溶液表面张力的测定——最大气泡压力法
10最大泡压法测溶液的表面张力
相切。
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7、思考题
1、有哪些因素影响表面张力测定的结果？如何减小以致消除这些 因素对实验的影响？
2、用最大泡压法测定表面张力时，为什么要读取最大压力差？ 3、在测量中，如果抽气速度过快，对测量结果有何影响？ 4、毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切？否则对实验有何影
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4.2 不同浓度乙醇表面张力的测定
➢ 样品管中装入待测的乙醇溶液，重复前面的步骤，求出 Pmax2。
➢ 求出不同浓度乙醇溶液的表面张力（浓度从稀到浓，注 意润洗）
➢ 测定已知浓度的乙醇溶液的折射率，作出标准曲线。再 测定未知乙醇溶液的折射率，从标准曲线上确定其浓度
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5、数据处理
1、以纯水测得结果求出毛细管常数K值 2、用表格列出各浓度的溶液压力差值，并求得其
表面张力值。 3、作1-c图
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6. 实验注意事项
➢ 仪器系统不能漏气（如何检查漏不漏气？）。 ➢ 微压差测量仪采零时，务必要与大气相通。 ➢ 所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与
液 面相切。 ➢ 读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出（5－6个/分钟）
响？ 5、最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？如果气泡
逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果有无影响？
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3. 仪器与试剂
表面张力测定装置 1套
洗耳球
1个
滴管
1个
不同浓度的乙醇溶液
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4. 实验步骤
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告实验目的：明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
实验原理：表面张力和表面吸附液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能，用y表示。
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力。
欲使液体产生新的表面积，就需对其做表面功，其大小应与表面职成正比，系数为即为表面张力y。
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，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种情况：
（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。
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。
溶液表面张力的测定——最大气泡压力法
实验七 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法一． 实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。
2. 了解表面张力的性质, 表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。
3. 学会镜面法作切线的方法。
二． 实验原理用本法测定[乙醇, 水]溶液的数据对[σ, c], 作图将c-σ曲线在不同浓度的斜率 T 代入吉布斯等温吸附式:Γ=﹣c RT c σ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭T 求出相应的吉布斯吸附量Γ；按朗格茂尔等温吸附变形公式:c 1c α∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量 , 进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度 , 结合直线截距得出吸附系数α:∞Γ=（tg β）-1以上个式中, c 为浓度；T 为绝对温度（K ）；σ为表面张力；Γ为吉布斯吸附量；M 为溶质摩尔质量；ρ为溶质密度；S 为分子截面积；δ为分子长；α为吸附系数；NA 为阿伏伽德罗数（6.02×1023/mol ）；R 为气体常数。
为了求以上参数, 关键是测σ。
表面张力及界面张力, 矢量。
源于凝聚相界面分子受力不平衡, 意为表面的单位长度收缩力。
σ也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质, 如果恒温、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功, 故亦称为表面自由焓。
1. σ与凝聚相和表面共存接触相种类有关, 还与T,P 有关, 与凝聚相纯度和杂志种类有关。
浓度升高, 溶液的σ有增有减, 随溶质、溶剂而异, 表面活性剂是两亲分子, 他们的水溶液σ随浓度升高先剧降, 后微升, 在渐趋稳定。
