表面吸附量的测定

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1、物理化学实验讲义实验十九表面吸附量的测定预习题1．为什么表面活性物质水溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化？2．用气泡最大压力法测表面张力时，为什么气泡必须均匀缓慢冒出？3．为什么毛细管端要刚好与液面接触？若毛细管端浸入溶液，则使最大压力差变大还使变小？为什么？4．毛细管常数如何测定？5．表面吸附量Γ的物理意义是什么？6．浓度为4.00×10-4mol·L-1时的溶液表面吸附量如何得到？此表面吸附量的单位是什么？7．分析影响本实验结果的因素有哪些？一．实验目的1．用气泡最大压力法测定十六烷基三甲基溴化铵水溶液的表面张力。从而计

2、算溶液在某一浓度时表面吸附量Γ。2．熟悉斜管压力计的使用方法。二．实验原理1．在指定的温度下，纯液体的表面张力是一定的，一旦在液体中加入溶质成溶液时情况就不同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类，溶液浓度有关。这是由于溶液中部分分子进入到溶液表面，使表面层的分子组成也发生了改变，分子间引力起了变化，因此表面张力也随着改变，根据实验结果，加入溶质以后在表面张力发生改变的同时还发现溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液的表面吸附作用。根据吉布斯吸附等温

3、式（1）式中，Γ代表溶液浓度为c时的表面上溶质的吸附量（mol·m-2），c代表平衡时溶液浓度（mol·L-1），R为理想气体常数（8.314J·mol-1·K-1），T为吸附时的温度（K）。从（1）式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附量与平衡时溶液浓度c和表面张力随浓度变化率成正比关系。当时，Γ>0表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附，此时溶液表面层浓度大于溶液内部浓度。当时，Γ<0表示溶液表面张力随浓度增加而增加，则溶液表面发生正吸附，此时溶液表面层浓度小于溶液内部浓度。物理化学实验讲义我们把能产生显著正

4、吸附的物质（即能显著降低溶液表面张力的物质）称为表面活性物质。本实验用表面活性物质十六烷基三甲基溴化铵配制成一系列不同浓度的水溶液。分别测定这些溶液的表面张力σ，然后以σ对lgc作图得一曲线。求曲线上某一点的斜率，可计算该点对应浓度溶液的表面吸附量。2．本实验测定各溶液的表面张力采用气泡最大压力法，此法原理是当毛细管与液面接触时，往毛细管内加压（或在溶液体系内减压）则可以在液面的毛细管出口处形成气泡。如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本呈球形。而气泡在形成过程中是在变化的。当开始形成气泡时，表面几乎是平的，即这时的曲率半径最大

5、，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与毛细管半径r相等，曲率半径达最小值。此时附加压力为产生气泡的最大压力。此时（2）其中，Δp为最大附加压力，r为毛细管半径（此时等于气泡的曲率半径R），σ为表面张力。当密度为ρ的液体作压差计介质时，测得与Δp相应的最大压差为Δhm。按（2）式得（3）其中K在一定温度时仅与毛细管半径r有关，称毛细管常数，此常数可以从已知表面张力的标准物质测得。三．仪器与试剂表面张力测定仪1套（包括带支管的大试管，毛细管和滴液减压器）斜管压强计1台吸耳球各种浓度的表面活性物质溶液蒸

6、馏水铬酸洗液YYT—200斜管压力计的工作原理，结构及使用方法（一）．工作原理YYT—200斜管压力计是一种可见液体弯曲的多测量范围液体压力计，其原理（见图）是当测量表压时，需要测量压力的空间和宽广器相连通，而当测量负压时则与倾斜管相连通，在测量压差的情况下，则把较高的压力和宽广器接通，而把较低压力和倾斜管接通。设在所测压力的作用下，与水平线之间有倾斜角度α的管子内工作液体在垂直方向升高了一个高度h1,而在宽广容器内的液面下降了h2，那时在仪器内工作液体面的高度差将等于：h=h1+h2(1)式中，h=nsinα(2)其中，n为

7、斜管上的压力读数（mm）。假如F1代表管子的截面积，F2代表宽广容器的截面积则：nF1=h2F2(3)也就是在倾斜管内所增加的液体体积nF1，等于宽广容器内所减少的液体体积h2F2。把式（2）和（3）代入式（1）中可得:或物理化学实验讲义式中，p为所测的压力（mm液柱），r为工作液体的比重（g·mL-1）（二）．结构YYT-200斜管压力计是测量倾斜角度可以变更的压力计，它的结构如附图，在宽广器（10）中充有工作液体（酒精），与它相连的是倾斜测量管（8），在倾斜测量管上标有长度为250mm的刻度，宽广器装牢在三个定位螺钉（9）

8、一个水准指示器（2）的底板（1）上，在底板上还装着弧形支架（3），用它可以把倾斜测量管固定在五个不同倾斜角度的位置上，而得到五种不同的测量上限值，刻在支架上的数字0.2、0.3、0.4、0.6、0.8表示常数因子的数值。把工作液体的液面调整到零点，是用零位调整旋扭（5）调节浮