大气泡法测定溶液表面张力

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1、物理化学实验最大气泡法测定溶液表面张力的测定一．实验目的二．实验原理三、仪器与药品四、实验步骤五数据处理2021/7/18一实验目的(1)测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量。(2)掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。(3)了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积物理化学实验2021/7/18物理化学实验二．实验原理从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，欲使液体产生新的表面ΔA，就需对其做功，其大小应与ΔA成正比:(1)＝γdAδ2021/7/18物理化学实验如果ΔA为1m2，则W′=γ是在恒温恒压下形成1m2新表

2、面所需的可逆功，所以γ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J·m-2。也可将γ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N·m-1。在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。2021/7/18物理化学实验水溶液表面张力与其组成的关系大致有三种情况：①随溶质浓度增加表面张力略有升高；②随溶质浓度增加表面张力降低，并在开始时降得快些；③溶质浓度低时表面张力就急剧下降，于某一浓度后表面张力几乎不再改变。2021/7/18物理化学实验以上三种情况溶质在表面上的浓度与体相中的都不相同，这种现象称为溶液

3、表面吸附。根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。2021/7/18物理化学实验在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程.γ为表面张力;C为吸附达到平衡时溶质在介质中的浓度Γ＝－吸附量(Γ)─单位面积的溶液表面上所含溶质的量超过同量溶剂在溶液本体中所含溶质的量，量纲为：mol·m－22021/7/18物理化学实验讨论：①当＜0时，Γ＞0，即c表＞c体，正吸附②当＞0时，Γ＜0，即c表＜c体，负吸附③当不变时，

4、T↑→Γ↓，溶液表面吸附是一放热过程2021/7/18物理化学实验引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度2021/7/18物理化学实验2021/7/18物理化学实验根据朗格谬尔(Langmuir)公式:以C/Г对C作图，得一直线，该直线的斜率为1/Г∞。由所求得的Г∞代入上式可以写为如下形式2021/7/18物理化学实验测定溶液的表面张力有多种方法，较为常用的有最大气泡法和扭力天平法。本实验使用最大气泡法测定溶液的表面张力，其测量方法基本原理图如下2021/7/18物理化学实验将待测表面张力的液体装于表面张力

5、仪中，使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开漏斗的活塞缓缓抽气，毛细管内液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差(Δp=p大气-p系统)在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出。此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为:(2)式中，ps为附加压力；γ为表面张力；R为气泡的曲率半径。ps＝2021/7/18物理化学实验如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大;随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径

6、r相等，曲率半径达最小值，根据（2）式这时附加压力达最大值。根据（2）式，R=r时的最大附加压力为:(10)(3)Ps(max)＝Δpmax=2021/7/18物理化学实验已知水在试验条件下的表面张力,测得Δpmax＝Δpmax(H2O)再测量正丁醇溶液的Δpmax,利用上面两式可以得出：γ=[Δp/Δp(H2O)]*γ（H2O）(4)r=2γ/Δpmax(5)2021/7/18物理化学实验三、仪器与药品恒温槽一台DP—AW精密数字（微差压）压力计一台带夹套的样品管一支毛细管一支滴液漏斗一个250mL容量瓶一个50mL容量瓶七个移液管2mL、5mL和10mL各一支烧杯100mL

7、和500mL各一个正丁醇AR2021/7/18物理化学实验四、实验步骤⑴配制0.5mol·dm-3正丁醇250mL，然后用该溶液配制下列溶液各50mL：c/mol·dm-30.0250.050.100.150.200.250.302021/7/18物理化学实验1、记录数据五数据处理dcc(mol·dm-3)ΔPmaxγ(N·m-1)dγ/dcΓ(mol·m-2)c/Γ0.0000.0250.0500.1000.1500.2000.2500.3002021/7/18物理化学实验2、