σ随c 而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离, 此现象称为表面吸附。
表面吸附量Γ与浓度有关, 用吉布斯等温方程求出 为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。
<0, Γ>0为正吸附, 表面浓度较体浓度高, 达饱和吸附时, Γ趋于饱和吸附量 , 此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集, 形成单分子膜。
,2. 若将兰格缪尔等温吸附式中的吸附量赋予吉布斯吸附量的特定意义, 则可从其变形式求出 设分子吸附层厚δ, δ即两亲分子长。
溶液表面张力的测定实验报告
溶液表面张力的测定实验报告一、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、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。
但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。
此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。
对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。
只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。
(情绪管理)最大气泡压力法测定溶液的表面张力最全版
（情绪管理）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壹、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、基本原理在壹个液体的内部，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且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，通常把增大壹平方米表面所需的最大功A或增大壹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：壹A＝ΔG＝σΔS（1）液体的表面张力和温度有关，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。
这种表面浓度和溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在壹定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量和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＝－()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)。
()T表示在壹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()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()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。
溶液表面张力的测定
溶液表面张力测定一 实验目的1. 掌握气泡的最大压力法测定溶液表面张力原理和技术。
2. 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量。
3. 了解超级恒温槽的构造及使用方法。
二 实验原理处于液体表面的分子由于受到液体内部分子与表面层外介质分子的不平衡力作用，具有表面张力。
定义单位长度上沿着表面的切线方向垂直作用于表面的收缩力为表面张力σ，单位。
1m −⋅N p ∆气泡的最大压力法(或最大泡压法)是测定液体表面张力的方法之一。
它的基本原理如下：当玻璃毛细管一端与液体接触，并往毛细管内加压时，可以在液面的毛细管口处形成气泡。
设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差(即施加于气泡的附加压力)与气泡的半径r 、液体表面张力σ之间的关系可由拉普拉斯(Laplace)公式表示，即p =∆ (2-70) rσ2 图2-42 气泡形成过程中其半径的变化情况示意 显然，在气泡形成过程中，气泡半径由大变小，再由小变大(如图2-42中(a)、(b)、(c)所示)，而压力差∆p 则由小变大，然后再由大变小。
当气泡半径r 等于毛细管半径R 时，压力差达到最大值∆p max 。
因此 Rp max =∆ (2-71) σ2由此可见，通过测定R 和，即可求得液体的表面张力。
max p ∆由于毛细管的半径较小，直接测量R 误差较大。
通常用一已知表面张力为的液体(如水、甘油等)作为参考液体，在相同的实验条件下，测得相应最大压力差为，则毛细管半径0σmax ,0p ∆max,002p ∆=R σ。
代入上式，求得被测液体的表面张力0,0max max σσp p ∆∆=（2-72） 本实验中用数字式微压差测量计测量压力差∆p 。
在同一温度下，若测定不同浓度c 的溶液表面张力，按吉布斯(Gibbs)吸附等温式可计算溶质在单位界面过剩量，即吸附量：(1)2Γ cRT c d d (1)2σΓ−= (2-73) 式中R 为气体摩尔常数。
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溶液表面张力的测定——最大气泡压力法
一．实验目的及要求
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．了解影响表面张力测定的因素
3．熟悉利用吉布斯（Gibbs ）吸附方程计算吸附量与浓度的关系的方法。
二．实验原理
