表面张力的测定最大气泡法
实验七 最大气泡法测定液体的表面张力
实验七 最大气泡法测定液体的表面张力卓冶13 李金阳(一)、实验目的1．掌握最大气泡法测定液体的表面张力的原理和方法。
2．熟悉表面张力的意义和性质，测定不同浓度液体的表面张力。
3．熟悉表面吸附的性质及与表面张力的关系。
(二)、实验原理溶剂中加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化，加入表面活性物质（能显著降低溶剂表面张力的物质）则它们在表面层的浓度要大于在溶液内部的浓度，加入非表面活性物质则它们在表面层的浓度比溶液内部低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫溶液的吸附。
显然，在指定的温度压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。
从热力学可知，它们之间的关系遵守吉布斯吸附等温方程：Tdc d RTc ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γσ （7—1） 式中：Γ—为溶质在单位面积表面层中的吸附量（mol ·m －2）； σ—为溶液的表面张力（N ·m －2）；c —为溶液浓度（mol ·m －3）；；R —气体常数，8.314J ·mol －1·K －1；T —为绝对温度（K ）。
当)/(dc d σ<0时，Γ > 0，即溶液的表面张力随着溶液浓度的增加而下降时，吸附量为正值，称为正吸附，反之，当)/(dc d σ> 0时，Γ< 0称为负吸附。
吉布斯吸附等温方程式应用范围很广，但上述形式只适用于稀溶液。
通过实验测得不同浓度溶液的表面张力1σ、2σ……即可求得吸附量Γ。
本实验采用最大气泡压力法测定正丁醇水溶液的表面张力值。
试验装置如图（7—1）所示。
图7—1 表面张力测定装置1—样品管 2—毛细管 3—压瓶4—精密数字压力计 5—大气平衡管 6—活塞 图7—2 气泡曲率半径的变化规律将欲测表面张力的溶液装入样品管中，使毛细管的端口与液面相切，液体即沿毛细管上升，打开减压瓶3的活塞6，使里面的水慢慢的滴出，则系统内的压力慢慢减小，毛细管2液面上受到一个比样品管中液面上大的压力，此时毛细管内液面就会下降，直到在毛细管端面形成一个稳定的气泡。
最大气泡发测定溶液表面张力
最大气泡发测定溶液表面张力实验名称：最大气泡法测定溶液表面张力实验目的：1. 学习和掌握气泡法测定液面张力的实验原理和方法；2. 了解表面张力相关概念和公式；3. 掌握实验数据处理和分析方法。
实验原理：表面张力是液体表面所受到的分子间的一种力，它使液面趋于最小面积的状态。
根据杨氏定律，液体表面张力F的大小可表示为：F = γL其中γ为表面张力系数，L为液体表面的周长。
最大气泡法测定溶液表面张力，是将一根玻璃管塞在一溶液中，管口抬离液面后，通过吹气法在玻璃管内形成一个气泡，并逐渐加大压力，当气泡从玻璃管中抬出时，管口压力减小至最小值，并变为固定值。
此时气泡直径、管口边缘长度等数据均可用来计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1.准备一根内径约为0.7～1mm的直玻璃管，两端均作过热处理并制成吸管型。
吸管要求口径尽量小，以便形成小的气泡。
2.用去离子水清洗玻璃管，再用酒精涂洗干净。
3.实验表面张力：（1）加入一定量的去离子水到三个试管中，分别加入0.1~0.3mL的酒精、苯、正丁醇。
（2）用吸球吸取被测溶液，直到牢固地充满了玻璃管，放在液面上，使液面把玻璃管口罩住，然后用手握住吸球以上提管子，使玻璃管口稍稍浮起，吸球松开，保证玻璃管内无气泡，玻璃管内液面刚好在液面之上。
（3）在玻璃管外侧，用一长管膜压力，直到液面在玻璃管上方，形成一气泡。
此时，按膜的位置调整气泡直径和液面周长的比值为0.9左右，再用一根呈45度角的玻璃管口吹气，增加气泡直径，同时测量管口长度、气泡直径和液面间的高度差，记录数据。
（4）重复2-3步骤不少于三次，取平均值，计算表面张力。
数据计算：1. 气泡直径d的平均值2. 玻璃管口边缘长度l的平均值3. 液面间高度差h的平均值4. 比值P = l/d5. 表面张力系数γ = πdP（ρgh+2ηv/d）/2实验结果：被测液体 | 气泡直径d/mm | 玻璃管口边长l/mm | 液面间高度差h/mm | P | γ/mN·m-1:---:|:---:|:---:|:---:|:---:|:---:去离子水 | 3.51 | 14.05 | 161.8 | 3.2 | 72.11酒精 | 2.12 | 8.73 | 116.5 | 4.11 | 21.44苯 | 2.40 | 9.57 | 197.6 | 4.0 | 34.74正丁醇 | 2.82 | 11.38 | 168.5 | 4.03 | 23.21结论：根据实验结果，不同液体的表面张力不同。
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。
实验三十一表面张力测定最大气泡压力法测定溶液的表面张力
m
在实验中，若使用同一支毛细管和压力计，则
gr
2
是一个常数，称为仪器常数，用K来表示。
K hm
所以
(7) 在本实验中，用已知表面张力的水作为标准， hm 由实验测得其 后，就可求出仪器常数的值。 hm 然后只要用这一仪器测得其它液体的 值，通 过（7）式计算，即可求得各种液体的表面张力。
1. 最大气泡压力法测定表面张力的原理和技
术。 2.不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定、吸 附量的计算。
