溶液中的吸附作用和表面张力的测定
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力(总13页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1、表面张力的产生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，如图所示，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。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能（J·m-2）。
若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。
事实上不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向是表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s ，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。
当液面为凹形时，合力指向液体外部，液面下的液体受到的实际压力为：P ' = P o - P s ；当液面为凸形时，合力指向液体内部，液面下的液体受到的实际压力为： P ' = P o + P s 。
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。
物理化学思考题
1.电动势法测定AgCl的溶度积Ksp1.本实验可否使用KCl盐桥？为什么实验中不能使用自来水淋洗盐桥？答：本实验不能使用KCl 盐桥，选用盐桥的首要条件是盐桥不与溶液反应，溶液中含有Ag+，会于Cl-反应沉淀。
实验中不能用自来水淋洗盐桥，制备盐桥的首要条件是盐桥中正，负离子迁移速率相近，自来水中含有Ca2+,Mg2+等离子，用其冲洗盐桥，会使盐桥正，负离子迁移相近的条件受到破坏，从而给本实验的测定带来误差。
2. 为什么不能用伏特计直接测定电池电动势？答：电池电动势的测定必须在电流接近于零的条件下进行，倘若用伏特表直接测定，虽然伏特计的内阻非常大，远远大于电池电阻，但用伏特计测定时其电流远大于零，消耗在电池内阻上的电流是不可忽视的。
即使说实验误差偏大，所得实验值与真实值偏大。
3.使用UJ-25型直流电位差计时，长时间按下按钮接通测量线路，对标准电池电动势的标准性以及待测电池电动势的测量有无影响？答：标准电池是高度可逆电池，其工作条件是通过的电流无限大，长时间按下按钮接通测量线路，在电流非无限的条件，会破坏标准电池的可逆性。
标准电池作为标准，受到破坏后，其电动势就变了，再以EX/EN=Ac′/Ac公式计算时，其EN还用原值，从而待测电动势的测量就不准确。
4.使用UJ-25型直流电位差计时，在测定过程中，若检流计光标总往一个方向偏转，可能是哪些原因引起的？答：（1）电池（包括工作电池、标准电池和待测电池）的正负极接反了；（2）电路中的某处有断路；（3）标准电池或待测电池的电动势大于工作电池的电动势，超出了测量范围2.碳钢在碳酸氢铵溶液中极化曲线的测定1.阳极极化曲线对实施阳极保护有什么指导意义？答：分析研究极化曲线，是解释金属腐蚀的基本规律、揭示金属腐蚀机理和探讨控制腐蚀途径的基本方法之一。
2.恒电流法和恒电位法俩种方法所测绘出的极化曲线有何异同？答：恒电流法是恒定电流测定相应的电极电位，恒电位法是恒电位测定相应的电流。
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
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。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2、了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程，吉布斯吸附等温式，了解兰格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算饱和吸附量, 由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1、表面张力的产生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，如图所示，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。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能（J·m-2）。
若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m-1）。
事实上不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向是表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（溶质），表面张力就要发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s，而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。
当液面为凹形时，合力指向液体外部，液面下的液体受到的实际压力为：P' = P o - P s；当液面为凸形时，合力指向液体内部，液面下的液体受到的实际压力为：P ' = P o + P s 。
