实验十一 最大气泡法测定溶液的表面张力
最大气泡压力法测定溶液表面张力.
物理化学实验最大气泡压力法测定溶液表面张力C210 2010-04-12T=286.15K P=85.02kPa一、实验目的1.掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和方法2.测水溶液的表面张力并计算定不同浓度正丁醇计算吸附量3.加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解二、实验原理处于溶液表面的分子,受到不平衡的分子间力的作用而具有表面张力s.气泡最大压力法测定表面张力装置见实物；实验中通过滴水瓶滴水抽气使得体系压力下降，大气压与体系压力差△p逐渐把毛细管中的液面压至管口，形成气泡。
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r相等，曲率半径达最小值，根据拉普拉斯公式得:附加压力达最大值ΔP max=σ/r min。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。
加入表面活性物质时溶液的表面张力会下降,溶质在表面的浓度大于其在本体的浓度,此现象称为表面吸附现象;单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ, Γ=-(c/RT)*( dσ/dc).对可形成单分子层吸附的表面活性物质，溶液的表面吸附量Γ与溶液本体浓度c之间的关系符合朗格谬尔吸附等温式: Γ=Γ∞*kc/1+kc朗格谬尔吸附等温式的线性形式为: c/Γ=c/Γ∞+1/kΓ∞Γ∞为饱和吸附时,单位溶液表面积上吸附的溶质的物质的量，则每个溶质分子在溶液表面上的吸附截面积为:A m=1/(N A*Γ∞)三、仪器与试剂恒温槽装置；数字式微压差计；抽气瓶l个；表面张力测定仪烧杯（1000mL）；T形管1个；电导水；正丁醇（A.R.）及其不同浓度的标准溶液；四、实验步骤1．仪器常数的测定将表面张力测定仪清洗干净；在干净的表面张力测定仪中装入电导水，使毛细管上端塞子塞紧时，毛细管刚好与液面垂直相切；抽气瓶装满水，连接好后旋开下端活塞使水缓慢滴出；控制流速使气泡从毛细管平稳脱出（每个气泡4-6秒），记录气泡脱出瞬间数字微压差计的最大数值，取三次并求平均值。
最大气泡法测定乙醇溶液表面张力
最大气泡法测定乙醇溶液表面张力
最大气泡法是一种测定液体表面张力的方法，它通过测量液体中形成
的最大气泡直径来计算表面张力。
在乙醇溶液中，表面张力的大小与
乙醇浓度有关，因此可以利用最大气泡法来测定乙醇溶液的表面张力。
最大气泡法的原理是利用气泡在液体表面形成的过程中，表面张力会
使气泡的直径变小，直到达到最小值。
当气泡直径达到最小值时，表
面张力与气泡内部压力相平衡，此时气泡直径达到最大值。
因此，通
过测量最大气泡直径，可以计算出液体表面张力的大小。
在测定乙醇溶液表面张力时，需要先制备一定浓度的乙醇溶液，并将
其注入到最大气泡法测定仪器中。
然后，在液体表面形成一个气泡，
并通过调节气泡大小来使其直径达到最大值。
最后，通过测量气泡直
径和液体密度等参数，可以计算出乙醇溶液的表面张力。
最大气泡法测定乙醇溶液表面张力的优点是简单易行，不需要复杂的
仪器和技术，同时可以测定多种浓度的乙醇溶液表面张力。
但是，该
方法也存在一些局限性，例如测定结果受到环境温度、气压等因素的
影响，同时也无法测定非透明的液体表面张力。
总之，最大气泡法是一种简单易行的测定液体表面张力的方法，可以
用于测定乙醇溶液表面张力。
在实际应用中，需要注意测定条件的控制，以获得准确可靠的测定结果。
31-最大气泡法测溶液表面张力
最大气泡法测溶液表面张力一．实验目的：1、 掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力原理和技术。
2、 通过对不同浓度乙醇溶液表面张力测定，加深对表面张力，表面自由能，表面吸附量的理解。
3、 学会使用表面张力测定仪。
二．实验原理：1、原理： (1)用同一支毛细管作最大压差实验时气泡半径相同（γο2=∆P ，）表面张力与毛细管气泡最大压差关系：P K ∆=σ （1）(2) 吸附量与表面张力关系：TC RTC⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=Γσ （2） 溶液对表面活性剂为正吸附，浓度升高，表面张力下降。
