物理化学_溶液表面张力的测定_实验报告
溶液表面张力的测定——
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1. 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c σ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭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 1cα∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量∞Γ，进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度δ，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；N A 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。
2. 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。
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c ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭σ为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。
c ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭σ<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∞Γ，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。
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液表面张力
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液表面张力最大泡压法测定溶液的表面张力I、目的要求1、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2、掌握用最大气泡压法测定表面张力的原理和技术。
3、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U、实验原理1、表面自由能从热力学观点来看，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? A(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Jm-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：C d ▽RT ( dc式中：Γ为溶质在气一液界面上的吸附量(2)(单位为mol m-2);RT ( dc式中：Γ为溶质在气一液界面上的吸附量(2)(单位为mol m-2); T为热力学温度(K)；C(―)T > 0时，Γ V C称为负吸附。
dc当(d(―)T > 0时，Γ V C称为负吸附。
dcdc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。
本实验测定正吸附情况。
3、饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量Γ与浓度在一定的温度下，吸附量Γ与浓度C之间的关系，可用Langmuir吸附等温式表示(3)(3)4、表面张力的测定方法——最大泡压法 1GB=当毛细管下端端面与被测液体液面相切时，液体沿毛细管上升。
物理化学-实验三十二：最大泡压法测定溶液的表面张力
实验三十二 液体表面张力的测定一、实验目的1. 测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和乙醇分子的横载面积。
2. 了解表面张力的性质及表面张力和表面吸附量的关系3. 掌握最大泡压法测定溶液表面张力和表面吸附量的原理和技术。
二、原理液相与气相之间的界面层可看作是介乎液体与气体性质的第三相。
界面层分子受液体内部分子的吸引力远大于外部蒸气分子对它的吸引力，致使表面层分子受到向内的拉力使表面积趋于最小（球形），以达到受力平衡。
揭示表面层这一特征的方法很多, 最常用的为表面张力（surface tension, 用γ表示），或可定义为单位表面吉布斯自由能(surface Gibbs free energy ，用G ∆表示)。
液体的表面张力与温度、纯度等因素有关。
温度愈高，表面张力愈小；纯度发生变化时，表面张力也相应发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
根据能量最低原理，若溶液质能降低溶剂的表面张力，则表面层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增加，那么，表面层溶液质的浓度应比内部低，这种现象为溶液的表面吸附，用吉布斯(Gibbs)公式表示：P T CRT C ,)(∂∂-=Γγ 式中，Γ为表面吸附量(mol ⋅m -2)；γ为表面张力（J ⋅m -2）；T 为绝对温度（Ｋ）；C 为溶液浓度（mol ⋅L -1）；P T C ,)(∂∂γ 表示在一定温度下表面张力随浓度的变化率。