三、实验原理
在本实验中，溶液浓度的测量是利用浓度与折光率的对 应关系，表面张力的测定是应用最大气泡压力法。 最大气泡压力法测定表面张力的装置示意如图1。将欲 测表面张力的液体装于支管试管2中，使毛细管3的端面 与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开滴折光仪
1台 恒温槽装置 1套 滴液漏斗（250mL） 1个 支管试管（2.5×20cm） 1个 毛细管（0.2—0.3mm） 1支 酒精压力计 1个 T形管 1个 烧杯（250mL） 1个 放大镜 1个 重蒸馏水 正丁醇（A.R.） 丙酮（A.R.）
3.待测样品表面张力的测定
（1）用待测溶液洗净支管试管和毛细管后， 加入适量的样品于支管试管中。 （2）按仪器常数测定时的操作步骤，分别测 定各种未知浓度正丁醇溶液的值。
六、数据处理
1.将实验数据记录于下表，并求得其表面张力。
2.以浓度为横坐标，表面张力为纵坐标作表
面张力-浓度图（横坐标浓度从零开始）。 3.在表面张力-浓度图上选取6～8点作切线求 出Z值。 Z 4.由 RT 计算不同浓度溶液的吸附量值，并作 吸附量-浓度图。
七、思考题
1.为什么不能将毛细管插进液体里面？ 2.本实验为什么选用酒精压力计而不用水银
最大气泡法测定溶液的表面张力
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。
2. 溶液的表面吸附
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,表面层中 的浓度比内部的低。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。
验温度时水的表面张力，利用公式 K/hmax
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
h计max算其表面张力。
▪ 6.乙醇溶液的折光率测定：用每个样品测出 hmax 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。
▪3. 调节恒温为25℃。
▪ 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。在毛细管口气泡读出U型管两边液面最大 高度差 hmax 可读三次，取其平均值。通过手册 查出实
数据处理
▪ 1.由附录表中查出实验温度时水的表面张力，算出毛细管常 数K。
▪ 2.由实验结果计算各份溶液的表面张力 ,并作 ~c曲线。
▪ 3. 在 ~c 曲 线 上 分 别 在 0 ． 050mol/L ， 0 ． 100mol ／ L ，
0．150mol／L，0．200mol／L，0．250mol／L和0．300mol
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 的浓度有关,从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯吸附 方程:
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。
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告
最大气泡法测定液体的表面张力实验报告一、实验目的通过最大气泡法测定液体的表面张力，了解表面张力与液体性质之间的关系，为实际应用提供依据。
二、实验原理最大气泡法是一种通过测量气泡在液体表面形成时的最大压力差来计算液体表面张力的方法。
当气泡从液体内部逸出时，会受到液体表面张力的作用。
当气泡逐渐增大时，其受到的表面张力也会逐渐增大，直到达到一个平衡状态，此时的气泡即为最大气泡。
通过测量最大气泡时的压力差，可以计算出液体的表面张力。
三、实验步骤准备实验器材：最大气泡仪、液体样品、滴管、恒温水浴、支架等。
将最大气泡仪置于支架上，调整至水平状态。
用滴管向最大气泡仪内加入适量液体样品。
开启恒温水浴，保持水温稳定。
观察并记录气泡的形成过程，当气泡达到最大时，记录此时的电压差。
重复实验，至少进行三次，取平均值作为最终结果。
四、实验结果以下为实验结果数据表：五、实验总结通过最大气泡法测定液体的表面张力，我们得到了不同液体的表面张力数据。
从实验结果可以看出，不同液体的表面张力存在差异。
其中，水的表面张力最高，蜂蜜次之，牛奶和醋的表面张力相对较低。
这可能与液体的分子结构、极性等因素有关。
此外，我们还发现实验结果的重复性较好，说明该方法具有较高的精度和可靠性。
通过本实验，我们不仅了解了不同液体的表面张力，还掌握了一种实用的测量方法。
这对于实际应用中涉及液体表面张力的问题具有重要的指导意义。
例如，在工业生产中，可以通过调整液体的表面张力来改善产品的性能；在生物学领域，了解液体的表面张力有助于研究细胞与环境之间的相互作用等。
因此，本实验具有一定的实用价值和应用前景。
实验四 表面张力的测定 -最大气泡法
实验四表面张力的测定—最大气泡法一、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．学习用Origin或Excel处理实验数据。
二、仪器和试剂仪器恒温槽装置；数字微压差计（或U型管压差计）；T形管1个；滴液漏斗（250rnL）l个；毛细管（0.2～0.3mm）1支；支管试管（φ25×20cm）；烧杯（250mL）药品正丁醇（AR）；重蒸馏水三、实验步骤1．仪器常数的测定：（1）仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置。
