移液管最后残留溶液量的测定与解释

孟玲菊　王晓忠　梁　娜

（河北民族师范学院化学系，河北 承德067000）



移液管最后残留溶液量的测定与解释

孟玲菊王晓忠梁娜

（河北民族师范学院化学系，河北 承德067000）

摘要：移液管中最后残留溶液如何处理的问题一直备受人们关注，而移液管中最后残留溶液的体积量与溶液的表面张力有关，不同溶液的表面张力不同，在移液管中的残留量也不同。实验通过表面张力仪利用最大泡压法测定不同溶液的表面张力，然后用质量法和体积法测定不同溶液在移液管中最后残留溶液的体积，通过比较分析，得出溶液的表面张力越大，残留在移液管中的体积量越大；溶液的表面张力越小，残留在移液管中的体积量越小。

关键词：移液管；残留量；体积法； 表面张力； 最大泡压法

前　言

移液管是用来准确移取溶液体积的仪器，它测量的是放出溶液的体积。它的上部管颈处有一条线，是所移取溶液多少的标记[1]。移液管是从事化学专业及其相关专业人员常常用到的仪器，在其使用过程中经常会发现移液管的尖端会有液体残留，残留液体积量是多少，它跟什么有关呢？实际上移液管中最后残留液体的体积多少与表面张力有关。

本实验我将采用最大泡压法测定各种溶液的表面张力，并利用体积法和质量法测定移液管中最后残留液体的体积量，找到最后残留液体的体积量与表面张力的定性关系。

1 移液管

1.1使用步骤

（1）检查移液管的尖嘴和管口有没有破损，如果有则不能使用。

（2）首先用自来水冲洗，然后用铬酸溶液润洗，最后用蒸馏水洗涤。

（3）用移液管吸取其容量的1/3液体，将移液管横拿并转动移液管，使待取溶液沾满整个移液管内壁，重复3-4次即可。

（4）用吸耳球吸取溶液到标线以上约1～2cm，然后把移液管拿出待吸液面，让尖端在容器内壁上停留片刻[1]，用滤纸将移液管尖端外部粘着的液体擦干。

（5）调节液面时要将管内液体的凹液面与移液管上端的标线相切，把尖端靠在烧杯内壁上一下，目的是去掉尖端的液滴。

（6）放液时要让移液管保持直立，接收器要倾斜，把管内的溶液放完后，让移液管在接收器上停留15s，在将移液管尖端在接收器口旋转一周[2]。如果移液管上部标有“吹”字，就要用吸耳球将管内的液体吹出，移液管内不应该有残留液体，相反移液管上部如果没有标“吹”字，则残留在管尖的溶液就不能用吸耳球吹出。

（7）用完的移液管，要把它洗干净后，放在移液管架上待下次使用[2]。

1.2注意事项

由于移液管是量取溶液体积的精密仪器，温度太高或太低会影响刻度，所以不能在烘箱中烘干，也不能移取太热或太冷的溶液；在同一个实验过程中要使用同一支移液管[1]，减少误差；移液管在使用完之后，要立即用自来水及蒸馏水清洗干净，放在移液管架上，待下次使用；使用移液管时，要注意它上部有没有标明“吹”字，如果标有“吹”字，则需要用洗耳球将管口残留的液体吹出。没有标“吹”字的，千万不要吹出管口残留液体，否则会引起所量液体过多[1][2]。

2 表面张力

2.1表面张力的概念

表面张力是发生在液体和气体接触边界上的一种分子力[3]。在一定温度和压力下，表面张力是垂直于单位长度的边界、与表面相切并指向液体方向的力，用符号表示， =力/总长度，单位：N/m[4]。表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上[4]。如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上[5]。

2.2表面张力的影响因素

表面张力通常随温度的升高而降低，这是因为温度升高后，分子的振动加剧，彼此相互作用力有所下降[4]。另外，温度升高后，气相与液相的密度差下降，表面分子的剩余的不平衡力也会变小[5]。到达临界温度时，气相与液相的密度相等，气-液界面消失，表面张力趋向于零。表面张力系数与液体性质有关，与液面大小无关[5]。

2.3表面张力的测定方法

一般测定表面张力的方法有多种，比如白金板法、滴体积法、悬滴法、白金环法、最大泡压法等[6]，由于最大泡压法所用仪器简单，操作方便快速，通常采用最大泡压法测定溶液的表面张力[7]。

3 实　验

3.1实验仪器及药品

仪器：最大泡压法表面张力测定仪；吸耳球；20mL移液管；容量瓶；分析天平；

药品：水；丙三醇；冰乙酸；乙醇。

3.2实验原理

3.2.1最大泡压法测定表面张力

最大泡压法长期以来是测定表面张力教学必备的方法。本实验就是用最大气泡法测定液体的表面张力，其实验装置和原理如图1所示:其中A为表面张力仪，C为抽气瓶，D为微压差计[7]。

图1　表面张力测定流程图

将要测量的液体装在表面张力仪中，使毛细管底端与液面正好相切，液面就会沿着毛细管上升，然后打开抽气瓶的活塞让水慢慢流下来，达到抽气的效果，这样毛细管内的液面上就会受到一个比A瓶液面上大的压力，当此压力差-附加压力（）在毛细管底端上产生的作用力略大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出，这个附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系是

式中Δp为附加压力，σ为表面张力，R为气泡的曲率半径。

因为毛细管的半径非常小，所以在毛细管端面形成的气泡是球形的[6]。当实验开始后，在附加压力的作用下，毛细管尖端就会有气泡产生，起初表面几乎是平的，这时气泡的曲率半径最大；紧接着气泡慢慢变大，使其曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，此时气泡的曲率半径R和毛细管半径r相等[7]，曲率半径达到最小值，由上面的公式可以看出此时附加压力达到最大值，气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出[8][9][10]。

