溶液中的吸附作用和表面张力的测定
溶液表面吸附的测定实验报告
溶液表面吸附的测定实验报告实验报告：溶液表面吸附的测定实验目的：1. 了解溶液表面张力的测定方法；2. 理解溶液中表面吸附现象的产生和作用；3. 掌握X方法测定特定物质的表面吸附现象。
实验原理：当溶液与固体表面接触时，由于表面活性剂的存在，表面物质会吸附在固体表面上，形成薄膜。
表面吸附现象与溶液温度、浓度、pH值等因素密切相关，其大小与固体表面性质、溶质分子结构、外界环境温度、压力、湿度等因素有关。
实验中，通过添加已知浓度的物质到溶液中，然后分别测定不同浓度下溶液表面张力值，再将数据代入公式计算出表面吸附物质的吸附量。
实验仪器和试剂：1. 表面张力计；2. 磁力搅拌器；3. 鱼油酸钠试剂（0.1mol/L）；4. 标准盐酸（0.5mol/L）；5. 微量滴定管。
实验步骤：1. 准备工作：清洁实验仪器和试剂瓶口，定量取出所需试剂。
2. 将100mL二甲苯溶液倒入清洁的烧杯中，加入脱氧鱼油酸钠浸泡1小时，搅拌均匀。
3. 用干净针头涂取适量已浸泡好的鱼油酸钠溶液滴到表面张力计的平衡槽中；4. 将磁力搅拌器调整至适当转速，使溶液中的表面张力尽量平衡；5. 记录稳定状态下的表面张力值；6. 依次加入不同浓度的标准盐酸，重复第4-5步操作，测定不同浓度下的表面张力值；7. 计算出不同浓度下的表面吸附物质的吸附量。
实验结果：根据实验数据，我们可以得到如下的表面吸附量数据（单位mg/m2）：【表格】实验结论：通过本次实验的测定，我们可以得到不同浓度下的表面张力值及表面吸附量数据。
从实验数据中可以看出，表面吸附量会随着浓度的增加而增加，这与表面吸附物质分子与溶剂分子接触几率增加的结论相符。
通过本实验可进一步认识表面吸附现象，有助于我们深入了解该现象在工业生产和实际应用中的作用。
实验注意事项：1. 实验仪器需保证干净，以免影响实验结果；2. 实验试剂需定量取用，并注意浓度值，以保证实验数据的准确性；3. 操作过程中需严格按照实验流程进行，确认数据和记录结果时应谨慎。
溶液中的吸附作用和表面张力的测定-西安电子科技大学
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
二、实验原理 1.液体表面张力的测定方法
将待测液体装入样品管中，使玻璃管下端毛细管端面与液面垂直相 切，液面即沿毛细管上升，打开滴液瓶的活塞缓缓放水抽气，样品管中的 压力便逐渐减小，此时毛细管中的压力p0（大气压）比样品管中液面上的压 力p大。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液体的表 面张力时，毛细管中的液面便被压至管口并形成气泡。
3. 每次测定前须确保毛细管内外溶液浓度一致。每测量一种 浓度的乙醇水溶液表面张力，同时测量其折光率，以确定乙醇 水溶液的准确浓度。
4. 同法测定20%乙醇水溶液在35℃、40℃时的表面张力。
西安电子科技大学物理化学实验
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
四、思考题
l. 若毛细管不干净、温度不恒定，对测量结果有何影响？ 2. 在测定管中，为什么毛细管端面要与液面垂直相切？ 3. 在毛细管口所形成的气泡什么时候其半径最小？ 4. 实验中为什么要测定水的△p0,max？ 5. 为什么要求从毛细管中逐出的气泡必须均匀而间断？如 何控制出泡速度？
最大气泡压力法测定溶液的表面张力示意图
西安电子科技大学物理化学实验
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差△p（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 = 2σ
r
∆pmax
=
∆p
=
2σ
Γ
=−
c RT
dσ
( dc
)T
σ－c 作图，可求Γ
表面张力与浓度关系图
西安电子科技大学物理化学实验
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告最大泡压法测定溶液表面张力实验报告一．实验目的1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
二．实验原理1．表面张力和表面吸附图1 液体表面与内部分子受力情况图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1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，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（J·m-2），用γ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（N·m-1）。
欲使液体产生新的表面ΔS，就需对其做表面功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为表面张力γ：W’ = γ x S (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，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。
以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同，这种现象称为溶液表面吸附。
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。
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：= -（2）式中，Г为溶质在表层的吸附量，单位mol·m2，γ为表面张力，c溶质的浓度。
实验中的吸附作用表面张力的测定
实验二十一溶液中的吸附作用和表面张力的测定课程名称物理化学实验实验名称溶液中的吸附作用和表面张力的测定姓名学号专业班级实验日期一、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——最大气泡法。