P T C,)(∂∂γ<0，Γ>0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附作用。
P T C,)(∂∂γ>0，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的 浓度小于内部的浓度，称为负吸附作用。
可见，通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir 等温吸附方程式表示：KCKC+Γ=Γ∞1式中，Γ表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；∞Γ表示饱和吸附量；C 表示吸附平衡时溶液的浓度；K 为常数。
华师物化报告 最大泡压法测定溶液的表面张力
华 南 师 范 大 学 实 验 报 告学生姓名 学 号 专 业 化学（师范） 年级、班级 课程名称 物理化学实验 实验项目 最大泡压法测定溶液的表面张力实验类型 □验证 □设计 ■综合 实验时间 2014 年月 日实验指导老师 实验评分【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。
【实验原理】1、表面张力的产生在液体的内部任何分子周围的吸引力是平衡的。
但在液体表面层的分子却不相同。
如图所示：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）。
这种吸引力有使表面积最小的趋势，要使液体表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功以增加分子位能。
所以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。
图1. 液体内部和表面层分子受力情况通常把增大一平方米表面所需的最大功A或增大一平方米所引起的表面自由能的变化值ΔG称为单位表面的表面能，其单位为J·m-3。
而把液体限制其表面增大以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。
液体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
在任何两相界面处都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
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。
最大泡压法测定溶液的表面张力
南昌大学物理化学实验报告学号：5802216018 实验日期：2018-3-27实验二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及操作；2、 了解表面张力、表面功、表面吉布斯函数、表面吸附的概念及相互关系3、 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
二、实验原理液体表面层中的分子与体相中的分子所处的力场不同，内部分子所受合力为 零，而表面层中的分子，所受到的作用力指向液体内部，这种作用力使表面层中的 分子有离开液面进入内部的趋势，即液体表面有自动缩小的倾向。
这种使液面收 缩的单位长度上的力即为 表面张力（Y ,单位N-m -1） 0液体的表面张力是液体的 重要性质之一，与液体的温度、压力和组成均有关系。
从热力学角度看，液体表面 层中的分子比内部分子具有更高的平均位能，即表面吉布斯自由能（表面吉布斯 函数）。
通常把增加单位面积表面所引起系统的吉布斯函数的改变量称为单位表 面吉布斯函数（单位为J ・m -2） °它等于恒温恒压下增加单位面积表面，系统从外 界得到的可逆非体积功，即单位表面功（单位为J ・m -2） °表面张力与单位表面吉 布斯函数、单位表面功虽为不同的物理量，但其量值与量纲均相同：恒温恒压下，系统表面吉布斯函数减小的过程为自发过程。
与纯液体依靠缩 小表面积来低表面吉布斯函数不同，溶液除了缩小表面积，还可以通过改变表面 层中溶质的浓度来降低表面吉布斯函数。
一定温度下，将溶质加入到纯液体中，会出现溶液表面层中溶质浓度与溶液 本体浓度不同的现象，称为表面吸附。
若溶质加入后溶液表面张力下降，则溶质将 自动富集于表面层，这种情况称为正吸附；反之则为负吸附；单位面积表面层中溶 质物学生姓名：李江生 专业班级：安工161Y (dA s质的量与溶液本体中等量溶剂所含溶质物质的量的差值，称为溶质的表面过剩3（也称为表面吸附量）。
一定的温度、压力下，溶质的表面过剩与溶液表面张力、浓度之间的关系满足吉布斯吸附等温式：C B ? d YRT dc B式中,r B为溶质B的表面过剩，mol ・m2;c B为溶质B在溶液本体中的平衡浓度,mol • dm 3；丫为溶液的表面张力,N • m 1；T为热力学温度，K。
物理化学实验- 最大气泡法测定溶液的表面张力
g
表面分子:受到向内拉力，液体有自
动收缩表面而呈球形的趋势.
l
如果把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力 而做功。在温度、压力和组成都恒定时，可逆地使表 面增加ΔS所需对体系做的功，叫表面功，可表示为：
-A=ΔG=σΔS