温度升高，表面张力也下降。
以表面张力对浓度作图，从不同浓度对应的切线斜率，通过（2）式求算吸附量。
2、溶液真实浓度可根据测其吸光率，在对应标准浓度与吸光率工作曲线上找到对应浓度。
3、.实验装置示意（见实验教材）：带毛细管恒温封密支管套管——压差传感器——封闭滴液漏斗 3、知识扩展：若吸附满足朗格谬尔公式有：mm m K C c Kc Kc Γ+Γ=Γ→+=ΓΓ11 （3） 则由公式3作图由规距可求最大吸附量，而1=ΓδLA m ，从而可求一个分子在溶液表面的大约横截面积。
三．仪器与试剂：表面张力测定仪， 阿贝拆射仪， 超级恒温水浴槽 ，蒸馏 水，烧杯，分析纯无水乙醇， 分析纯丙酮， 待测乙醇溶液样品（6至8个） 四．实验操作步骤：1.作工作曲线，（确定样品浓度）分别测定体积百分浓度为5，10，15，20，25，30的乙醇标准溶液折光率。
作浓度对折光率的工作曲线。
测各样品折光率，对照工作曲线，确定样品浓度。
（折光率为y ，浓度为x ，则工作曲线方程为：y = 0.0006x + 1.3335） 2.仪器常数K 的测定：（1） 洗净支管套管和毛细管，按图联接仪器，滴液漏斗装满水。
（2）支管套管内试管加适当重蒸水，使毛细管与水面垂直相切，25度恒温10分钟。
（3）滴液漏斗连接管拨开，压差测定仪开启并致零后再连接上连接管，滴液漏斗缓慢滴液加压，使气泡由毛细管逸出，以小于每分钟20个为宜。
最大气泡发测定溶液表面张力
最大气泡发测定溶液表面张力实验名称：最大气泡法测定溶液表面张力实验目的：1. 学习和掌握气泡法测定液面张力的实验原理和方法；2. 了解表面张力相关概念和公式；3. 掌握实验数据处理和分析方法。
实验原理：表面张力是液体表面所受到的分子间的一种力，它使液面趋于最小面积的状态。
根据杨氏定律，液体表面张力F的大小可表示为：F = γL其中γ为表面张力系数，L为液体表面的周长。
最大气泡法测定溶液表面张力，是将一根玻璃管塞在一溶液中，管口抬离液面后，通过吹气法在玻璃管内形成一个气泡，并逐渐加大压力，当气泡从玻璃管中抬出时，管口压力减小至最小值，并变为固定值。
此时气泡直径、管口边缘长度等数据均可用来计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1.准备一根内径约为0.7～1mm的直玻璃管，两端均作过热处理并制成吸管型。
吸管要求口径尽量小，以便形成小的气泡。
2.用去离子水清洗玻璃管，再用酒精涂洗干净。
3.实验表面张力：（1）加入一定量的去离子水到三个试管中，分别加入0.1~0.3mL的酒精、苯、正丁醇。
（2）用吸球吸取被测溶液，直到牢固地充满了玻璃管，放在液面上，使液面把玻璃管口罩住，然后用手握住吸球以上提管子，使玻璃管口稍稍浮起，吸球松开，保证玻璃管内无气泡，玻璃管内液面刚好在液面之上。
（3）在玻璃管外侧，用一长管膜压力，直到液面在玻璃管上方，形成一气泡。
此时，按膜的位置调整气泡直径和液面周长的比值为0.9左右，再用一根呈45度角的玻璃管口吹气，增加气泡直径，同时测量管口长度、气泡直径和液面间的高度差，记录数据。
（4）重复2-3步骤不少于三次，取平均值，计算表面张力。
数据计算：1. 气泡直径d的平均值2. 玻璃管口边缘长度l的平均值3. 液面间高度差h的平均值4. 比值P = l/d5. 表面张力系数γ = πdP（ρgh+2ηv/d）/2实验结果：被测液体 | 气泡直径d/mm | 玻璃管口边长l/mm | 液面间高度差h/mm | P | γ/mN·m-1:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:去离子水 | 3.51 | 14.05 | 161.8 | 3.2 | 72.11酒精 | 2.12 | 8.73 | 116.5 | 4.11 | 21.44苯 | 2.40 | 9.57 | 197.6 | 4.0 | 34.74正丁醇 | 2.82 | 11.38 | 168.5 | 4.03 | 23.21结论：根据实验结果，不同液体的表面张力不同。
最大气泡压力法测定溶液表面张力.