这一合力P S ，即为弯曲表面受到的附加压力，附加压力的方向总是指向曲率中心。
表面张力的测定
大学化学实验II实验报告——物理化学实验学院：化学与化工学院专业：班级：图1 被吸附的分子在界面上的排列图1中(1)和(2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列。
图2 表面张力和浓度关系图当界面上被吸附分子的浓度增大时，它的排列方式在不断改变，最后，当浓度足够大时，被吸附分子盖住了所有界面的位置，形成饱和吸附层，分子排列方式如图1中(3)所示。
这样的吸附层是单分子层，随着表面活性物质的分子在界面上愈益紧密排列，则此界面的表面张力也就逐渐减小。
如果在恒温下绘成曲线γ=f(c)(表面张力等温线)，当c 增加时，γ在开始时显著下降，而后下降逐渐缓慢下来，以至γ的变化很小，这时γ的数值恒定为某一常数(见图2)。
利用此图求出其在一定浓度时曲线的切线斜率，代入吉布斯吸附方程就可求得表面吸附量。
或者在曲线上某一浓度c 点作切线与纵坐标交于b 点，再从切点a 作平行于横坐标的直线，交纵坐标于b′点，以Z 表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，故有：（3）根据朗格缪尔(Langmuir)公式：（单分子层吸附）KcKc +Γ=Γ∞1 （4）其中 Г∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的吸附量，整理可得：浓度（mol/l）0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.16 0.20 0.24△P最大(kpa)598 553 536 499 475 467 425 409 391实验数据处理平均温度=17.8℃平均大气压=88.87kpa 表面张力—浓度关系曲线由上图可计算的个点的Γ，结合温度制的下图正丁醇溶液吉布斯吸附等温线：再以c/Γ对c作图得知该直线的斜率为0.013×107，则根据∞∞Γ+Γ=ΓK c c 1 1/∞Γ=1.3×105 1/（K ∞Γ）=0.811×107所以正丁醇饱和吸附量∞Γ=1/（1.3×105）=7.692×10-6mol·m -2问题讨论及 误差分析 问题讨论：1、在毛细管升高法中，影响实验结果的因素有哪些？答：①毛细管及试管的洁净程度；②毛细管的内径大小（内径小，测量的高度误差小）；③毛细管粗细是否均匀；④毛细管内半径的测量是否准确；⑤测量时，毛细管是否垂直液面。
最大气泡法测定液体表面张力的实验报告
实验六最大气泡法测定液体表面张力
[日期：2008-06-18] 来源：作者：[字体：大中小]
由此，测定溶液的浓度和表面张力，可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
结果正确的关键在于曲线光滑和切线的确定。
如是手工处理，画切线可采用镜面反射法。
七、思考题
1．表面张力为什么必须在恒温槽中进行测定，温度变化对表面张力有何影响，为什么，
2．实验如用U型管压差计，工作液应选什么为宜？
3．用最大气泡法测量表面张力时为什么要读最大压差？
4．滴液漏斗的放液速度对本实验有何影响？
八、进一步考虑的问题
一般教科书都用上式来分析Г—c的关系，并将Г∞称为饱和吸附量。
但是，表面吸附量Г的概念是一种表面超量(表面过剩)，是指单位面积的表层中所含溶质的量与具有相同质量溶剂的本体溶液中所含溶质的量之差。
因此从表面超量角度理解，当浓度较低时，由于溶质(具表面活性)优先排布在溶液表面层，使Г随浓度增加而增加。
当浓度增大到一定值后，再增加溶质浓度，必定使溶质在表面层的浓度与在体相中的浓度之差越来越小，直到浓度无限大时，这个差值为零。
因此吸附量Г达到极大值后，会逐渐减少，直到Г∞＝0。
显然上式没有体现这一特征。
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最大气泡法测定液体表面张力
最大气泡法测定液体表面张力目的要求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掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横截面积实验原理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溶质分子进入到溶液表面，是表面层分子组成发生了改变，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生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。
实验原理按吉布斯吸附等温式：c d 1 d 1 RT dc RT d ln c式中：Г-代表溶质在单位面积表面层中的吸附量molm-2C－代表平衡时溶液浓度molL-1R1－气体常数8.314Jmol-1K-1T－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，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。
实验原理当c T ＜0时，Г＞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c ＞0时，Г＜0表示溶液表面张力随浓度增加而增T 加，则溶液表面发生负吸附，此时溶液表面层浓度小于溶液内部浓度。
我们把能产生显著正吸附的物质即能显著降级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乙醇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lnC作图得一曲线，求曲线上某一点的斜率可计算相当于该点浓度时溶液的表面吸附量。