二、实验原理1．Γ＝﹣c／RT×（dσ／d c）T（以σ~c作图→以求出Γ）2．Γ＝Γ∞×Kc／（1+Kc）c／Γ＝c／Γ∞＋1／KΓ∞（以c／Γ~c作图→以求出Γ∞）3.S。
＝1／Γ∞N A (以求出S。
)4.σ＝K×ΔP三、注意事项1.测定用的毛细管一定要洗干净,否则气泡可能不能连续稳定的流过，而使压差计不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
2.毛细管一定要保持垂直，管口刚好插到与液面接触。
3. 在数字式微压差测量仪上，应读出气泡单个逸出时的最大压力差。
四、 数据记录五、 数据处理1．在25℃时σH2O ＝71.97×10﹣3N ／m ΔP ＝366Pa ∴仪器常数K为∶K ＝H2OPσ∆＝371.9710N m 366Pa⨯﹣／＝1.97×10﹣42． 由σ＝K ·P ∆得∶3.溶液的表面张力σ与浓度c 的关系曲线4.可求出各点的切线斜率（dσ）T ﹐还可根据Γ＝﹣c（d σ）T 5．Γ与c 的关系图6．直线斜率为 9.8×104 L ／（m ·mol ）1∞Γ＝9.8×104 m 2／mol ∴Γ∞＝1.02×10﹣5mol ／m 2 7．S 0＝·1N∞Γ＝1.58×10﹣19m ²六、思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？ 答∶若抽气速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，亦使U型压力计中的酒精所处的位置相对不稳定，不易观察出其最高点而引起的较大的误差。
2.哪些因素影响表面张力测定结果？如何减小以致消除这些实验的影响？答∶温度、气泡逸出速度、毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切会影响测定结果。
实验十二 溶液中的吸附作用及表面张力的测定
溶液中的吸附作用及表面张力的测定中国科学技术大学少年班学院摘要：本实验通过最大气泡压力法对不同浓度的正丁醇溶液的表张力进行测定，并由此计算溶液界面上的吸附量并由饱和时吸附量的值计算得到正丁醇的分子截面积。
关键词：最大气泡压力法，表面张力，正丁醇，表面吸附1前言对于液体而言，其界面和表面处的性质尤为重要，可以决定其很多用处，而对于这部分性质而言，表面张力是其中最重要的一个数值，例如表面活性剂和表面吸附都要以表面张力为基础。
对于表面张力的测定则由很多方法，例如液膜法和泡压法，本实验采用的泡压法是利用溶液中气泡在涨破瞬间的压力来计算得到表面张力数值的。
2实验部分2.1实验仪器及试剂HK-2A型超级恒温水浴DMP-2B型数字式微压差测量仪Perfluid Model BT50b 气泵恒温套管，毛细管，100mL容量瓶，2mL移液管正丁醇，蒸馏水，铬酸洗液2.2实验设计2.2.1吸附量的求得吸附量定义为溶液中表层与里层浓度之差，曾经有人用刮下表层液膜并测定其中溶质浓度的方法来计算吸附量，这种方法虽然来自于最原始的对于吸附量的定义，但是用刀片刮下表层液膜这一点上操作起来十分困难，而吉布斯则从热力学上对吸附量的数值进行了推导，得到了吸附量与其他各个热力学函数之间的关系式：Γ=−cRT (ðσðc)T(1)其中σ为溶液的表面张力，c为溶液浓度，T为温度，溶液浓度和温度都容易得到，故此时的任务便是求得(ðσðc )T项，为了求出偏导数的值，则至少要测量多组表面张力-浓度数据，而其中表面张力的测定便要用到最大气泡压力法。
2.2.2最大气泡压力法测定表面张力对于毛细管口处的一个气泡而言，它受到内外两个压力差的作用，同时还受到毛细管口一圈处表面张力的作用，在表面张力的作用下，气泡仍然停留在管口处不溢出，而当气压差达到一定大小的时候，表面张力无法再维持住气泡，则气泡此时会从管口溢出，在溢出时，两个作用力大小应该相等，可以得到关系式：2πrσ=ρg∆P (2)等式左侧为气泡受到的表面张力，其中r为毛细管管口半径，右侧则为压力差在气泡上的作用力，在测定的时候，∆P的数值可以从微压计上读出，但是毛细管半径和溶液密度的数值则不易得到，而在溶液密度变化不大的情况下，对于两个情况下的表面张力和压力差数值，可以近似得到：∆P1∆P2=σ1σ2(3)由上式可以得知，只要在某种已知表面张力的液体中进行一次测定，之后每一次便都可以通过压力差的数值得到表面张力的数值，定义K′=σ1∆P1为毛细管常数，则对于某一固定的毛细管而言，此常数为一定值，而某一情况下的表面张力则可以表达为σ=K′∆P (4)由此便可以计算得到任意情况下的表面张力数值。
中科大物理化学实验十二：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
图2
5
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r2P 最大，而
P 最大＝P 系统－P 大气压
hg
式中，h－数字式微压差测量仪上的读数 g－重力加速度
－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 2r。气泡自毛细管口逸出时，上述两种力
看作相等，即：
r 2 P最大 r 2hg
（5）
r hg
2
（6）
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：
1 h1 2 h2
1
2 h2
h1
K' h1
(7)
式中 K' 为毛细管常数。 用已知表面张力2 的液体为标准，从（7）式可求出其他液体的表面张力1。
线的斜率 B ( ( c )T )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。
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：
K C
1 K C
(2)
图 1 正丁醇水溶液的表面
张力与浓度的关系图
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（3）式化成直线方程，则
CC 1
(3)
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力
PB10207071 阮亮
生命学院
【摘要】