物理化学实验最大气泡压力法测定溶液表面张力C210 2010-04-12T=286.15K P=85.02kPa一、实验目的1.掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和方法2.测水溶液的表面张力并计算定不同浓度正丁醇计算吸附量3.加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解二、实验原理处于溶液表面的分子,受到不平衡的分子间力的作用而具有表面张力s.气泡最大压力法测定表面张力装置见实物；实验中通过滴水瓶滴水抽气使得体系压力下降，大气压与体系压力差△p逐渐把毛细管中的液面压至管口，形成气泡。
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r相等，曲率半径达最小值，根据拉普拉斯公式得:附加压力达最大值ΔP max=σ/r min。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。
加入表面活性物质时溶液的表面张力会下降,溶质在表面的浓度大于其在本体的浓度,此现象称为表面吸附现象;单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ, Γ=-(c/RT)*( dσ/dc).对可形成单分子层吸附的表面活性物质，溶液的表面吸附量Γ与溶液本体浓度c之间的关系符合朗格谬尔吸附等温式: Γ=Γ∞*kc/1+kc朗格谬尔吸附等温式的线性形式为: c/Γ=c/Γ∞+1/kΓ∞Γ∞为饱和吸附时,单位溶液表面积上吸附的溶质的物质的量，则每个溶质分子在溶液表面上的吸附截面积为:A m=1/(N A*Γ∞)三、仪器与试剂恒温槽装置；数字式微压差计；抽气瓶l个；表面张力测定仪烧杯（1000mL）；T形管1个；电导水；正丁醇（A.R.）及其不同浓度的标准溶液；四、实验步骤1．仪器常数的测定将表面张力测定仪清洗干净；在干净的表面张力测定仪中装入电导水，使毛细管上端塞子塞紧时，毛细管刚好与液面垂直相切；抽气瓶装满水，连接好后旋开下端活塞使水缓慢滴出；控制流速使气泡从毛细管平稳脱出（每个气泡4-6秒），记录气泡脱出瞬间数字微压差计的最大数值，取三次并求平均值。
最大泡压法测定溶液的表面张力
（2）测定不同浓度乙醇溶液的表面张力 配制浓度分别为0.02，0.05，0.10，0.15，0.20， 0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁醇溶液各50ml。 按（1） 数据记录和处理
(1) 记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不 同浓度乙醇溶液的的△h。 (2) 按式（7-66）计算毛细管常数K。不同温度 下纯水的表面张力见附录14。
最大泡压法测表面张力
（3）求乙醇的分子截面积 饱和吸附量
kc 1 kc
(7-68)
c 作 ～c图，由直线斜率求
1 c 1 k
求乙醇分子截面积
1 ＝ L
(7-69)
8
最大泡压法测表面张力
3. 实验步骤
（1） 测定毛细管常数K. 将蒸馏水装于带支管的毛细管，使毛细管的端 面与液面相切，打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢滴 下而降低系统的压力，气泡均匀逸出，读取U形压 力计两臂最大高度差。
2
最大泡压法测表面张力
2. 实验原理
体相分子：
（1）溶液的界面吸附 纯液体和其蒸气组成的体系 自由移动不消耗功
表面分子： 液体有自动收缩表面 而呈球形的趋势。
2 G (J m ) γ A T , P ,nB
g
l
比表面自由能（表面张力）
3
最大泡压法测表面张力
溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。
(3) 按式（7-66）计算不同浓度乙醇溶液的表 面张力。
10
最大泡压法测表面张力
(4)作 ～c/c 曲线，在曲线上分别取c / c 为0.03， 0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40的点作 d 切线，求切线斜率 。 dc / c
最大气泡压力法测定溶液的表面张力
最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、实验目的1．掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。
2．通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、基本原理在一个液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面表面层中，每个分子都受到垂直于并指向液体内部的不平衡力。
