最大泡压法测溶液表面张力
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
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．测定不同浓度乙醇溶液的表面张力，计算吸附量；2．了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积及吸附层的厚度；3．掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。
二、实验原理从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，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′= σΔA（1）如果ΔA为1 m2，则-W′=σ是在恒温恒压下形成1 m2新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J•m-2。
也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N•m-1。
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，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。
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：Г= -c / RT （dσ/dc )T（2）式中，Г为溶质在表层的吸附量；σ为表面张力；c 为吸附达到平衡时溶质在介质中的浓度。
当（dσ/dc )T <0 时，Г>0 称为正吸附；当（dσ/dc )T >0时，Г<0 称为负吸附。
吉布斯吸附等温式应用范围很广，但上述形式仅适用于稀溶液。
引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度，这可由图1看出。
图1 被吸附的分子在界面上的排列图2 表面张力和浓度关系图图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。
当界面上被吸附分子的浓度增大时，它的排列方式在改变着，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。
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)
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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。
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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
最大泡压法测定溶液的表面张力（泡压法、滴重法、毛细管升高法）
最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒（泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法）表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理：1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒（装置如下图所⽰）：其中，B是管端为⽑细管的玻璃管，与液⾯相切。
⽑细管中⼤⽓压为P0。
试管A中⽓压为P，当打开活塞E时，C中的⽔流出，体系压⼒P逐渐减⼩，逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝，形成⽓泡。
当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时，其曲率半径逐渐变⼩，⽓泡达最⼤时便会破裂。
此时⽓泡的曲率半径最⼩，即等于⽑细管半径r，⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出，故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体，其表⾯张⼒分别为γ1、γ2，压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中⼀种液体的γ已知，例如⽔，则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2．⽑细管⾝升⾼法（装置如下图所⽰）：⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的，⽆油脂的⽑细管浸进液体，液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。
在平衡时，⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2 （2）式中σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度；d为液体密度；r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法（装置如右图所⽰）：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒，即：mg=2πσr （5）式中m为液滴质量；r为⽑细管外半径；σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度。
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
最大泡压法测量溶液表面张力
哎哟喂，说起这个“最大泡压法”来测溶液的表面张力，那真是个技术活儿，讲究得很！咱们四川人讲究实干，不扯那些虚的。
你想啊，就跟你泡茶一样，水温、茶叶量都得刚刚好，泡出来的味道才巴适。
这表面张力嘛，就像是你倒杯水在桌子上，那水边儿上紧绷绷的，不容易散开，那就是张力在作怪。
现在，我们要用最大泡压法来量它个准头。
咋个整呢？首先，得有个精密的仪器，里头装起待测的溶液，再慢慢往里头打气儿，就像吹泡泡一样。
关键来了，当那个泡泡刚好要破没破的时候，气压达到顶峰，这时候的气压差值，就跟那溶液的表面张力有直接关系。
咱们四川话说就是“卡点子上”，要的就是这个火候。
操作起来，那可得细心又耐心，手一抖，气打多了少了都不行。
数据一出来，嘿，那才是硬道理。
根据这个数据，咱们就能晓得这溶液的表面张力有多大了，对于研究材料啊、化工啊，那都是顶顶重要的。
所以说，这最大泡压法，别看名字听起来玄乎，其实原理简单得很，就是要个精细和准确。
咱们四川人做事，讲究的就是这个“精益求精”，测出来的结果，那自然是杠杠的！。
最大气泡法测表面张力实验报告
最大气泡法测表面张力实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和方法。
2、学会使用数字微压差测量仪测量微小压力差。