（2）加入适量的重蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切。
恒温（20℃）20分钟。
（3）打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡每分钟20个左右。
读出压差计最大高度差，读3次，取平均值。
2．待测样品表面张力的测定：配制从0.02～0.80mol.L-1系列（0.025,0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.40,0.60,0.80）的正丁醇溶液。
（正丁醇ρ=0.8109）可先配制0.80mol/L的溶液，其它的浓度用稀释的办法配制。
3．用待遇测溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同1，装入待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。
四、数据记录与处理大气压: 726.15mmHg 室温: 16.5℃（一）原始数据记录表表一：所测样品的最大压差值与折光率数据表样品编号折光率n1折光率n2折光率n3折光率n4折光率n5平均折光率n五号0.206 0.207 0.2070.2080.207 0.207 四号0.253 0.254 0.248 0.2520.248 0.252三号0.294 0.287 0.303 0.2950.303 0.295二号0.322 0.318 0.321 0.3200.321 0.320一号0.366 0.358 0.366 0.3630.366 0.363 0号0.401 0.425 0.401 0.4090.401 0.409重蒸馏水0.469 0.517 0.4530.4800.4530.480表二：标准的正丁醇溶液的折光率质量分数折光率1n折光率2n折光率3n平均折光率n 5％ 1.3326 1.3325 1.3327 1.3326 10％ 1.3354 1.3355 1.3357 1.3355 15％ 1.3374 1.3374 1.3374 1.3374 20％ 1.3398 1.3397 1.3399 1.3398 25％ 1.3407 1.3407 1.3407 1.3407 30％ 1.3427 1.3429 1.3425 1.3427 40％ 1.3466 1.3466 1.3465 1.3466 50％ 1.3525 1.3527 1.3524 1.35251．计算仪器常数并计算溶液的表面张力。
实验五溶液表面张力的测定最大气泡压力法一、实验目的1、测(精)
式中：
△h——U型管压力计两边读数的差值；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2πrσ。气泡自毛细管口逸出 时，上述两种力看作相等，即： 2π rσ =π r2P(最大) 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：
式中 ——毛细管常数。 用已知表面张力σ 2的液体为标准，从上式 可求出其他液体的表面张力σ 1。
恒温槽温记录数据表格：
容量瓶编号 溶液浓度mol· dm-3 U型压力计读数△h 正丁醇水溶液的σ
1 2 3 4 5 6 7
2、求出不同浓度时正丁醇水溶液的σ。 3、在方格纸上作s－c图，曲线要平滑。
六、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 图为 正丁醇水溶液的表面
3.测定表面张力的方法有：毛细管法、滴重法、最大气泡法等。本实验采用 最大气泡法测定正丁醇溶液的表面张力。
最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图 1、恒温套管。2、 毛细管（r在0.15～0.2mm）3、U型压力计（内装水） 4、 分液漏斗。5、 吸滤瓶。6、 连接橡皮管。
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U 型管压力计上读出。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πr2P(最大)，而 P(最大)＝P(系统)－P(大气压)＝△hρg
溶液表面张力的测定——最大气泡法
溶液表面张力的测定——最大气泡法
仪器与药品
计算机及接口；LZ-P2微压（压差）计；表面张力仪（自制）一套；900ml、500 ml烧杯各一个；100 ml容量瓶5个；50 ml、25 ml移液管各一支；滴管一支；吸耳球；洗瓶；
0.4 mol·dm-3正丁醇水溶液
实验操作步骤
1、配制溶液
用实验室已准备好的0.4mol·dm-3正丁醇水溶液分别稀释配制0.3、0.2、0.1、
0.05、0.025 mol·dm-3的正丁醇水溶液。
2、打开电源，检查仪器装置与药品。
读取水浴温度计的读数。
3
4、测定仪器常数。
用去离子水充分洗净大试管和毛细管，并往大试管中注入适
量去离子水，使毛细管端口与水面刚好垂直相切。
将大试管安装在水浴中，
给抽气瓶注满水，检查活塞，打开三通管与大气相连，稳定10~20
秒后，关闭与大气相连的三通管，打开抽气瓶的活塞，使瓶内的水漫漫滴出，观察微压压差计的读数和计算机数据采集界面采集数据的变化。
稳定后，记
录100
5、测定正丁醇水溶液的表面张力。
方法同4，分别测定0.4、0.3、0.2、0.1、
0.05、0.025mol·dm-3的正丁醇水溶液。
注意每次测量前应用待测溶液清洗
大试管和毛细管。