所以说分子在表面层比在液体内部有较大的位能，这位能就是表面自由能，通常把增大一平方米表面所需的最大功A 或增大一平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能，其单位为J ·m －1；而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N ·m －1。
如欲使液体表面面积增加ΔS 时，所消耗的可逆功A 应该是：一A ＝ΔG ＝σΔS （1）液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
根据能量最低原则，若溶质能降低溶剂的表面张力，则表面层中溶质的浓度应比溶液内部的浓度大，如果所加溶质能使溶剂的表面张力升高，那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在一定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量与溶液的表面张力和加入的溶质量（即溶液的浓度）有关，它们之间的关系可用吉布斯(Gibbs)公式表示： Γ＝－RT c (c∂∂σ)T （2） 式中：Γ为吸附量(mol ·m －1)；σ为表面张力(J ·m -1)；T 为绝对温度(K)；c 为溶液浓度(mol ．L －1)；R 为气体常数(8．314J ．K —I ·mol －1)。
(c∂∂σ)T 表示在一定温度下表面张力随溶液浓度而改变的变化率。
如果σ随浓度的增加而减小，也即(c∂∂σ)T <0，则Γ>0，此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附作用。
如果σ随浓度的增加而增加即(c ∂∂σ)T >0，则Γ<0，此时溶液表面层的浓度小于溶液本身的浓度，称为负吸附作用。
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液的表面张力
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：
－W′＝σ·ΔA
（1）
它表示液体表面自动缩小趋势的大小，σ 称为比表面自由能，其量纲为 J·m-2。因其量 纲又可以写成 N·m－1，所以 σ 还可称为表面张力。其量值与溶液的成分、溶质的浓度、温
度及表面气氛等因素有关。
2、溶液的表面吸附
至于恒温水浴内恒温 10min。毛细管需垂直并注意液面位置，然后按图接好测量系统。慢慢
打开抽气瓶活塞，注意气泡形成的速率应保持稳定，通常控制在每分钟 8-12 个气泡为宜，
即数字微压微压差测量仪的读数（瞬间最大压差）约在 700-800pa 之间。读数 3 次，取平均
值。
4、测量乙醇溶液的表面张力
按实验步骤三分别测量不同浓度的乙醇溶液。从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量
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，这种
表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。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：
1.3435
25%乙醇
-0.478
1.3465
30%乙醇
-0.452
1.3491
35%乙醇
-0.450
1.3516
40%乙醇
-0.422
1.3539
2.数据处理：
（1）以纯水的测量结果按方程计算 K′值。
解得 K′=σ1∕△p1=71.97*10-3N*m-1/(-0.765kpa)=0.094 （2）根据所测折光率，由实验提供的浓度-折光率工作曲线查出各溶液的浓度。
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实验十一 最大气泡法测定溶液的表面张力
（一）实验数据：乙醇溶液的表面张力的测定
室温 25.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 96.18 kPa
σ=0.04098e-c/3305.18+ 0.0237(N·m-1 )
(әσ/әc)T,p=-0.04098/3305.18e-c/3305.18(N·m2·mol-1)
Γ= -c/8.3145/303.15×(әσ/әc)T,p (mol·m-2)
表2. 乙醇溶液表面张力的测定
σ=0.03928e-c/3249.436+0.02477(N·m-1 )
(әσ/әc)T,p=-0.03928/3249.436e-c/3249.436(N·m2·mol-1)
Γ= -c/8.3145/303.15×(әσ/әc)T,p (mol·m-2)
（二）实验数据：异丙醇溶液的表面张力的测定