实验原理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减压则可以在液面的毛细管出口处形成气泡。
表面张力的测定——最大气泡法
溶液表面张力的测定测定姓名：夏胜军 学号：2015011944 班级：材52 同组：韦尧洁 实验日期：2016年11月17日 提交报告日期：2016年11月22日助教：段炼1 引言1.1 实验目的1.1.1 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
1.1.2 根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。
1.1.3 掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
1.2 实验原理在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的。
可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较大势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。
在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA 所需做的功为γdA =δW - （1）比例系数γ表示在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其数值等于作用在界面上每单位长度边缘的力，称为表面张力。
纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质使溶剂表面张力发生变化，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层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，表面层溶质的浓度比内部的浓度低。
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。
显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表面张力随浓度的变化率有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯公式：p T dc d RT c ,⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ (2) 式中：Γ为表面吸附量（mol •m -2）；γ为表面张力（N •m -1）；c 为溶质的浓度（-3m mol ⋅）；T 为热力学温度（K ）；R 为摩尔气体常数（8.314-1K mol J ⋅⋅）。
Γ值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。
显然，Γ不仅能表明吸附的性质，而且其值还能说明表面吸附的程度：Γ＝0表明无吸附现象；其值越远离0，表明吸附程度越大。
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溶液中的吸附作用和表面张力的测定———最大气泡压力法 黄汉弘 PB09206262摘要：本实验通过最大气泡压力法来测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，从而了解表面张力的性质，表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。
关键词：吸附作用 表面张力 正丁醇 最大气泡压力法引言：1、物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而作功，故表面分子的能量比内部分子大。
增加体系的表面，即增加了体系的总能量。
体系产生新的表面（∆A ）所需耗费功（W ）的量，其大小应与∆A 成正比。
－W =σ∆A如果∆A ＝1m 2，则－W ＝σ，即在等温下形成1m 2新的表面所需的可逆功。
故σ称为单位表面的表面能，其单位为N ·m -1。
这样就把σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。
它表示表面自动缩小的趋势的大小。
表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一相的组成等有关。
纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身蒸气的空气共存的情况而言。
2、在纯液体情形下，表面层的组成与内部的组成相同，因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
Gibbs 用热力学的方法推导出它们间的关系式 Γ ＝Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 式中，Γ——气一液界面上的吸附量（mol ·m -2）；σ——溶液的表面张力（N ·m -1）; T ——绝对温度（K ）；c －溶液浓度（mol ·m -3）； R ——气体常数（8.314J ·mol -1·K -1）。
当()∂σ∂cT <0时，Γ >0，称为正吸附。
反之，()∂σ∂cT >0时，Γ <0，称为负吸附。
