溶液表面吸附的测量

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1、北京理工大学物理化学实验报告溶液表面吸附的测量班级：09111101实验日期：2013-6-4-11-一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。2、根据吉布斯（Gibbs）吸附方程式，计算溶质（乙醇）在单位溶液表面的吸附量Γ，并作Γ-c图。二、实验原理在定温下，纯物质液体的表面层与本体（内部）组成相同，根据能量最低原理，为降低体系的表面吉布斯自由能，将尽可能地收缩液体表面。对溶液则不同，加入溶质后，溶剂表面张力发生变化。根据能量最低原理，若溶质降低溶剂表面张力，c（表面层）>c（本体）；

2、反之，若溶质升高表面张力，c（表面层）0，称为正吸附。Γ<0，称为负吸附。在一定温度下，测定不同浓度溶液的表面张力σ，以σ对c作图，求不同浓度时的值。由Gibbs吸附方程求各浓度下的吸附量Γ

3、。-11-本实验采用最大气泡压力法测定液体表面张力。将待测液体装入表面张力仪中，使玻璃毛细管下端与液面相切，若液体能润湿管壁，则液体沿毛细管上升形成凹液面，其液面所受压力为大气压力P0和附加压力ΔP。根据拉普拉斯（Laplace）方程：②式中：r为弯曲液面曲率半径；σ为液体与气体表面（界面）张力。因是凹液面，弯曲液面的曲率半径r<0，ΔP<0（指向大气）。图1实验装置示意图当打开漏斗的活塞，让水缓慢滴入下面密封的加压瓶中，当此压力差在毛细管上面产生的作用稍大于毛细管口液体的表面张力所能产生的最大作用时，气泡就

4、从毛细管口逸出。气泡逸出前能承受的最大压力差为ΔPmax。根据拉普拉斯方程，毛细管内凹液面的曲率半径等于毛细管的半径r时，能承受的压力差最大。则有③-11-④测定毛细管的半径r和ΔPmax即可求得液体表面张力σ。直接测定毛细管半径r容易带入较大的误差，可用同一支毛细管，在相同条件下分别测出已知表面张力为σ1的参考液体的ΔPmax,1和待测液体的ΔPmax，由③式得⑤由式⑤可求出其它液体的表面张力σ。三、仪器和试剂微压差测量仪表面张力测量玻璃仪器恒温槽容量瓶（50ml8个）烧杯洗瓶无水乙醇（分析纯）四、实验步骤

5、1、溶液的配置使用0.00001g精度的电子天平称取无水乙醇到50mL容量瓶中，加水至刻度线。配置乙醇的物质的量浓度分别约为0.7、1.4、2.1、2.8、3.5、4.2、4.9、5.6mol/L的乙醇水溶液，编号标记为为0-8。2、温度设定1）、室温为26.2℃，设定恒温水槽的温度为30℃。2）、将装有各浓度乙醇水溶液的容量瓶放入恒温水槽中恒温。3、装置准备1）、洗净表面张力仪，往其中加入适量去离子水，通恒温水10min以上-11-，使去离子水恒温。2）、将毛细管与乳胶管断开，用洗耳球将毛细管内外处理干净，

6、将毛细管放入表面张力仪。3）、调节表面张力仪的活塞，使得毛细管下端刚好与液面相切。4）、使微压差测量仪通大气，按“设置”键，然后将毛细管与乳胶管连接上。4、去离子水ΔPmax的测定缓慢打开分液漏斗的活塞，使水缓慢滴下，毛细管上面压力逐渐增大。调节水滴下的速率，当毛细管下端每5-10s产生一个气泡时，记录下微压差测量仪上的最大值，即为ΔPmax值。读三次，记录时取平均值。5、各浓度乙醇溶液ΔPmax的测定1）、取出在恒温水槽中恒温的乙醇水溶液。2）、将表面张力仪内的上组溶液排出，用待测组分溶液润洗表面张力仪2次

7、。将毛细管与乳胶管断开，用洗耳球吹洗毛细管，将内外残留的上组溶液除净。3）、调节表面张力仪下方活塞，使得毛细管下端与液面相切。4）、待测液恒温3min后，如上述步骤测量ΔPmax。6、实验结束，收拾实验台。五、数据记录和处理1）、实验原始数据室温：26.2℃恒温水温度：30℃。查表可知在30℃下，σH2O=71.18mN·m-1实验原始数据如表1所示：表1实验数据记录-11-编号012345678预计浓度/（mol·dm-3）00.71.42.12.83.54.24.95.6乙醇质量/g01.6323.307

8、85.08856.23988.26289.573111.177312.9002溶液体积/ml　50.0050.0050.0050.0050.0050.0050.0050.00浓度/(mol/dm-3)00.70851.4362.2092.7093.5874.1564.8525.600ΔP/Pa第1次661630436520387440423395354ΔP/Pa第2次6596294375223844