室温 25.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 97.08 kPa
σ=0.03161e-c/530.01+0.03864(N·m-1 )
(әσ/әc)T,p=-0.03161/530.01e-c/530.01(N·m2·mol-1)
Γ= -c/8.3145/303.15×(әσ/әc)T,p (mol·m-2)
表1. 异丙醇溶液的配制
σ=0.02743e-c/348.32+0.04535(N·m-1 )
(әσ/әc)T,p=-0.02743/348.32e-c/348.32(N·m2·mol-1)
Γ= -c/8.3145/303.15×(әσ/әc)T,p (10-6mol·m-2)
（三）实验数据：正丁醇溶液的表面张力的测定
室温 15.50 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 96.67 kPa
表2. 仪器常数的测定
表3. 正丁醇溶液表面张力的测定
正丁醇浓度σ-(әσ/әc )T,p Γc /Γ-3
-12-1-2-1100ml 容量瓶
1#
2#
3#
4#
5#
6#
V 正丁醇/ml
0.2
0.5
1
1.5
2
2.5
c 正丁醇/mol·dm -3
0.0218510.0546276310.1092552620.1638828930.218510523
0.273138154
σ
仪器常数K 123平均值/N·m -1/N·m -1·Pa -1H 2O
738
738
738
738
0.07118
9.64499E-05
正丁醇浓度σ/mol·m -3123平均值N·m -1
21.856786786786780.06539300854.636326326326320.060956314109.35625625625620.054204824163.9
508
510
509
509
0.049092981
Δp /Pa
表2. 仪器常数的测定
室温 22.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 96.67 kPa
D p H 2O /Pa 计算公式：K=σH2O /△p H2O (N·m -1·Pa -1)
表3. 正丁醇溶液表面张力的测定
室温 15.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 96.67 kPa
待测物质 (әσ/әc )T,p =-0.03375/151.85e -c /151.85Γ= -c /8.3145/303.15×(әσ/әc )T,p
表4. 正丁醇溶液表面张力的计算
室温 15.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 97.22 kPa 表1. 正丁醇溶液的配制
c 正丁醇=ρ正丁醇V 正丁醇/M 正丁醇/(100×10-3) /mol·dm -3，M 正丁醇= 74.12g· mol -1, ρ正丁醇=0.8098g∙dm -3
σ=0.03375e -c /151.85+0.03632
218.5461460463461.33333330.044495537 273.14354354384360.042052141 327.8406409408407.66666670.039319395 382.43963963963960.038194146
σ=0.03193+0.01873e-c/207.241+0.01873e-c/207.264
(әσ/әc)T=-0.01873/207.241e-c/207.241-0.01873/207.264e-c/207.264
Γ= -c/8.3145/303.15×(әσ/әc)T
表4. 正丁醇溶液表面张力的计算
室温 15.00 ℃；实验温度 30.00 ℃；大气压 97.22 kPa
正丁醇浓度σ(әσ/әc)T,pΓc/Γ
/mol·m-3/N·m-1/N·m2·mol-1/ mol·m-2/m-1
500.06136-0.000142002 2.81689E-0617750065.45
1000.055052-0.000111563 4.42615E-0622593015.68
1500.050095-8.76487E-05 5.21606E-0628757322.56
2000.046202-6.88606E-05 5.46396E-0636603506.68
2500.043142-5.40999E-05 5.36591E-0646590453.55
3000.040739-4.25033E-05 5.05883E-0659302251.58
1
12g·mol-1
7#8#
3 3.5
ol-1, ρ正丁醇=0.8098g∙dm-3
0.3277657850.382393416。