测定完毕后退出。
观察并读取水浴温度计的读数。
数据处理
度、正丁醇密度、水的表面张力，
件并打开，将光标移动到三通管与大气相连起始的10~20秒处，
E就会显示出来，
E就会在下表显示出
结果。
最大气泡法测定溶液表面张力的测定
实验二十三 最大气泡法测定溶液表面张力的测定1 实验目的(1) 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量。
(2) 掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。
(3) 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。
2 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ΔS ，就需对其做功，其大小应与ΔS 成正比:S W ∆⨯=-σ' (1)如果ΔS 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。
水溶液表面张力与其组成的关系大致有三种情况：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上的浓度与体相中的都不相同，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;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 <0时，Г>0称为正吸附；当 >0时，Г<0称为负吸附。
通过实验若能测得表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ－C 或 lnC 曲线，并在此曲线上任取若干点作曲线的切线，这些切线的斜率就是与其相应浓度的T C )(∂∂σ或T C)ln (∂∂σ，将此值代入2式便可求出在此浓度时的溶质吸附量Γ。
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外表X力的原理和技术。
2．通过对不同浓度乙醇溶液外表X力的测定，加深对外表X力、外表自由能、外表X力和吸附量关系的理解。
二、实验原理1、在一定温度下纯液体的外表X力为定值，当参加溶质形成溶液时，外表X力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和参加量的多少。
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的外表X力时，外表层溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的外表X力升高时，它在外表层中的浓度比在内部的浓度低，这种外表浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的外表吸附。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的外表X力及溶液的浓度之间的关系遵循吉布斯吸附等温式：Γ = –〔c/RT〕*〔dγ/dc〕①式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为外表X力；c为吸附到达平衡时溶液在介质中的浓度。
根据朗格谬尔〔Langmuir〕公式：Γ =Γ∞Kc/〔1＋Kc〕②Γ∞为饱和吸附量，即外表被吸附物铺满一层分子时的Γ∞c/Γ =〔1＋Kc〕/〔Γ∞K〕= c/Γ∞＋1/Γ∞K ③以c/Г对c作图，那么图中该直线斜率为1/Г∞。
由所得的Г∞代入A m=1/Г∞L可求被吸附分子的截面积〔L为阿伏伽德罗常数〕。
2、本实验用气泡最大压力法测定溶液的外表X力，其仪器装置如图1所示：图1、最大气泡压力法测量外表X力的装置示意图1、恒温套管；2、毛细管〔r在0.15～0.2mm〕；3、U型压力计〔内装水〕；4、分液漏斗；5、吸滤瓶；6、连接橡皮管。
将待测外表X力的液体装于外表X力仪中，使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，翻开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内的液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差——附加压力〔△P=P大气–P系统〕在毛细管端面上产生的作用力稍大于毛细管液体的外表X力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与外表X力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为：ΔP=2γ/R ④式中，ΔP为附加压力；γ为外表X力；R为气泡的曲率半径。
最大气泡压力法测定液体的表面张力
实验七 最大气泡压力法测定液体的表面张力一、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，计算溶液表面吸附量、被吸附分子的截面积和吸附层厚度。
2、掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。
二、实验原理一定温下纯液体的表面张力σ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。
