最大气泡压力法测定溶液表面张力

(4)作γ ～c/ cθ曲线，在曲线上分别取c / cθ 为0.03， 0.03， 0.05，0.10，0.15，0.30，0.40的 0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40的点作 dγ 切 线， 求切 线 斜率 。 θ dc / c
由（7-64）式计算不同浓度溶液的吸附量Γ i ）
最大气泡压力法测定溶液表 面张力
1. 实验目的
测定不同浓度乙醇溶液的表面张力， 测定不同浓度乙醇溶液的表面张力，考察吸附 量与浓度的关系。 量与浓度的关系。 了解表面张力、 了解表面张力、表面自由能的意义以及与溶液 界面吸附的关系。 界面吸附的关系。 掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技 术，由Gibbs公式用图解法求算不同浓度溶液的 公式用图解法求算不同浓度溶液的 界面吸附量。 界面吸附量。
4. 数据记录和处理
(1) 记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不 记录实验温度，大气压， 同浓度乙醇溶液的的△h。 同浓度乙醇溶液的的△ 。 (2) 按式（7-66）计算毛细管常数 。不同温度 按式（ ）计算毛细管常数K。 下纯水的表面张力见附录14。 下纯水的表面张力见附录 。 (3) 按式（7-66）计算不同浓度乙醇溶液的表 按式（ ） 面张力。 面张力。
毛细管端口形成的半球形气泡承受的最大压力差
2γ ∆p = ρ g ∆h = r
U形示压计两端汞柱 形示压计两端汞柱 的高度差 毛细管曲率半径
若用同一支毛细管和压力计， 若用同一支毛细管和压力计，在相同温度下测 定两种液体的表面张力， 定两种液体的表面张力，有
γ 1 ∆h1 = γ 0 ∆h0
∆h1 γ1 = γ 0 = K ∆h1 ∆h0
溶液： 溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。 表面自由能。 表面吸附:表面层与体相浓度不相同的现象。 表面吸附 表面层与体相浓度不相同的现象。 表面层与体相浓度不相同的现象 恒温下的Gibbs吸附方程： 吸附方程： 恒温下的 吸附方程
a ∂γ ( )T Γ =− RT ∂a
θ
[mol· m－2] 溶质的表面吸附量 溶液活度
c （5）作 ~ c ，确定饱和吸附量 Γ∞ ，由（7-69） ） ） Γ
计算乙醇分子截面积。 计算乙醇分子截面积。
5. 思考题
用最大气泡压力法测定溶液的表面张力时， 用最大气泡压力法测定溶液的表面张力时， 为什么要读取最大压差？ 为什么要读取最大压差？ 那些因素影响表面张力的测定？ 那些因素影响表面张力的测定？应当如何减 小或消除这项因素的影响？ 小或消除这项因素的影响？
毛细管常数
（3）求乙醇的分子截面积 ） 饱和吸附量
kc Γ = Γ∞ ⋅ 1 + kc
(7-68)
1 c 1 = + Γ Γ∞ kΓ ∞
c 作 ～ c图 ， 由 直 线 斜 率 求 Γ ∞ Γ
求乙醇分子截面积
δ＝
1 Γ∞ L
(7-69)
3. 实验步骤
（1） 测定毛细管常数 ） 测定毛细管常数K. 将蒸馏水装于带支管的毛细管， 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， 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 下而降低系统的压力，气泡均匀逸出，读取 形压 力计两臂最大高度差。 力计两臂最大高度差。 （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， ， 配制浓度分别为 ， ， ， ， 0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁醇溶液各 正丁醇溶液各50ml。 ， ， ， 。 按（1）步骤测定表面张力。 ）步骤测定表面张力。
2. 实验原理
（1）溶液的界面吸附 ） 纯液体和其蒸气组成的体系 体相分子： 体相分子： 自由移动不消耗功 表面分子： 表面分子： 液体有自动收缩表面 而呈球形的趋势。 而呈球形的趋势。 g l
比表面自由能（表面张力） 比表面自由能（表面张力）
∂G (J ⋅ m −2 ) γ= ∂ A T , P , nB
c/c ∂γ ( ) Γ =− θ T RT ∂c / c
(7-64)
溶液表面张力降低： Γ >0，正吸附 溶液表面张力降低：表面活性物质 ，正吸附,溶液表面张力降低 Γ<0，负吸附 溶液表面张力升高 非表面活性物质 ，负吸附, 溶液表面张力升高: 浓度达一定值， 浓度达一定值，溶液界面形成饱和单分子层吸附 （2）最大气泡压力法测定表面张力的原理 ）
将待测液体装于表面张力仪， 将待测液体装于表面张力仪，使毛细管的端面 与液面相切。 与液面相切。 打开滴液漏斗的活塞， 打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢滴下而降低系 统的压力， 统的压力，毛细管内的液面上受到一个比样品管内 的液面上稍大的压力。 的液面上稍大的压力。 当压力差在毛细管端面上产生的作用稍大于毛 细管口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口被压 细管口液体的表面张力时， 这个最大的压力差可由U型管压力计上读出 型管压力计上读出。 出，这个最大的压力差可由 型管压力计上读出。