σ称为表面自由能，单位为J/m2。若把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。
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? •2.如果毛细管末端插入溶液中进行测量行吗？为什么？ •3.本实验中为什么要读取最大压力差？
3. 调节恒温为25oC。
▪ 4.仪器常数测定
先以蒸馏水作为待测液测定其仪器常数。方法是将干燥的毛 细管垂直地插到使毛细管的端点刚好与水面相切，打开滴液 漏斗，控制滴液速度，使毛细管逸出的气泡，速度约为5s～ 10s1个。从精密数字压差计读取最大读数。可读三次，取其 平均值。通过手册 查出实验温度时水的表面张力，利用公
仪器与试剂
表面张力测定仪 一套 阿贝折射仪 一台 精密数字压差计 一台 烧杯 滴管 乙醇 去离子水
毛细管 支管试管
滴液漏斗
低真空测压 仪
实验步骤
1.安装仪器：洗净仪器并按图装置。对需干燥的仪器作 干燥处理。
2.配置乙醇溶液： 分别配制0%，20%， 40%， 60%， 80%，乙醇溶液各 50mL。
式K= / p1 求出仪器常数K。
▪ 5.待测样品表面张力的测定：用待测溶液洗净试管和毛 细管，加入适量样品于试管中，按照仪器常数测定的方法，
测定不同待测样品的p计算其表面张力。
▪ 6.乙醇溶液的折光率测定：用每个样品测出p后，随即
用滴管吸取该溶液滴置于棱镜上，用阿贝折光仪测其折光 率nD查工作曲线得各样品的准确浓度。
七、最大气泡法测定溶液的表面张力
宁 波 工 程 学 院物理化学实验报告专业班级 化工114班 姓名 提子 序号 17 同组姓名 指导老师 胡爱珠 杨建平 实验日期 2013.5.21 实验名称 实验七 最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、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、表明自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理1、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吸附等温式： 根据朗格缪尔公式：以c/Г对c 作图，得以直线，该直线的斜率为1/Г∞三、实验仪器、试剂1、仪器：最大泡压表面张力仪1套、洗耳球1个、移液管(50ml 和1ml)各1只、烧杯(500ml)2、试剂：正丁醇(分析纯)、蒸馏水 四、实验步骤1、仪器准备与检漏将表面张力仪容器和毛细管先用洗液洗净，再顺次用自来水和蒸馏水漂洗，烘干后按图接好。
检查是否漏气。
2、仪器常数的测定调节液面与毛细管端相切，并调节分液漏斗，使气泡由毛细管尖端成单泡逸出，且速度控制在每分钟形成气泡5-10个。
当气泡刚脱离管端的一瞬间，压力计中液位差达到最大值，此时记录下Δp 最大值；改变气泡逸出速率(控制在每分钟5-10个)，再依此记录2次，取其平均值。
再由手册中查出实验温度时水的表面张力，求得仪器常数K 。
3、表面张力随溶液浓度变化的测定在上述体系中，按浓度从低到高的顺序依次测定预先配好的正丁醇溶液的Δp 最大值，每次置换溶液前都先用新溶液润洗2次，再按2方法测定。
五、数据记录与处理1、计算仪器常数K 和溶液表面张力γ，绘制γ-c 等温线。
室温：27.9℃ 大气压力：100.21Kpa 恒温槽温度：30℃ γ水：71.18×10-3 N/m K:1.1041×10-4c d RT dcГγ=－Kc1KcГГ∞=+c 1+Kc c 1 K K ГГГГ∞∞∞==+2RP γ∆=max 2RP γ∆=maxK p γ=∆浓度c(mol/dm3) 水0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.16 0.2 0.24Δpm ax(Pa) 644.7 621.3 576.0 542.3 515.7 491.7 471.7 449.0 419.0 397.7 Δpmax1(Pa)646 622 577 542 515 493 470 451 418 398 Δpmax2(Pa)643 621 576 543 517 490 472 448 419 397 Δpmax3(Pa)645 621 575 542 515 492 473 448 420 398 γ×10-3(N/m) 71.18 68.60 63.60 59.88 56.94 54.29 52.08 49.58 46.26 43.91 由图表数据作γ-c等温线图：由图1可得Y = 0.07142-0.20629*X+0.39219*X2可以得到γ-c的关系式为Y = 0.07142-0.20629*C+0.39219*C2由此得到dγ/dc=0.78438c-0.20629将不同的c值代入上式，就可以得到在不同浓度c下的dγ/dc了。
溶液表面张力测定实验报告
学号：************基础物理化学实验报告实验名称：溶液表面张力的测定应用化学二班班级 03 组号实验人姓名： xx同组人姓名：xxxx指导老师：杨余芳老师实验日期： 2013-11-12湘南学院化学与生命科学系一、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 ；4、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
二、实验原理测定液体表面张力的方法很多，如毛细管升高法、滴重法、环法、滴外形法等等。