前者表明加入溶质使液体表面张力下降，此类物质叫表面活性物质，后者表明加入溶质使液体表面张力升高，此类物质叫非表面活性物质。
表面活性物质具有显著的不对称结构，它是由亲水的极性部分和憎水的非极性部分构成。
对于有机化合物来说，表面活性物质的极性部分一般为－NH 3+，－OH ，－SH ，－COOH ，－SO 2OH 。
而非极性部分则为RCH 2－。
正丁醇就是这样的分子。
在水溶液表面的表面活性物质分子，其极性部分朝向溶液内部，而非极性部分朝向空气。
表面活性物质分子在溶液表面的排列情形随其在溶液中的浓度不同而有所差异。
当浓度极小时，溶质分子平躺在溶液表面上，如图（a ），浓度逐渐增加，分子排列如图（b ），最后当浓度增加到一定程度时，被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成了单分子的饱和吸附层如图（c ）。
正丁醇是一种表面活性物质，其水溶液的表面张力和浓度关系见图2中的σ－c 曲线，在σ－c 曲线上作不同浓度c 时的切线，把切线的斜率 B(()∂σ∂cT )代入Gibbs 吸附公式，可以求出不同浓度时气－液界面上的吸附量Γ。
在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由Langmuir 等温方程式表示：ΓΓ=⋅+⋅∞K C K C1Γ∞为饱和吸附量，K 为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。
将等式化成直线方程，则C C K ΓΓΓ=+∞∞1若以C Γ～C 作图可得一直线，由直线斜率即可求出Γ∞。
假设在饱和吸附情况下，正丁醇分子在气－液界面上铺满一单分子层，则可应用下式求得正丁醇分子的横截面积S 0。
S N 01=∞Γ~式中，~N－阿佛加德罗常数。
3、最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图如3。
当表面张力仪中的毛细管截面与欲测液面相齐时，液面沿毛细管上升。
打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢下滴而使体系内的压力增加，这时毛细管内的液面上受到一个比恒温试管中液面上稍大的压力，因此毛细管内的液面缓缓下降。
当此压力差在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管口溶液的表面张力时，气泡就从毛细管口逸出。
这个最大的压力差可由数字式微压差测量仪上读出。
图 1 不同浓度时，溶质分子在溶液表面的排列情况图 2 正丁醇水溶液的表面张力与浓度的关系图1、恒温套管。
2、毛细管（r 在0.15～0.2mm ）3、数字式微压差测量仪4、分液漏斗。
5、塑料烧杯。
6、连接橡皮管。
如毛细管的半径为r ，气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为πr 2P 最大，而P 最大＝P 系统－P 大气压＝∆h ρg 式中，∆h －数字式微压差测量仪上的读数 g －重力加速度ρ－压力计内液体的密度气泡在毛细管上受到表面张力引起的作用力为2πr σ。
气泡自毛细管逸出时，上述两种力看作相等，即：ππρr P r h g22最大=∆σρ=r h g 2∆若用同一只毛细管和压力计，在同一温度下，对两种溶液而言，则得：σσ1212=∆∆h h σσ12211==∆∆∆h h K h ' 式中K '为毛细管常数。
用已知表面张力σ2的液体为标准，从上式可求出其他液体的表面张力σ1。
实验仪器与药品：超级恒温水浴 1台 数字式微压差测量仪 1台 恒温套管 1支 毛细管（半径为0.15～0.2mm ） 1支 100mL 容量瓶 7个 2mL 移液管 1支 250mL 分液漏斗 1个 500mL 塑料烧杯 1个 正丁醇（分析纯）实验过程：1、毛细管常数的测定：按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于25℃。
取一支浸泡在洗液中的毛细管依次次用自来水、蒸馏水反复清洗若干次，同样把玻璃套管也清洗干净，加上蒸馏水，插上毛细管，用套管下端的开关调节液面恰好与毛细管图3 最大气泡法测表面张力装置端面相切，使样品在其中恒温10分钟。
在分液漏斗中加入适量的自来水，注意切勿使体系漏气。
然后调节分液漏斗下的活塞使水慢慢滴下，这时体系压力逐渐减小，直至气泡由毛细管冒出，细心调节出泡速度，使之在5－10秒钟内出一个。
注意气泡爆破前数字式微压差测量仪的读数，并用电脑采集数据得到最大的压差值，求平均值而得∆h HO2。
根据手册查出25℃时水的表面张力为σ＝71.97×10-3N ·m -1，以σ/∆h=K 求出所使用的毛细管常数，此值控制在8cm 左右为宜，否则毛细管太粗误差较大，毛细管太细，易堵塞，气泡很难逸出。
2、不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定：用2mL 移液管分别移取0.40ml 、0.80ml 、1.20ml 、1.60ml 、2.00ml 、2.40ml 、2.80ml 正丁醇到100ml 容量瓶中，然后稀释到刻度。
重复上述实验步骤，按照由稀至浓的顺序依次进行测量。
求得一系列浓度的正丁醇溶液的∆h 。
本实验的关键在于溶液浓度的准确性和所用毛细管、恒温套管的清洁程度。
因此除事先用热的洗液清洗它们以外，每改变一次测量溶液必须用待测的溶液反复洗涤它们，以保证所测量的溶液表面张力与实际溶液的浓度相一致。
并控制好出泡速度、平稳地重复出现压力差。
而不允许气泡一连串地出。
洗涤毛细管时切勿碰破其尖端，影响测量。