根据上面的公式，R=r时的最大附加压力为：

由于用同一个仪器测定不同溶液的表面张力时毛细管的半径是固定不变的，所以将r/2作为仪器常数K，则上式变为

用上述最大泡压法测定溶液的表面张力，首先查阅资料，20摄氏度下水的表面张力数值，然后将表面张力仪中装入蒸馏水，开始实验，然后读取三个ΔP最大值，然后求平均值p’由公式：①从而可以求出仪器系数K。再将其他液体放入仪器中，同上得出一个三个的平均值，在根据公式①就可以得出不同液体的表面张力，就可以一一将不同溶液的表面张力求出,并仔细记录数据。

3.2.2体积测定原理

3.2.2.1质量法原理

称量20mL液体的质量，然后将液体按正常操作放出，将最后残留在移液管中的液体吹入干燥的容器中，称量残留液的质量，则残留液的体积从而就可以求出残留在移液管中液体的体积。

3.2.2.2体积法

用20mL移液管量取20mL液体，将液体按正确操作放入容器中，将最后残留液体吹入5mL小量筒中，待所收集的液体为5mL时，记录总滴数N，求平均一次的体积

3.3实验步骤及数据记录

3.3.1表面张力的测定

表1　不同溶液的值

表1　不同溶液的值

水丙三醇　冰乙酸　乙醇595　526　278　199（Pa）599　521　280　196 601　521　285　192平均值（Pa）　598.3　522.7　281.0　195.7

3.3.2质量法

用分析天平称量干燥洁净的容量瓶，记下质量m1,然后在用20mL移液管移取20mL液体，将液体放入容量瓶中，盖好盖子，再次称量容量瓶和20mL液体的质量，记下质量m2，则20mL溶液的质量为m0=（m2-m1）。多次测量求平均值，得出20mL该液体的质量m0。

用分析天平称量一下容量瓶的质量，记下质量m1，在用20mL移液管在烧杯中吸取20mL液体，在将液体按正确的操作步骤放入烧杯中，待15秒后无液体流出时将移液管中的残留液体用吸耳球吹入容量瓶中，再次记录质量m2，则移液管最后残留液的质量为m=（m2-m1）,多次测量求平均值，得出该液体在移液管中最后残留液的质量m。所以最后一滴溶液的体积为v/m=20mL/m0,求出x及为最后一滴溶液的体积。记录数据如表2。

3.3.3体积法

用20mL移液管量取20mL液体，将液体按正常操作放入容器中，将最后残留液吹入5mL小量筒中，待所收集的液体为5mL时，记录总滴数N，求平均一滴的体积值V=5mL/N。记录数据如表3。

表3　体积法测的残留液量的数据

3.4数据处理

（1）表面张力

用蒸馏水测定表面张力仪的仪器系数。已知水在20℃时的表面张力σ是0.07275Nm-1 ，用表面张力仪测定的压力差最大值如表1

（2）质量法

（3）体积法

表4　不同溶液表面张力与最后残留溶液量的数据

4 结　论

不同溶液的表面张力不同，移液管中最后残留溶液量也不同。通过仔细分析比较表4中的数据可知：移液管中最后残留溶液的体积量与溶液表面张力的大小有关系。即溶液的表面张力越大，残留在移液管中的体积量越大；溶液的表面张力越小，残留在移液管中的体积量越小。

参考文献：

[1]武汉大学主编.分析化学实验[M].北京:高等教育出版社,2011.

[2]华中师范大学.东北师范大学等编.分析化学[M].北京:高等教育出版社,2011.

[3]武汉大学化学与环境科学学院. 物理化学实验[M].武汉:武汉大学出版社,2000.

[4]沈文霞.物理化学核心教程(第二版) [M].科学出社.2009,8.

[5]王秀兰.液体的表面张力浅议[J].教学与管理：理论版.2002,(4):51-52.

[6]刘勇健,孙康.物理化学实验[M].徐州：中国矿业大学出版社,2005.

[7]东北师范大学等校.物理化学实验[M].北京:高等教育出版社,2013.

[8]王健英，丁越，季晓菁等.最大气泡法测定液体表面张力的实验改进[J].药学教育.2012,(6):51-53. [9]靳永胜.最大压力气泡法测定溶液表面张力的实验改进[J].河南广播电视大学学报.1999,(2):27-28. [10]庄志萍.孙鹏琦.马天慧等.溶液表面张力测定实验的改进[J].大学化学.2003,(3):48-49.

Measurement and Interpretation of Final Residue Solution in the Pipette

MENG Ling-ju, WANG Xiao-zhong
(Department of Chemistry, Hebei Normal University for Nationalities, Chengde,Hebei 067000, China)

Abstract:Final residues volume in the pipette is related to the surface tension of solution. Different solution has different surface tension, and the last residue volume in the pipette is also different.This experiment measured the surface tension of different solution by surface tension instrument by maximum bubble pressure method and measured the last residue volume of different solution in the pipette by quality and volume methods. Through a comparative analysis, it is concluded that the surface tension of the solution is in inverse ratio to the residual volume in the pipette.

Key words:pipette; residue volume; volume method; surface tension; the maximum bubble pressure method

作者简介：孟玲菊（1979-），女，河北石家庄人，河北民族师范学院化学系教师，研究方向为离子液体及电化学；王晓忠（1965-），男，河北承德人，河北民族师范学院化学系教师，研究方向为有机合成。

收稿日期：2015-10-29

中图分类号：O6-32

文献标识码：A

文章编号：2095-3763（2016）02-0115-06