表面张力是描述液体表面自动缩小趋势的大小的一种性质。 本实验通过最大气泡 压力法测量溶液表面张力, 根据吉布斯公式和朗格缪尔等温方程式研究吸附量 与溶液浓度及表面张力的关系研究吸附作用和溶液浓度的定量关系。结果表明， Γ与c 的关系曲线呈阶梯型走势。同时，实验还给出正丁醇分子横截面积的数值。
-3
仪器：
型号及名称 DMP-2C 型数字式微差测 量计 HK-2A 超级恒温水浴 恒温套管 毛细管 250mL 分液漏斗 100mL 容量瓶 2mL 移液管 滴管 生产厂家 南京大学应用物理研究所 南京大学应用物理研究所 （半径 0.15~0.20mm ） 容积 250mL 量程 100mL 仪器参数 数量 １台 1台 1支 1支 1个 7个 1支 1支
3.实验步骤
1.
毛细管常数的测定 打开恒温水浴，使其温度稳定于 30℃。取一直浸泡在洗液中的毛细管，依 次用洗液，蒸馏水反复清洗若干次，玻璃套管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水并与吸滤瓶连接好。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中，这时体系压力逐渐增加，直至气泡由毛 细管口冒出，细心调节出泡速度，使之在 5~10 秒内出一个。记录气泡爆
( ) T ＜0,Γ >0,称为表面活性物质，另一类 c
) T ＞０，Γ <0,称为非表面活性物质。正丁醇是表面活性物质，其水溶 c 液的浓度越大，表面张力越小，在它的σ －C 曲线中取各点斜率代入 Gibbs 吸附公式即得不同浓度下的Γ 值。 在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等温式表示为： Kc 1 K c
物理化学实验报告-溶液表面张力的测定及等温吸附(2)
p最大 = p大气 − p系统 = ∆p
毛细管内气体压力必须高于大试管内液面上压力的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力∆p与 表面张力γ成正比，与气泡的曲率半径R成反比，其关系式为：
2γ ∆p = R
如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。随着气泡的形成曲率半径逐渐变小，直到形成
装
半球形。这时曲率半径R与毛细管内半径r相等，曲率半径达到最小值。
数字式微压差测量仪当表面张力仪的活塞使水缓慢下滴而减小系统压力这样毛细管内液面上受到一个比试管中液面上大的压力当此压力差在毛细管尖端产生的作用力稍大于毛细管管口液体的表面张力时气泡就从毛细管口逸出这一最大压力差可由数字式微压差测量仪测出
1.精密恒温水槽；2.带有毛细管的表面张力仪； 3.滴液漏斗；4.数字式微压差测量仪
答：实验中，气泡的速度对实验数据有很大的影响。速度过快，会使数据变大。因此，保持相同的气泡速
度对于实验的成败有很大的关系。而实验装置中，随着滴液漏斗中水的不断流出，滴液的速度会减慢，装
置的此处有待改进。另外，毛细管的竖直以及毛细管进入液面的深度，对于测定结果都有一定的影响，实
装
验中应该注意。实验的数据处理也是很关键的一步，对测量结果有较大影响。
=
71.97 280.7
=
0.2564
mN
∙
m−1
∙
Pa−1
2. 求出各浓度正丁醇溶液的表面张力。
γ溶液 = K∆p溶液
表 1 正丁醇溶液表面张力的测定数据记录表
c mol ∙ L−1
0
0.02 0.04 0.06 0.09 0.12 0.16 0.2 0.24
∆pm1 Pa ∆pm2 Pa ∆pm3 Pa ∆pm Pa γ mN ∙ m−1
溶液表面张力的测定及等温吸附
一、实验目的和要求1、加深理解表面张力、表面吸附等概念以及表面张力和吸附的关系。
2、掌握用最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。
二、实验内容和原理最大气泡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。
气泡的半径在形成过程中先由大变小，然后再由小变大。
设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差△p （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之间的关系可又拉普拉斯（Laplace ）公式表示，即2p r σ∆=（1）显然，在气泡形成过程中，气泡半径由大变小，再由小变大，所以压力差△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max p ∆。
因此max 2p R σ∆=（2）由此可见，通过测定R 与max p ∆，即可求得液体的表面张力。
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0σ的液体（如水、甘油等）作为参考液体，实验测得其对应的最大压力差为0,maxp ∆。
可得被测液体的表面张力σ1=σ2*(△p1/△p2)=K △p1 （3）本实验中用DMP-2B 型数字式微压差测量仪测量，该仪器可直接显示以Pa 为单位的压力差。
对纯溶剂而言，表面层与内部的组成是相同的，但对溶液来说却不然。
当加入溶质后，溶剂的表面张力会发生变化。
根据能量最低原则，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的大，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，溶液表面吸附溶质的量与溶液的表面张力和加入溶质的量（即溶液的浓度）有关，从热力学方法可知它们间的关系遵守吉布斯吸附方程：（4）式中：Γ吸附量（mol/m2）；σ为表面张力（N/m ）；T 为绝对温度；c 为溶液浓度（mol/m3）；R 为气体常数，R=8.314J ·mol －1·K －1。
溶液中的吸附作用和表面张力的测定讲课教案
溶液中的吸附作用和表面张力的测定溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法【摘要】本实验采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系，用作图法求出了正丁醇分子横截面积，从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系，并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。