温度对该实验的测量影响也比较大，实验中请注意观察恒温水浴的温度，溶液加入测量管后恒温10min 后再进行读数测量。
实验注意事项：1，测定用的毛细管一定要先洗干净，否则气泡可能不能连续稳定地通过，而使压力计的读数不稳定。
2，毛细管一定要垂直，管口要和液面刚好接触。
3，表面张力和温度有关，因此要等溶液恒温后再测量。
4，控制好出泡速度，读取压力计的压力差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。
实验结果与讨论: 1,数据记录：对于2.4ml 的那一组数据缺失，保存数据时文档中没有记录； 只能不用。
最大压差△P /Pa正丁醇用量/mL1 2 3 4 5 6 平均 0 788.0 788.0 788.0 788.0 788.0 788.0 788.0 0.4 678.0 678.0 678.0 678.0 678.0 678.0 678.0 0.8 595.0 595.0 595.0 595.0 595.0 595.0 595.0 1.2 517.0 517.0 517.0 517.0 517.0 517.0 517.0 1.6 489.0 489.0 489.0 489.0 489.0 489.0 489.0 2.0 456.0 456.0456.0456.0456.0456.0456.02.42.8439.0439.0 439.0 439.0 439.0 439.0 439.02，数据处理：2.1 毛细管常数的测定25摄氏度时水的表面张力-1-3m N 1071.97⋅⨯=σ 则毛细管常数K=σ/ΔH 水=0.07197/788=9.113×e-52.2 不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定及c -σ图的绘制 C=ρV/MV 0σ= KΔPρ=0.810g/mL ，M=74.12,将表中的数据代入的得到下表：正丁醇用量/mL正丁醇浓度c/(mol/L)△H 最大压差/Paσ/N-1m0.4 0.0437 678.0 0.061786 0.8 0.0874 595.0 0.054222 1.2 0.1311 517.0 0.047114 1.6 0.1748 489.0 0.044563 2.0 0.2185 456.00.0415552.4 0.26222.80.3059439.00.040006Y = A + B1*X + B2*X^2 + B3*X^3 + B4*X^4Parameter V alueError------------------------------------------------------------A0.07152 0.00807 B1 -0.23438 0.28905 B2 0.23496 3.26566 B3 1.85816 14.38077B4 -3.99806 21.32938------------------------------------------------------------R-Square(COD) SD N P------------------------------------------------------------ 0.99669 0.00107 60.08621------------------------------------------------------------2.3 Г-c 图和c/Г-c 图的绘制 由上面拟合的结果可知：σ=0.07152 -0.23438*c +0.23496*c^2 +1.85816*c^3-3.99806 *c^4 故=dcd σ-0.23438+0.46992*c+5.57448*c^2-15.99224*c^3由Gibbs 公式：c d =-R T Tdc σ⎛⎫Γ ⎪⎝⎭得：=Γ- (-0.23438*c0.46992*c^2+5.57448*c^3-15.99224*c^4)/RT将不同溶液的浓度代入上式可得吸附量Г值及c/Г值，结果如下表所示 C （mol/L ） dcd σ（N ·m 2·mol -1） Г（mol ·m -2） Γc （m -1）0.0437 -0.20453 3.66917E-06 11908.60 0.0874 -0.16140 5.79092E-06 15092.59 0.1311 -0.11300 6.08130E-06 21557.89 0.1748 -0.06732 4.83100E-06 36182.98 0.2185 -0.032392.90528E-06 75207.89 0.26220.3059-0.026773.36176E-0690994.11Г-c图c/Г-c图Parameter Value Error------------------------------------------------------------A -12291.17671 9653.37594B 337727.39784 53058.71625------------------------------------------------------------R SD N P------------------------------------------------------------ 0.95401 11200.22037 6 0.003122.4 正丙醇的吸附Г∞值与S0值的计算因为∞∞Γ+Γ=ΓK c c 1所以 Г∞=1/B=1/337727.40=2.96097*10-6N/m正丁醇分子的横截面积S 0A∞N Γ=1=1/2.96097*10-6 * 6.02*1023 = 5.610×10-19 m 2附带数据图：水0.4ml0.8ml1.2ml1.6ml2.0ml2.8ml。