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《动、静表面张力及其测定方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。
1、动、静表面张力及其测定方法表面张力是表面的重要性质。春液体的表面张力可以很快达到平衡，此时的表面质量为静表面张力;而表面活性剂溶液的表面张力随温度、主体相压力、表面活性剂的表面浓度、表面运动状态变化而变化，表现为动态表面张力。测定静表面张力的方法：1、毛细管升高法当液体完全湿润管壁时,液-气界面与固体表面的夹角(接触角)为零,则接界处的液体表面与管壁平行而且相切,整个液面呈凹态形状。如果毛细管的横截面为圆形,则半径越小,弯月面越近似于半球形。若液体完全不湿润毛细管,此时的液体呈凸液面而发生毛细下降,通常情况下液
2、体与圆柱形毛细管间的接触角H介于0b—180b,即液体对毛细管的湿润程度处于完全湿润与完全不湿润之间。式中C为表面张力,vQ是液相与气相的密度差,g是重力加速度,h为液面上升高度,r为毛细管半径,H是固-液接触角。只要测得液柱上升(或下降)高度和固-液接触角,就可以确定液体的表面张力。应用此法测定液体表面张力,要求固-液面接触角H最好为零。当精确测量时,需要对毛细管内液面上升高度h进行校正。当液面位置很难测准时,可通过测量两根毛细管的高度差计算表面张力,其计算公式为:h1、h2分别为两毛细管液面上升高度,r1、
3、r2分别为两毛细管半径2、吊片法3.DuNouy吊环法和Wihelmy吊片法吊环法的基本原理是,将浸在液面上的金属环(铂丝制成)脱离液面,其所需的最大拉力,等于吊环自身重量加上表面张力与被脱离液面周长的乘积。Timberg和Sondhauss首先使用此法,但DuNouy第一次应用扭力天平来测定此最大拉力。Harkins和Jordan引进了校正因子,可以用来测定纯液体表面张力,测定时必须注意其表面张力有时间效应。此外,将吊环拉离液面时要特别小心,以免液面发生扰动。吊片法是测定当打毛的铂片、玻片或滤纸片的底边平行界
4、面并刚好接触(未脱离)界面时的拉力。要满足吊片恰好与液面接触,既可采用脱离法,测定吊板脱离液面所需与表面张力相抗衡的最大拉力,也可将液面缓慢地上升至刚好与天平悬挂已知重量的吊板接触,然后测定其增量,再求得表面张力的值。从测定原理看,吊环法和吊片法都是通过测量力来测量表面张力,对润湿性要求较高。吊片法操作简单,不需校正,精度高。缺点是样品用量大,升温速度慢,不能用于多种气氛的表面张力测定以及高压表面张力的测定。对于非离子及阴离子表面活性剂,可以采取吊环法和吊片法;对于阳离子表面活性剂水溶液,由于容易吸附于固体表面
5、,使表面变得疏水而不易被水溶液润湿,实验误差较大,可以采用与接触角无关的测定方法,如滴体积法。该法是测定当片的底边平行液面并刚好接触液面时所受到的拉力，具有完全平衡的性质。正因为吊片法具有完全平衡性，因此实验简便，无需麻烦的计算且不需密度数据，使静表面张力测定最常用的方法之一。3、最大气泡压力法此法是使与溶液不起反应的气体慢慢通过插入液面的毛细管口出泡时的最大压力，并由此推算液体的表面张力。此法设备简单，操作方便，但气泡不断生成可能扰动液面平衡，改变液体表面温度，因而要控制气泡形成速度。因为气泡并非准确的球形，
6、相应地也需要校正。4.滴重法和滴体积法其基本原理是将待测液体在恒温条件下通过管尖,缓慢地形成液滴落入容器内,待收集至足够数量的液体时称量,根据总滴数算出每滴液滴的平均重量(mg),就可按泰特(Tate)定律求出表面张力C:mg=2PRC(4)公式4说明表面张力所能拉住液体的最大重量等于管尖周长和液体表面张力的乘积。式中R是液滴顶部半径,如果待测的液体不能润湿润管尖材料,只取内径r,反之取外径。事实上,液滴落下前所形成的细长液柱在力学上是不稳定的,即液滴上半部分半径缩小,下半部分半径扩大,最后形成液滴落下时,只有
7、下半部分的液体真正落入容器内,而上半部分的液滴仍与管尖相连,并成为下一个液滴的一部分。这是由于表面张力作用下的近管口液体受到其液滴重力作用,过早地拉伸而断裂所致。因此,所得液滴的实际重量要比计算值小得多。须上述偏差作了修正。滴重法和滴体积法的测量设备简单,准确度较高,量手段直接,样品用量少,易于恒温,能够用于一般液体或溶液的表面张力的测定,即使液体对滴头不能完全润湿、有一定的接触角(不大于90b)时也能适用。该法基本原理为从液面形状确定其形状因子的数值，在推算出液体的表面张力。此法可用于远距离操作，便于在特殊条
8、件下，如高温、高压、特殊化学环境等测定表面张力，并且可以任意长的平衡时间，可用于粘性液体表面张力的测定。5、悬滴法悬滴法实质上是滴外形法的一种。滴外形法是根据液滴的外形来测定表面张力和接触角的方法,既有悬滴法又有躺滴法,其原理是根据La2place关于毛细现象的方程:vP=C(1/R1+1/R2)(6)其中C为表面张力,R1和R2表示曲面半径,vP为界面上的压力差。随着计算机技术发展,