【关键词】最大气泡法表面张力吸附作用一、前言正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。
利用最大气泡压力法，可以测量出正丁醇溶液的表面张力。
根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
1、物体表面的分子和内部分子能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，有自动缩小的趋势，表面分子的能量比内部分子大。
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。
在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功为σ，称为单位表面的表面能，其单位为N·m-1，通常称为表面张力。
2、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途径是缩小其表面积。
对于溶液，溶质会影响表面张力，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。
反之同理 。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
Gibbs 用热力学的方法推导出吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度间的关系式Γ ＝T c RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 当()∂σ∂c T <0时，Γ >0，称为正吸附。
反之，()∂σ∂cT >0时，Γ <0，称为负吸附。
正丁醇溶液浓度极小时，溶质分子平躺在溶液表面上，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。
溶液表面张力的测定
希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！实验二十六 溶液表面张力的测定(一) 最大气泡法【目的要求】1. 掌握最大气泡法(或扭力天平)测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量, 由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。
【实验原理】1. 溶液中的表面吸附从热力学观点来看，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 ′＝σ·ΔA (1)如果ΔA 为1m 2，则－W ′＝σ是在恒温恒压下形成1m 2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：TC RT C Γ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d d σ (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 TC ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＜0时，Г＞0称为正吸附；当 T C ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＞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2-26-1看出。
图2-26-1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。
溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法
五.数据记录及处理室温：21.5℃ 大气压：99.75kPa 恒温槽温度：25℃ 25℃时σH 2O ：71.97*10-3N.m -1 ΔPH2O ：716Pa 毛细管常数K ：0.1005*10-3N.m -1.Pa -1 1)记录数据表格：样品电导水 123456780.020.040.060.080.100.120.160.20最大压力差/P a1 720 686 622 570 526 494 454 429 394 2 712 685 622 569 529 489 457 430 393 3 716692 619 571 528 497 457 426 396平 均 716687.7 621 570 527.7 493.3 456 428.3 394.3表面张力σ（N.m-1） 0.071970.06911 0.06241 0.05729 0.05303 0.04958 0.04583 0.04304 0.039632）作σ~C 曲线，得出曲线方程，求导可得一解析式，利用该式可求出不同浓度时正丁醇水溶液的σ。
二次多项式拟合结果[2013/6/3 14:36 "/Graph1" (2456446)] Polynomial Regression for DATA1_B: Y = A + B1*X + B2*X^2Parameter Value Error ------------------------------------------------------A 0.07497 8.41023E-4 B1 -0.33756 0.01799 B2 0.81809 0.07979 ------------------------------------------------------- R-Square(COD) SD N P ------------------------------------------------------- 0.99657 6.9579E-4 8 <0.0001 -------------------------------------------------------∴σ=0.07497-0.33756C+0.81809C 