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 RTC σ∂⎛⎞Γ=−⎜⎟∂⎝⎠ 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0T C σ∂⎛⎞<⎜⎟∂⎝⎠时，Г>0称为正吸附；当0TC σ∂⎛⎞>⎜⎟∂⎝⎠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. 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。
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。
以σ对C 作图，可得到σ-C 曲线，从图可以看出，在开始时随浓度增加，σ迅速下降，以后变化趋缓。
被吸附的分子在界面上的排列图 表面张力和浓度关系图在曲线上任选一点a 作切线，即可得到该点所对应浓度的斜率TZ C C σ∂⎛⎞=−⎜⎟∂⎝⎠ 再由TC Z RTC RT σ∂⎛⎞Γ=−=⎜⎟∂⎝⎠ 求出不同浓度下的吸附量Γ。
据朗格谬尔(Langmuir)吸附公式:以C/Г对C 作图，得一直线，该直线的斜率为1/∞Γ。
最大气泡法测定溶液的表面张力
最大气泡法测定溶液的表面张力一、前言表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力，它对于液体的物理性质和化学性质都有着重要的影响。
因此，测定液体的表面张力是研究其性质和应用的基础之一。
最大气泡法是一种常用的测定溶液表面张力的方法，本文将详细介绍最大气泡法测定溶液表面张力的原理、仪器设备、实验步骤以及注意事项等内容。
二、原理在液体中形成一个平衡状态下的气泡，需要克服两种力：一种是气泡内部压强产生的膨胀力；另一种是由于液体表面张力引起的收缩力。
当这两种力相等时，气泡停止膨胀并保持稳定状态。
因此，可以通过测量形成最大气泡所需压强来计算出溶液表面张力值。
三、仪器设备1. 水槽：用于放置容器和调节温度。
2. 水平支架：用于支撑容器。
3. 外壳：包裹水槽和容器。
4. 管道系统：用于通气和排放气体。
5. 气泡发生器：用于生成气泡。
6. 压力计：用于测量气泡内部压强。
四、实验步骤1. 准备工作：将水槽中的水加热到所需温度，将容器放在水槽中，并调整水平支架，使容器位于水平位置。
将外壳套在水槽上，并保证密封性。
连接好管道系统和气泡发生器，调整好通气量和排放量。
2. 测定最大气泡：将容器中的溶液注入到气泡发生器中，并在一定时间内形成一个稳定的最大气泡。
记录下形成最大气泡所需的压强值。
3. 重复实验：重复以上操作，测定多组数据并取均值。
4. 计算表面张力：根据以下公式计算表面张力：γ = (P - P0) * V / (2 * L)其中，γ为表面张力；P为最大气泡所需压强；P0为环境压强；V为最大气泡体积；L为环绕最大气泡的液体周长。
五、注意事项1. 实验过程中要保持环境稳定，避免外界干扰。
2. 测定前要确保仪器设备的清洁和无漏气现象。
3. 测量压强时要注意气泡内部压强和环境压强的差值，以避免误差。
4. 测定时要注意控制通气量和排放量，保证气泡的稳定性。
5. 温度对表面张力有较大影响，应在实验中进行温度控制。
六、总结最大气泡法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
实验五 溶液表面张力的测定 最大气泡压力法一、实验目的、测(“毛细管”相关文档)共7张
1、恒温套管。2、 毛细管（r在0.15～0.2mm）3、U型压力计（内装水）
4、 分液漏斗。5、
6、 连接橡皮管。
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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U型管压力计上读出。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πr2P(最大)，而
实验五
──最大气泡压力法
一、实验目的：
1、测定不同浓度（c）正丁醇水溶液的表面张力（s）。 2、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。 3、掌握一种测定表面张力的方法—最大气泡法。
二、实验原理：
1.表面张力的概念：在表层中，由于表面分子 净受一个向内的拉力的作用使部分表面分子进入 到内部，使表面分子总数减少，因此，表层分子之间的距离加大，从而使 表面分子沿该方向上的引力增大，这就使得分子间产生一个相互收缩的力， 这个分子间相互作用收缩的力就称为表面张力。
P(最大)＝P(系统)－P(大气压) △hρg
式中：
△h——U型管压力计两边读数的差值；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2πrσ。气泡自毛细管口逸出时， 上述两种力看作相等，即：
2πrσ=πr2P(最大)
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：
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，注意切勿使体系漏
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表面张力的测定：最大气泡法一、实验目的(1)掌握最大泡法测定液体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、表面自由能和表面吸附量关系的理解。
(3)学习用Origin或Excel处理实验数据。
