習慣都可能導致實驗中出錯，致使實驗實踐變長，實驗效率變低，甚至導致實驗的數(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實驗的過程中，掌握了很多關于這個實驗的技巧。我們從實踐角度，從各個方面著手，提出了很多關于實驗技巧、實驗細節(jié)、實驗注意事項等各個方面有關系的重點難點，幫助老師和同學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，導致表面超量Γ的計算有誤，導致飽和吸附量?！龊驼〈挤肿訖M截面積S■的計算出錯，最終導致一系列錯誤出現(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，轉移到相應的試劑瓶的時候一定要看清楚對應的濃度，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果。有的實驗室在進行物理化學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。只有在相切比較完美時，對應的最大壓差ΔP■才能體現(xiàn)出相應液體的表面張力σ；如果相切得不好，則所對應的最大壓差ΔP■是不能與表面張力σ成正比關系的。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，強化教學效果，從而使學生受益。

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基金項目：本文系“淮南師范學院校級質(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。