表面张力是液体的重要性质之一，液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小，到达临界温度时，表面张力趋于零。
液体的表面张力也与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就要发生变化。
从热力学观点来看，液体表面缩小导致体系总的吉布斯函数减少，为一自发过程。
如欲使液体产生新的表面积△A ，就需要消耗一定量的功W ，其大小与△A 成正比：W r =σ△A ，而等温等压下△G=W r ，如果△A=1m 2，则W r =σ=△G 表，表面在等温下形成1m 2的新表面所需的可逆功，即为吉布斯函数的增加，故亦叫比表面吉布斯函数，其单位是J ▪m -2.从物理学来看，是作用在单位长度界面上的力，故亦称表面张力，其单位为N ▪m -1.
表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当一种物质加入后，对某种液体（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力，即比表面吉布斯函数的改变。
根据吉布斯函数最低原理，溶质能降低液体（溶液）的表面吉布斯函数时，表面层溶质的浓度比内部的大；反之，若使表面吉布斯函数增加时，则溶质在表面的浓度比在内部的小。
这两种现象都叫溶液的表面吸附。
显然在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力和溶液的浓度有关。
从热力学方法可导出它们之间的关系式，即吉布斯（Gibbs ）等温吸附方程式：
()T c RT c
σ∂Γ=-
∂ 式中：Γ为吸附量（单位为mol/m 2）；σ为比表面吉布斯函数（J ▪m -2）或亦称表面张力（N ▪m -1）；T 为绝对温度（K ）；c 为溶液浓度（mol/m 3）；R 为气体常数（8.314J/mol/K ）。
显然，当()T c
σ
∂∂>0时，Γ>0，成为正吸附；当(
)T c
σ
∂∂>0时，Γ<0，成为负吸附。
溶于溶剂中能使其表面吉布斯函数σ显著降低的物质称为表面活性物质（即产生正吸附的物质）；反之，称为表面惰性物质（即产生负吸附的物质）。
通过实验应用吉布斯方程可作出浓度于吸附量的关系曲线，先测定在统一温度下各浓度溶液的σ，绘出σ-c 曲线，将曲线上某一浓度c 对应的斜率(
)T c
σ
∂∂带人吉布斯公式就可求出吸附量，如图所示。
测定各平衡浓度下的相应表面张力σ，作出σ-c 曲线，如图所示，并在指明浓度的L 点作一切线交纵轴于点N ，在通过L 点做一条横轴的平行线交纵轴于M 点，则有如下的关系式：
-c 1
d dc
σ=MN ，即Γ1
=MN RT 。
由以上的方法计算出适当间隔（浓度）所对应的Γ值，便可作出Γ-c 曲线。
测量表面
张力的方法很多，如毛细管上升法、滴重法、拉环法等，而以最大气泡压力法较方便，应用颇多。
其实验的基本原理如下：
如图将欲测表面张力的液体装于试管2中，使毛细管1的端口与液体表面相齐，即刚接触液面，液面沿毛细管上升，打开滴液漏斗6的玻璃活塞5，滴液达到缓缓增压目的，此时毛细管1内液面上受到一个比管2内液面上大的压力，当压力差稍大于毛细管端产生的气泡内的附加压力时，气泡就冲出毛细管。
次压力差△P 和气泡内的附加压力P 附始终维持平衡。
压力差△P 可由压力剂读出。
气泡内附加压力
Ρ附=
2σ
γ2γσ=∆P
式中：γ为气泡的曲率半径，σ为溶液的表面张力。
由于△P=P 附，则
2
γ
σ=∆P
因为只有气泡半径等于毛细管半径时，气泡的曲率半径最小，产生的附加压力最大，此时压力计上的△P 也最大。
所以在测得压力计上的最大△P 对应的γ即毛细管半径。
毛细管半径不易测得，但对同一仪器又是一常数，及
2
γ
=常数，设为K ，称作仪器常数。
则式变为 0K σ=∆P
我们用已知表面张力σ0的液体测得其最大压力差0∆P ，则K=
P σ∆，带回上式可测量
任何溶液的σ值。
三．实验步骤
1．重量法配置5%，10%，15%，20%，25%，30%，35%，40%的乙醇水溶液。
2．仪器的清洗。
将表面张力仪1，2用洗液浸泡数分钟后，用自来水及蒸馏水冲洗干净，不要再玻璃面上留有水珠，使毛细管有很好的润湿。
3．调节恒温水浴温度为25摄氏度或35摄氏度。
4．仪器常数的测定。
在减压器中装满水，塞紧塞子。
使夹子4处于开放状态。
在管2中注入少量蒸馏水，装好毛细管1，并使其尖端处刚好与液面接触（多余液体可用洗耳球吸
出）。
按图装好夹子，为检测仪器是否漏气，打开滴水增压，在微压差计上有一定压力显示，关闭开关，停1min左右，若微压差计显示的压力值不变，说明仪器不漏气。
在打开开关5继续滴水增压，空气泡便从毛细管下端溢出，控制使空气泡溢出的速度为每分钟20个左右，可以观察到，当空气气泡刚破坏时，微压力计显示的压力值最大，读取为压力值至少三次，求平均值。
由已知蒸馏水的表面张力σ0（可查表）及实验测定的压力值△P0可算出K值。
5．乙醇溶液系列表面张力的测定。
先夹好夹子，然后把表面张力仪中的蒸馏水倒掉，用少量待测溶液将毛细管内部及毛细管冲洗2-3次，然后倒入要测定的乙醇溶液。
从最稀溶液开始，依次测较浓的溶液（为什么？）。
此后，按照与测量仪器常数的相同操作进行测定。
将乙醇溶液测完后，洗净管子及毛细管，依法重测一次蒸馏水的表面张力，与试验前的蒸馏水的表面张力进行比较，并加以分析。
6．改变很稳水浴温度。
按上述步骤测定35摄氏度下乙醇系列表面张力。
7．如果没有条件而按体积配置的溶液，需要分别测定乙醇系列的折光率，在工作曲线上查得准确浓度，工作曲线可由实验室提供。
四．实验注意事项
五．数据记录与处理
1．将实验数据及结果填入表中。
2.按表列和计算的数据画出乙醇的σ-c图
3．在σ-c图用作切线法求各适当间隔的浓度的Γ值。
并作出Γ-c等温吸附线。
4．做出35摄氏度时的Γ-c等温吸附线并与25摄氏度的做多比得出温度影响结论。
七．思考题
八．讨论。