本实验采用最大泡压法，实验装置如图一所示。
图一中A 为充满水的抽气瓶；B 为直径为0.2～0.3mm 的毛细管；C 为样品管；D 为U 型压力计，内装水以测压差；E 为放空管；F 为恒温槽。
图一 最大泡压法测液体表面张力仪器装置图将毛细管竖直放置，使滴口瓶面与液面相切，液体即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活栓，让水缓缓滴下，使样品管中液面上的压力渐小于毛细管内液体上的压力（即室压），毛细管内外液面形成一压差，此时毛细管内气体将液体压出，在管口形成气泡并逐渐胀大，当压力差在毛细管口所产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡破裂，压差的最大值可由U 型压力计上读出。
若毛细管的半径为r ，气泡从毛细管出来时受到向下的压力为：式中，△h 为U 型压力计所示最大液柱高度差，g 为重力加速度，ρ为压力计所贮液体的密度。
气泡在毛细管口所受到的由表面张力引起的作用力为2πr•γ，气泡刚脱离管口时，上述二力相等：g h p p p ρ∆=-=系统大气m ax r g h r p rr πρππ22m ax 2=∆=γπρππr g h r p r 22m ax 2=∆=若将表面张力分别为和的两种液体用同一支毛细管和压力计用上法测出各自的和，则有如下关系：即：对同一支毛细管来说，K 值为一常数，其值可借一表面张力已知的液体标定。
溶液表面张力的测定——最大气泡法(物理化学实验报告)
3 结果与讨论
3.1 原始数据
以下为软件处理界面截图：
图3
数据处理软件截图
将原始数据提取后如表 2 所示：
正丁醇浓度 c/M 0 0.025 0 0.050 0 0.100 0 0.150 0 0.200 0 0.300 0 0.400 0 0.500 0
表 2 正丁醇浓度-电势差原始数据表
电势差 ΔE / mV 0.308 0.300 0.272 0.250 0.222 0.198 0.184 0.169 0.163
-0.2164
2.146×10-6
-0.1623
3.220×10-6
-0.1082
4.293×10-6
-0.08115
4.830×10-6
-0.06492
5.152×10-6
-0.04637
5.520×10-6
-0.03607
5.724×10-6
-0.02951
5.854×10-6
为得出表面吸附量 Γ 和正丁醇浓度 c 之间关系，作 c/Γ – c 曲线，数据如下：
2.3.2 仪器常数的测定
（1） （2） （3） （4）
（5） （6）
向大试管中加去离子水，调整液面高度使毛细管与液面相切； 将大试管至于恒温水浴中； 关闭气密活塞使体系与大气相隔离； 打开抽气瓶活塞，使水缓慢流下，观察毛细管处，使气泡产生的速 度约为 10~20 秒一个； 打开气密活塞，使体系与大气相连； 启动软件开始测量体系压力；
正丁醇浓度 c/M 0.025 0 0.050 0 0.100 0 0.150 0 0.200 0 0.300 0 0.400 0 0.500 0
* γ = ΔE / 0.308 * 0.07118
物理化学实验报告-溶液表面张力的测定及等温吸附(2)
力学方法可知它们间的关系遵循吉布斯吸附方程： c ∂γ
Γ = − RT ∂c T 式中：Γ为表面吸附量，mol ∙ m−2；T为热力学温度，K； c为表面吸附量，mol ∙ m−3；R为摩尔气体常量；
当 ∂γ ∂C T < 0时，Γ > 0，称为正吸附； ∂γ ∂C T > 0时，Γ < 0，称为负吸附。 在水溶液中，表面活性物质具有两亲基团，当浓度达到某一值后，表面活性物质在表面层的的吸附量
4. 正丁醇溶液表面张力测定：
按上述方法，由稀到浓，分别测定不同浓度的正丁醇溶液的∆pm ，并记录数据。
五、数据记录与处理
室温：21.6℃；大气压：102.72kPa；
1. 计算仪器常数K。 已知 25℃时，γ水 = 71.97 × 10−3N/m。
测得此时∆pm 水 = 280.7Pa，则
K
=
γ水 ∆pm 水
1 q = LΓ∞
三、仪器与试剂 1. 仪器：表面张力测定装置 1 套；精密恒温水槽 1 套；数字式微压差测量仪 1 台；100mL 容量瓶 10 个；
50mL 酸式滴定管 1 只 2. 试剂：正丁醇（AR）；去离子水。
四、实验步骤
1. 配制溶液：
用 0.5 mol ∙ L−1的溶液在 100 mL容量瓶中稀释成以下浓度的稀溶液：
订
由上式可知此时附加压力达最大值， 此时R = r，
线
2γ
∆pm = r
r γ = 2 ∆pm
气泡进一步长大，R变大附加压力∆p则变小，直到气泡逸出。
2. 当使用同一根毛细管及相同的压差计介质时，对两种具有表面张力为γ1，γ2的液体而言：
γ1 ∝ ∆p1
γ2 ∝ ∆p2
且同温度下有：
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。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。
物理化学实验 液体表面张力测定
5. 做c/Г- c图求出直线斜率，由斜率求出Г∞。
c/Г / m-1(×105)
25
c/Г -c
20
15
c1 11 0..3 61 80 12 8 1 10 0 6 35.203810（ 2 m -1 ）
c/Г~c作图时， 也要换算成mol/m-
3
y = 1.8836x + 2.0472
c RT
c