2 ∴d σ/dC=1.63618C-0.33756再由计算可得下表：正丁醇浓度C（mol.dm-3）dσ/dC Γ（mol.m2）C/Γ（m2/L) 0.02 -0.304836 2.4587*10-6 8134.37990.04 -0.272112 4.3895*10-6 9112.65510.06 -0.239389 5.7925*10-6 10358.2210.08 -0.206665 6.6676*10-6 11998.3200.1 -0.173942 7.0148*10-6 14255.5730.12 -0.141218 6.8341*10-6 17559.0050.16 -0.075771 4.8891*10-6 32725.8590.2 -0.010324 0.8327*10-6 240182.53 3）作Γ~C图，如下：4）作C/Γ~C图，如下（除去坏点）：由上图的直线斜率得：1/Γ∞=161247.62781 即Γ∞=6.20*10-6mol.m-2S0=1/(Γ∞*Ñ）=2.68*10-19m2δ=Γ∞M/ρ=6.20*10-6*74.14/0.8109=5.67*10-4六.思考题1)温度和压强的变化对测定结果有何影响？答：温度的变化对结果会有很大影响，表面张力是分子性质，而温度会影响分子的热运动动能。
实验溶液中的吸附作用和表面张力的测定(精)
不同。内部分子受到周围液体分子的作用力相互
抵消，合力为零。而表面层分子受到液体和气相 分子的引力，合力指向液体内部，要使液体内部 分子移到表面层（使液体的表面积增大），就必 须克服此吸引力作工。
二、实验原理
本实验利用最大气泡法测定液体的表面张力。 将毛细管端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，
实验：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
一、实验目的
1、测定不同浓度正丁醇（乙醇）水溶液的表面张 力； 2、了解表面张力的性质，表面自由能的意义及表 面张力和吸附的关系； 3、由表面张力—浓度曲线（σ—c曲线）求界面上 吸附量和正丁醇分子的横截面积S实验原理
四、数据记录与处理
（1）按下表将所得数据记入下表:
浓度（mol/L）
P最大（Pa）
（2）利用公式计算毛细管常数 （3）由正丁醇溶液的实验数据计算各溶液的表面张力， 并作σ—C曲线。 （4）由σ—C曲线分别求出各浓度的值。
（5）利用Gibbs吸附等温式计算出各浓度下的Γ， 将Γ及由3、4式算出的各项结果列表：
打开抽气瓶活塞让水缓慢流下，使毛细管内溶液
受到的压力比样品管中液面的稍大，气泡就从毛 细管口逸出。这一压差可由精密压差计读出。
三、实验步骤
1、分别配制浓度为0.01、0.02、0.05、0.10、0.15、 0.20、0.25、0.30、0.35mol/L的正丁醇溶液100mL。 2、将仪器仔细洗涤干净，调节恒温槽温度为25℃。 3、样品管中装入蒸馏水，使液面与毛细管端面向切， 注意保持毛细管与液面垂直。 4、打开抽气瓶活塞，让水缓慢流下，使毛细管中气泡 逸出速度为5—10秒/个。 5、纪录压力计最大值，重复二次，求出P最大1平均值。 6、同法测定各浓度下正丁醇水溶液的P最大2值。
物理化学实验报告-溶液中的吸附作用和表面张力的测定实验报告
实验十二溶液中的吸附作用和表面张力的测定摘要：本实验采用最大气泡压力法测定了液体表面张力，通过对不同浓度下正丙醇溶液的表面张力研究其和浓度之间的关系。
初步探讨了表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附作用的关系。
关键词：吸附作用、表面张力、最大气泡法The measurement of the adsorption effect andsurface tensionAbstract：In this experiment, according to Gibbs formula and Langmuir equal-temperature equation, we apply the biggest bladder pressure method to research the relationship between the amount of absorption and the consistency of a substance in the solution besides the surface tension. The phenomenon show that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called absorption.Keyword：Surface tension, The biggest bubble pressure method, Absorption effect1. 序言物体表面的分子和内部的分子所处的境况不同，因此能量也不同，表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。
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。
物化实验十二：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法摘要：利用最大气泡压力法，测出不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（σ），由σ-c曲线求溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
关键词表面张力吸附表面活性1.前言正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。
而溶液的表面张力与液体所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。
利用最大气泡压力法，可以测量出某一温度时，一定浓度的正丁醇溶液的表面张力。
根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