3、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。
二、实验原理1、表面张力在液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
然而，在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，导致液体表面有自动收缩的趋势。
要使液体表面增大就必须要克服这种向内的合力而做功，所做的功转化为表面能储存在液体表面。
在温度、压力和组成恒定时，表面张力与表面积的增量成正比，比例系数即为表面张力。
2、最大气泡法将毛细管垂直插入液体中，液体表面张力会对毛细管中的气泡产生附加压力。
当气泡从毛细管下端缓慢逸出时，所受到的压力差最大。
根据拉普拉斯方程，附加压力与表面张力及气泡曲率半径之间的关系为：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为附加压力，＼（＼gamma\）为表面张力，＼（r\）为气泡的曲率半径。
当气泡为半球形时，曲率半径\（r\）等于毛细管半径\（r_{毛}＼），此时附加压力最大。
通过数字微压差测量仪测量出最大附加压力\（＼Delta p_{max}＼），即可求得表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附量和横截面积根据吉布斯吸附等温式：＼（＼Gamma ＝＼frac{c}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dc}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量，＼（c\）为溶液浓度，＼（R\）为气体常数，＼（T\）为热力学温度。
通过测定不同浓度溶液的表面张力，以\（＼gamma\）对\（c\）作图，求得曲线某一点的斜率\（＼frac{d\gamma}｛dc}＼），即可计算出表面吸附量\（＼Gamma\）。
假设表面活性剂在溶液表面是紧密排列的单分子层，每个分子的横截面积为\（A\），则：＼（A ＝＼frac{1}｛L\Gamma}＼）其中，＼（L\）为阿伏伽德罗常数。
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。
最大泡压法测溶液的表面张力
最大泡压法测溶液的表面张力一．实验目的1． 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； 2． 掌握一种测定表面张力的方法—最大泡压法 二．实验原理表面能：,T pG A γ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭.......................................................................................................① 其意义为在可逆时增加体系单位表面积所需作的功(称表面功)。
单位：J·m -2 表面张力γ：作用于液面上(与液面相切)的单位长度的线段(沿曲线的法线方向)并指向液面内侧的力。
数值与表面能相同，单位：N·m -1。
吸附：向水中加入有机物等，溶液的表面张力将降低。
此时溶质分子在溶液表面作定向排列，且浓度大于本体的浓度，这种现象称为(正)吸附。
吸附量：溶液表面上单位面积内的溶剂所含的溶质与同量的溶剂在溶液本体所含溶质的物质的量的差值，用Γ表示，单位：mol·m -2。
吉布斯吸附公式：d d a R T a γΓ=-⋅ ...................................................................................................②若用浓度代替活度，吉布斯吸附公式为：d d c R TcγΓ=-⋅...................................................................................................③若浓度较大时，Γ不再随浓度增大，此时称饱和吸附，相应地，吸附量为饱和吸附量，用Γ∞表示。
一定温度下，吸附量与浓度的关系可表示为兰格缪尔式：1K c K cΓΓ∞=+ ...................................................................................................④上式重排为：1ccK ΓΓΓ∞∞=+................................................................................................⑤以cΓ对c 作图，由斜率可求出Γ∞。
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力
EMBED Equation.3 （3）
式中k为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。由上式可知，当浓度很小时，Γ与c成直线关系；当浓度较大时，Γ与c成曲线关系；当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即 EMBED Equation.3 。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 EMBED Equation.3 称为饱和吸附量。 EMBED Equation.3 可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出 EMBED Equation.3 值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积As。
式中L为阿伏加德罗常数。
因此，如测得不同浓度溶液的表面张力，从γ-c曲线可求得不同浓度的斜率dγ/dc，即可求出不同浓度的吸附量Γ，再从c/Г-c直线上求出Г∞，便可计算出溶质分子的横截面积As。
4、最大泡压法
测定表面张力的方法很多，本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。实验装置如图83-4所示。
式中γ为液体的比表面自由能，单位为J·m-2，即增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量，或者单位表面积上的分子比相同数量的内部分子“超额的” 吉布斯自由能。也可将γ看作液体限制其表面，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，单位为N·m-1。γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其值与液体的成分、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
纯液体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，由于溶质能使溶剂表面张力发生改变，因此，可以通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。