T , P
18. 301.46 8138034.8409103 1.310210（ 6 mol/m-2）
c111.31 00 .628118065.203810（ 5 m-1）
C换算为 mol/m-3
c1 11 0..3 61 80 12 8 1 10 0 6 35.203810（ 2 m -1 ）
γ (N/m-1)×10-3
60
50
表面张力-浓度
40
30
20
y = 0.2518x2 - 5.1843x + 56.41
R2 = 0.9903 10
0
0
2
4
6
8
10
12
c（mol/L）
k=y’=0.5036x-5.1843
4.利用吉布斯吸附等温方程式(Gibbs)， 计算各溶液的Г。
c/mol∙L-1
5. 为什么系统的气密性要好？ 如果漏气，气压不稳定， 实际测定的Δp≠Δpmax。
三、数据处理示例
1. 水溶液的折光率
利用文献数据作n-c 工作曲线，依据实验数据，计算样品浓度。
乙醇溶液的配 制浓度
5%
10% 15% 20% 25% 30% 35%
表面张力的测定实验报告
浙江万里学院生物与环境学院化学工程实验技术实验报告实验名称：溶液表面张力的测定（1）实验目的1、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术2、通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解3、学习使用Matlab 处理实验数据（2） 实验原理1、 表面自由能：从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的自由能减小的过程。
如欲使液体产生新的表面A ∆，则需要对其做功。
功的大小应与A ∆成正比：-W=σA ∆2、 溶液的表面吸附：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 T cRT c )(∂∂-=Γσ(1)当0<⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，Γ>0，溶质能减少溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附，此类物质叫表面活性物质。
（2）当0>⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂Tc σ时，Γ<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度小于内部的浓度，称为负吸附，此类物质叫非表面活性物质。
由Tc RT c )(∂∂-=Γσ可知：通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
3、 饱和吸附与溶质分子的横截面积：吸附量Γ浓度c 之间的关系，有Langmuir等温方程式表示：cK cK ·1·+Γ=Γ∞4、 最大泡压法：（3） 实验装置与流程：将燃烧热实验的主要设备、仪器和仪表等按编号顺序添入图下面相应位置：图11－4最大气泡法测表面张力装置1． 恒温套管 2． 毛细管 3．数字式微压差测量仪 4． 滴液瓶 5． 烧杯 6．连接橡皮管（4） 简述实验所需测定参数及其测定方法：1、测定各浓度试剂在25℃的压强，2、根据s/DP=K ，可用蒸馏水的压强差求出K 值，也就是毛细管常数。
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测溶液表面张力（物理化学实验报告）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结果的因素。
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，了解朗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，计算正丁醇的饱和吸附量，由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积和吸附层的厚度。
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。
可是在液体表面层的分子却不相同。
因为表面层的分子，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，而且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。
（如图一）图一液体内部和表面分子受力情况这种吸引力使表面上的分子向内挤促成液体的最小面积。
要使液体的表面积增大就必须要反抗分子的内向力而作功增加分子的位能。
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。
2.表面张力的产生①在任何两相界面处都存在表面张力；表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。
② 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，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
③ 液体的表面张力也与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺迚杂质（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。