2.实验部分：（一）实验原理：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，就要对抗拉力做功，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：－W＝ △A ⑴当△A ＝1m 2时，－W ＝σ，即在等温下形成1 m 2新的表面所需的可逆功。
σ通常称为单位表面的表面能或表面张力，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项的组成有关。
纯液体的表面层组成与内部组成相同，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，溶质能升高溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部低。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
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：Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Γσ＝－ ⑵ 式中Γ——气液界面上的吸附量（mol/m 2）σ——溶液的表面张力（N/m ）T ——绝对温度c ——溶液浓度R ——气体常数 当Tc ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂σ﹤0时，Γ>0，称为正吸附，反之，称为负吸附。
实验四 溶液的吸附作用和液体表面张力的测定
学院：理学院班级：应用化学0901班学号：090370102 姓名：刘强实验四溶液的吸附作用和液体表面张力的测定一、实验目的1．用最大泡压法测定不同浓度的表面活性物质（正丁醇）溶液在一定温度下的表面张力；2．应用Gibbs和Langmuir吸附方程式进行精确作图和图解微分，计算不同浓度正丁醇溶液的表面吸附量和正丁醇分子截面积，以加深对溶液吸附理论的理解；3．掌握作图法的要点，提高作图水平。
二、基本原理T一定，溶液表面吸附量Γγ测定，毛细管半径r，其抛压出时受到向下压力∏r2P,最大时离开管口：P max=P外-P系。
测Pmax气泡在管口受到的表面张力：2∏r*γγ=rPmax用同C溶液γ1/γ2=Pmax1/Pmax2所以：γ1=（γ2/Pmax2）Pmax1=KPmax1求常数K。
对于单分子吸附，其吸附量Γ与浓度c之间的关系可用等温吸附方程表示，即：式中Гm为饱和吸附量，a为吸附平衡常数。
将此式两边取倒数可整理成线性方程：在饱和吸附时，每个被吸附分子在表面上所占的面积，即分子的截面积S为：三、仪器与试剂表面张力仪1套；恒温槽1台；1ml移液管1个；烧杯(250ml) 1个；100ml容量瓶1个；50ml容量瓶5个；正丁醇(二级.)；去离子水.四、实验步骤3．仪器系数的测定。
先用少量丙酮清洗毛细管3，再用蒸馏水仔细清洗样品管2和毛细管3，然后加入适量蒸馏水。
在减压管1中装满水，压力计5中注入适量的水，在活塞8打开的情况下，调节活塞6使毛细管端面与液面相切。
关闭活塞8，打开活塞7使体系减压，当毛细管口逸出气泡时，调节活塞7使液滴缓慢滴下，读出数字式微压差测量仪最大数值。
再更换样品重复测定两次，取平均值。
已知25o C水的表面张力＝0.07197 N.m-1，计算仪器系数K。
4．乙醇溶液表面张力的测定。
取3％的乙醇溶液（一号样品）洗净样品管和毛细管，然后加入适量溶液，待恒温后，按上述操作步骤测定Δh 。
【DOC】溶液中的吸附作用和表面张力的测定
【DOC】溶液中的吸附作用和表面张力的测定
吸附作用是指一种物质在表面上形成的极小的颗粒，其主要来源于溶质与固体接触表面之间的力学或化学作用。
它可以增强溶质与固体之间的相互作用强度，从而影响溶质的活性和溶液的物理性质。
由于这种作用，溶液表面生成一个新的“界面”，使原有一种溶液有千变万化的表现。
表面张力是指液体表面承受的力，是液体自身有限的张力表现出来的参数。
它是影响液体流变性能的关键因素之一，也是液体的重要性质之一。
此外，表面张力也影响着液体表面的其他性质，比如：表面活性剂的吸附与混溶能力、表面污染物的吸附能力、溶质的极性和分散性等等。
因此，测定溶质中的吸附作用及溶液表面张力非常重要。
常见的测定溶质中的吸附作用的方法有实验检测和模型预测两种，它们之间相关度很高，能够综合考察不同溶质的吸附作用及其机理。
一般而言，实验检测是介观检测性质，比如：液体表面张力等，而模型预测则可以从微观角度反映溶质之间的相互作用，并能够深入分析吸附作用及其机理。
通常，液体表面张力的测定可以采用传统的实验检测方法，例如：气液界面法、粘度计等。
以气液界面法为例，通过测量小液滴的重量就可以计算出液体表面张力。
其他方法如粘度计测定、机械张力法、上清法等也是测量液体表面张力的常用方法之一；而扫描电镜等技术可以分析吸附过程中液体表面的构型，从而加深对溶质吸附的认知。
本文从实验检测和模型预测的角度讨论了溶质中的吸附作用及表面张力测定的方法与技术，从而为进一步研究和应用提供借鉴与参考。
最大泡压法测定溶液的表面张力实验报告
最大泡压法测定溶液的表面张力院系：化学化工学院班级：应用化学姓名: 苏肖肖学号：20115052032一、实验目的：（1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系；（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握气泡最大压力法测定表面张力的原理和技术。
技能要求：掌握自动界面张力仪的使用方法，实验数据的作图处理方法.二、实验原理：（1）表面张力的物理意义：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（J·m-2），用γ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（N·m-1）；（2）影响表面张力的因素：液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。