3.弯曲液面下的附加压力静止液体的表面一般是一个平面，但在某些特殊情况下（例如在毛细管中），则是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，在弯曲页面内外所受到的压力不相等。
如果页面是水平的，则表面张力也是水平的，当平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，而且等于表面上的外压力。
附加压力与表面张力成正比，它们之间的关系用拉普拉斯方程表示：Rp σ2=∆ 式中，Δp 为附加压力；σ为表面张力；R 为弯曲表面的曲率半径。
【清华】溶液表面张力的测定-2006030027
精品文档- 1 -溶液表面张力的测定−−最大气泡法吴大维 2006030027 生64 同组实验者：王若蛟实验日期：2008年3月21日 提交报告日期：2007年4月18日助教：卢晋1 引言 1.1 实验目的1． 用最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
2． 利用吉布斯公式计算不同浓度下正丁醇溶液的吸附量，进而求出正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。
3． 学会镜面法作切线的方法。
1.2 实验原理1.2.1 表面张力分子在表面层内比在液体内部有较大的势能，这势能就是表面自由能。
在恒温、恒压及组成不变的条件下，使表面积可逆地增加dA ，体系自由能的增量dG 应等于环境对体系所做的表面功-δw ′即dG ＝-δw ′＝γdA （25.1）式中γ为比例常数，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γ还可称为表面张力， 1.2.2 溶液的表面吸附溶质能引起溶剂表面张力的变化，在一定的温度和压力下，吉布斯用热力学的方法推导出了溶液表面吸附量与溶液的表面张力和溶液浓度之间的关系，即Tdc d RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ （25.2） 式中Γ为表面超量（mol ·m -2）, σ为溶液的表面张力（J ·m -2），T 为热力学温度（K ），c 为溶液的浓度（mol ·dm -3），R 为气体常数。
由吉布斯吸附等温式可看出，只要测得某—温度下不同浓度溶液的表面张力，以γ~ c 作图，在γ~c 的曲线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率Tdc d ⎪⎭⎫⎝⎛γ，将斜率代入（25.2）式中，即可求出不同浓度时气一液界面上的吸附量Γ。
1.2.3 饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量Γ与浓度c 之间的关系，可用Langmuir 吸附等温式表示KcKc+Γ=Γ∞1 (25.3)式中Γ∞ 为饱和吸附量，K为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。
溶液表面张力的测定
物理化学实验报告序号：学生姓名：学号：学院：化学化工学院班级： 10级制药班专业：制药工程指导老师：实验名称：溶液表面张力的测定实验日期： 2012年10月17日实验室： 7508同组者：溶液表面张力的测定一、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. 测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力；根据吉布斯吸附公式计算溶液表面的吸附量，以及饱和吸附时每个分子所占的表面面积和饱和分子层厚度。
二、实验原理处于液体表面的分子，由于受到不平衡的力的作用而具有表面张力。
它的定义是在表面上垂直作用于单位长度上使表面积收缩的力，它的单位是mN/m 。
在一定温度和压力下，溶液的表面吸附量（Γ）与溶液的表面张力（γ）和溶液本体浓度（c ）之间的关系为：c =-d R T dc γT⎛⎫Γ ⎪⎝⎭最大气泡法测表面张力，在气泡形成过程中，由于表面张力作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力P ∆。
=+P P P∆大气系统附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径R 成反比。
2=P R γ∆最大附加压力P ∆由数字微压差计直接读出。
在实验中，2R 为仪器常数，用K 表示，即：=K P γ∆用已知表面张力的液体（纯水）作为标准，可以测得仪器常数K ，从而可以算出其它液体的表面张力。
吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir 等温吸附方程式表示：式中：∞Γ饱和吸附量，k 为经验常数。
将上式整理得：以c/Г对c 作图可得到一条直线，其斜率的倒数为Г∞。
如果以N代表1m2表面层的分子数，则:式中,N A为Avogadro常数，则每个分子的截面积A∞为:三、仪器和试剂DP-AW精密数字（微差压）压力计；滴液漏斗个；支管试管；毛细管；烧杯。
正丁醇（AR）；蒸馏水。
四、实验步骤1.配正丁醇溶液：0.01、0.02、0.05、0.08、0.1、0.2、0.3、0.4mol/L。
2.仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置，检查是否漏气。
【清华】溶液表面张力的测定
物理化学实验实验五：溶液表面张力的测定——最大气泡法实验人：沈勇分六学号：2006011712同组实验者：米硕、任河实验日期：2009-5-7提交报告日期：2009-5-21带实验的老师姓名：王力实验题目 溶液表面张力的测定——最大气泡法沈勇/2006011712、分六（同组实验者姓名：米硕、任河）实验日期2009-5-7 提交报告日期：2009-5-21带实验的老师姓名：王力1 引言 1.1实验目的1.测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
2.根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。
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W dA δγ-= （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：()TP c d RT dcγΓ=-（2） 式中：Γ为表面吸附量（2mol m -∙）；γ为表面张力（1N m -∙）；c 为溶质的浓度（3mol m -∙）；T 为热力学温度（K ）；R 为气体常数（8.3141J mol K -∙∙）。
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液体表面张力的测定
龚聪（同组人：郭舒隽）
2012.11.8
摘要
我们采用最大气泡压力法测定了不同浓度正丁醇溶液的表面张力，发现随着溶液浓度的升高，表面张力下降，说明正丁醇是一种表面活性物质。
引言
从毛细管鼓出空气泡时，为了克服溶液因表面张力产生的附加压力，毛细管内的压力（大气压）要高于样品管中的压力。
附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比：
2p=
r
σ∆（1），其中，p ∆为附加压力；σ为表面张力；r 为气泡的曲率半径。
若毛细
管很小，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，这时气泡的半径r 最大；随着气泡的形成，r 逐渐变小，直到气泡成为半球形时，r 等于毛细管的半径R ，附加压力最大，气泡进一步增大，r 变小，附加压力减小，直到气泡逸出。
最大的附加压力m ax 2=p R
σ∆（2），表面张力m ax =2
R
p σ∆（3）。
在测量过程中，我们使毛细管端面与液面相切，这样可以忽略鼓泡所需克服的静压力，表面张力可直接用式（3）计算。
对于同一支毛细管，
2
R 称为仪器常数，可用K 表示。
我们用表面张力已知的标准物质
——水来测定仪器的K 值：22=
H
O
H O
K p σ∆（4）。
式（3）可写为m ax =K p σ⨯∆（5）。
实验仪器与试剂
表面张力测定仪1套；100m L 容量瓶8个；500m L 烧杯一个；胶头滴管1个；洗瓶1个；碱式滴定管1支
-1
0.5mol L ⋅正丁醇溶液
实验装置如下图所示
方法
1. 正丁醇溶液的配制
分别向八支100m L 的容量瓶中加入4、8、12、16、20、28、36和40mL 的-10.5mol L ⋅正丁醇溶液，定容以配制0.02、0.04、0.06、0.08、0.10、0.14、0.18和0.20-1mol L ⋅的待测溶液并编号0-8。
2. 仪器常数K 的测定 洗净样品管和毛细管；
样品管中装入适量蒸馏水，调节样品管液面高度，使水面与毛细管端面相切； 打开数字压力计电源开关，旋转滴液漏斗上的活塞，使系统与大气相通，按下数字压力计上的“采零”键。
关闭活塞，隔绝大气，打开漏斗活塞，水沿漏斗流下，系统的压力开始减小，此时有气泡从毛细管端逸出。
控制出气泡的速度，每出一个气泡，压力计读数由小变大，再由大变小，读取6~7个该过程的最大示数。
3. 测定不同浓度正丁醇水溶液的m ax p ∆
按照步骤2，从低浓度到高浓度分别测定正丁醇水溶液的m ax p ∆。
更换溶液时用待测溶液润洗样品管2~3次。
4. 关闭电源，倒掉所配溶液，用蒸馏水洗涤容量瓶和样品管。
整理仪器。
数据
表格 1
计算
在本次实验条件下，标准物质—水在16.4°C 下的表面张力为-3
-1
68.7410N m ⨯⋅。
1
由式（4）得仪器常数22-3-4
3
68.7410
=
=
=2.18100.315010
H
O
H O
K p σ⨯⨯∆⨯
1
数据来源：《大学化学实验——有机及物理化学实验分册》（天津大学出版社）附录三，附表6-13
对5号溶液，由式（5）得-4
3-3
-1
max ==2.1810
0.236510=51.5610K p N m
σ⨯∆⨯⨯⨯⨯
⋅
按照这种计算方法分别求出其它溶液的表面张力，结果在表格1中显示。
绘制-c σ图
分析讨论
根据表格1可知，随着正丁醇溶液浓度的升高，液体的表面张力下降，这与正丁醇是一
种表面活性物质符合。
在实验过程中，毛细管尖端要和待测溶液液面垂直并相切。
这是为了防止尖端没入水中，导致额外的静压力产生，压力计示数不再对应气泡产生时需要克服的表面张力。
实验结论
正丁醇是一种活性物质。
我们根据最大气泡压力法测定了不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，发现溶液的表面张力随着溶液浓度的升高而减小。