液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会发生变化；（3）表面张力与吸附量的关系：表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（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的改变。
如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。
由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：Γ= -（dσ/dc）T（c/RT）其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，σ为溶液的表面张力：1）若dσ/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。
2）若dσ/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。
溶液的饱和吸附量：c/Γ= c/Γ∞＋1/KΓ∞分子的截面积：σB = 1/（Γ∞L）L=6.02×1023三、实验步骤1.配置溶液:用称重法粗略配制5%,10%,15%,20%,25%,30%,35%,40%的乙醇水溶液各50ml待用。
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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【摘要】本实验采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系，用作图法求出了正丁醇分子横截面积，从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系，并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。
【关键词】最大气泡法表面张力吸附作用一、前言正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。
利用最大气泡压力法，可以测量出正丁醇溶液的表面张力。
根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
1、物体表面的分子和内部分子能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，有自动缩小的趋势，表面分子的能量比内部分子大。
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。
在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功为，称为单位表面的表面能，其单位为N·m-1，通常称为表面张力。
2、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途径是缩小其表面积。
对于溶液，溶质会影响表面张力，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。
反之同理 。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
Gibbs 用热力学的方法推导出吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度间的关系式 ＝Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 当()∂σ∂c T<0时， >0，称为正吸附。
反之，()∂σ∂c T>0时， <0，称为负吸附。
正丁醇溶液浓度极小时，溶质分子平躺在溶液表面上，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。
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 C 1 或 C C K ΓΓΓ=+∞∞1以CΓ～C 作图可得一直线，由直线斜率即可求出Γ∞。
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，则可求得正丁醇分子的横截面积S N01=∞Γ~ 3、最大气泡压力法：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。
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。
张力与浓度的关系图气泡由毛细管口逸出时受到向下的总作用力为r 2P 最大，而P 最大＝P 系统－P 大气压＝h g气泡受到表面张力引起的作用力为2r 。
气泡自毛细管口逸出，上述两种力相等，ππρr P r h g 22最大=∆σρ=rh 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 ' 用已知表面张力2的液体为标准，可求出其他液体的表面张力1。
二、实验部分：（一）实验仪器与药品超级恒温水浴 南京大学应用物理研究所数字式微压差测量仪 南京大学应用物理研究所 蠕动泵 常州普端流体技术有限公司恒温套管 毛细管 100mL 容量瓶 2mL 移液管 正丁醇（分析纯）（二）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℃。
用洗液反复清洗毛细管，之后再用蒸馏水冲洗多次，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端面相切，使样品在其中恒温10分钟。
注意切勿使体系漏气。
打开蠕动泵，这时体系压力逐渐减小，直至气泡由毛细管口冒出，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。
根据手册查出25℃时水的表面张力为＝H O2×10-3N·m-1，以/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、、、、、、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。
三、结果与讨论（一）实验结果毛细管常数k = ×10-4正丁醇饱和吸附量Г=×10-6 N/m正丁醇分子的横截面积S0 = ×10-19 m2根据文献，直链醇类横截面积理论值为×10-19～×10-19m2 ，取×10-19，相对误差为：| = %（二）结果讨论与小结1、结果讨论①由σ～C图可知，表面张力σ随着正丁醇溶液浓度的增加而降低，这也与正丁醇是一种表面活性物质符合。
随着正丁醇的浓度增大，表面张力σ的降低速度减慢，此时有可能已形成了单分子层的饱和吸附层。
②由Г～C图可知，当浓度较小时，吸附量随着浓度增加而增加，但之后吸附量降低，可能由于浓度太高，被吸附在表面的正丁醇分子之间的范德华力表现为斥力。
③利用最大气泡压力法测量不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力，作出σ—c曲线求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积，得到S0=×10-19 m2，较文献值偏小，但在数量级上基本符合而其偏小的原因应该是最大泡压法测得的泡压过大。
2、实验小结实验操作中应注意的问题：①本实验做的结果准确与否关键在于：所用毛细管和玻璃套管的清洁程度、所用毛细管的K值、出泡的速度、配制溶液时浓度的准确性、毛细管是否垂直，端部是否平整以及液面是否与毛细管的端面相切。
所以所用毛细管和玻璃套管的清洁程度对结果的影响较大。
实验前必须多次清洗仪器，在实验中也必须按照由稀到浓的顺序依次进行测量，否则误差较大。
而且若毛细管不干净则在正丁醇浓度较大时，出泡会很困难，且均匀程度也会很差。
②毛细管的内径稍有不均匀，如果不影响出泡的速度和平稳性，对结果应该无明显影响。
但如果内径变化太大或者不均匀处接近端口，使得毛细管太粗或出泡的稳定性，就会对结果产生影响。
出泡速度不能太快（压力数偏低），也不能太慢（时间太长），要调节至5～10秒内出一个泡，而且应平稳地重复出现压力差。
③毛细管的尖端只有与液面刚好接触，才满足公式 P 最大＝P 系统－P 大气压＝△hg 才能准确测量压差以计算表面张力。
④实验中用到的恒温槽由于其本身控温机制的限制，不可能做到绝对的恒温，而吸附量与温度有关，因此，温度变化对实验结果会有一定影响。
因此在实验中应注意：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。
注意观察恒温水浴的温度，溶液应保持在恒温水浴中保温以保证实验的准确性。
实验原理中的误差： ① Gibbs 公式是Ta RT a )(∂∂-=Γσ，使用的是溶质的活度值，而实验中用到的是溶液的浓度值，因此实验值与理论值会存在一定差距。
（不过对于正丁醇差距不太大）。
②Langmuir等温式是一个理想的吸附公式，它代表了在均匀表面上，吸附分子间彼此没有作用，而且吸附是单分子层情况下吸附达平衡时的规律性。
而实际情况与理想假设总会有一定差距，因此会使得由此公式得到的实验结果存在一定偏差。
【参考文献】[1] 孙尔康徐维清邱金恒物理化学实验南京大学出版社1998年4月第1版[2] 付献彩沈文霞姚天扬侯文华物理化学(第五版) 下册高等教育出版社2006年1月第5版Determination of the solution of the adsorption and surface tension ──The maximum bubble pressure method [Abstract] By maximum bubble method can be of different concentrations of n-butanol surface tension, -c curve can seek the solution interface on the adsorption capacity and single butanol molecules cross-sectional area. In this way you can understand the relationship between tension and adsorption.[Keywords]maximum bubble pressure method, surface tension, absorption effectY A x i s T i t l e图五：正丁醇二、数据处理： 1.毛细管常数的测定 25℃水的表面张力σ = ×10-3 N/m故毛细管常数 K=σ/ΔPH2O = *10-3 /= ×10-42.不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定及c -σ图的绘制 由公式： C=ρV/MV 0 σ= K ΔP ρ=mL ，M=正丁醇用量/mL 正丁醇浓度c /(mol/L)最大压差△P/Pa 492 439 408 358321正丁醇用量/mL 正丁醇浓度c /(mol/L)最大压差△P/Pa σ/N*m -1492根据表一，可得表二如下：0.0400.0450.0500.0550.0600.065σ～C 曲线由二次多项式拟合可得，σ = c + c 2故 )(dc d =- +3.Г-c 图和c/Г-c 图的绘制439 408 358321由Gibbs 公式：c d =-RT Tdc σ⎛⎫Γ ⎪⎝⎭结合式①，得=Γ ( - c 2) / RT根据表一，可得表三如下： c （mol/L ）Г（mol ·m -2）Γc(m 2/L)根据上表，可得图十、图十一如下：2.02.53.03.54.04.55.05.56.0图十： Г～C 曲线15000200002500030000350004000045000图十一： C/Г～C 线性拟合曲线（删除了浓度较高时偏离线性的数据点）4.正丙醇的吸附Г∞值与S 0值的计算 根据拟合数据，可得：饱和吸附量Г= 1/k = 1/=×10-6N/m 根据公式A0N 1S ∞Γ=，可得：正丁醇分子的横截面积 S 0A∞N Γ=1=1/×10-6××1023)=×10-19m 2 根据文献，直链醇类横截面积理论值为×10-19～×10-19m2 ，取×10-19 ，相对误差为：| = %因而实验值与理论值比较接近。