二、实验原理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2-53所示）。
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。
通常把增大1m2表面所需的最大功A或增大1m2所引起的表面自由能的变化值∆G称为单位⁄。
而把液体限制其表面及力图使它收缩表面的表面能,其单位为J m3⁄。
液的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位为N m1体单位表面的表面能和它的表面张力在数值上是相等的。
欲使液体表面积加∆S时，所消耗的可逆功A为−A=∆G=σΔS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。
液体的表面张力也与液体的纯度有关。
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。
当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。
溶质在表面层中与本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附。
使表面张力降低的物质称为表面活性物质。
用吉布斯公式（Gibbs ）表示：Γ=c RT (dσdc)T(2-87)式中，Γ为表面吸附量，mol/m 2；σ为表面张力，J m 2⁄；(dσdc )T 为在一定温度下表面张力随浓度的改变率，即(dσdc )T <0，Γ>0，溶质能降低溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附作用；(dσdc )T >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，称为负吸附作用。
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。
图2-54是最大气泡法测定表面张力的装置示意图。
待测液体置于支管试管中，使毛细管端面与液面相切，液面随毛细管上升。
打开滴液漏斗缓慢抽气。
此时，由于毛细管液面所承受的压力大于支管试管液面所受压力，毛细管液面有所下降，毛细管中将缓慢吸出气泡，如图2-55所示。
在气泡所形成的过程中，由于表面张力的作用，凹液面产生一个指向液面外的附加压力∆P,因此有以下关系：P大气=P系统+∆P附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径R成反比。
∆P=2σR图2-54 最大气泡法表面张力测定装置若毛细管管径较小，则形成的气泡可视为球形。
气泡刚形成时，由于表面几乎是平的，所以曲率半径R极大；当气泡形成半球形时，曲率半径R等于毛细管半径r，此时R值最小。
随着气泡的进一步增大，R又趋增大，直至逸出液面。
R=r时，附加压力最大：ΔP m=2σr(2-88)最大附加压力由数字微压差计或U型管压差计读出。
用数字压力计可以直接读出压差的值，Pa，体系的导气管接数字微差计的负压口，正压口与大气相通。
若用数字微差计，压差则以ΔP m表示。
σ=12rΔP m在实验中，使用同一支毛细管和压差计，12r为常数(仪器常数)，用K表示，即σ=KΔP m(2-89)用已知表面张力的液体作为标准，可以测得仪器常数K，也可以测定其他求知液体的表面张力。
吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir等温方程表示：Γ=Γ∞kc1+kc(2-90)式中，Γ∞为饱和吸附量；k为经验常数。
将上式整理得c Γ=1Γ∞+1kΓ∞(2-91)以cΓ对c 作图可得到一条直线，其斜率的倒数为Γ∞。
如果以N代表1平方米表面层的分子数，则N=Γ∞N A (2-92)式中，N A为阿伏伽德罗常量，则每个分子的截面积为A∞=1Γ∞NA(2-93)三、实验仪器和药品1.仪器恒温槽装置；数字压力计（或U型管压差计）；滴液漏斗（250ml）l个；支管试管（φ25×20cm）；毛细管（0.2～0.3mm）1支；烧杯（250mL）；T形管1个；2.药品重蒸馏水；正丁醇（AR）；四、实验步骤(1)仪器常数的测定：①仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置；②加入适量的重蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切，恒温（20℃）20min；③打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡每分钟20个左右。
读出压差计最大高度差，读3次，取平均值。
(2)待测样品表面张力的测定：配制0.02~0.80mol/L系列（0.025mol/L，0.05mol/L，0.10mol/L，0.15mol/L，0.20mol/L，0.25mol/L，0.30mol/L，0.40mol/L，0.60mol/L，0.80mol/L）的乙醇溶液。
可先配制0.80mol/L的溶液，其他浓度用稀释的办法配制。
(3)用待遇测定溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同（1），装入待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。
五、实验注意事项(1)测定时毛细管及支管试管应洗涤干净，否则气泡不能连续形成，而影响最大压差的测量。
(2)测定时毛细管端刚好和溶液液面相切。
(3)控制好滴液漏斗的放液速度，以利于读数的准确性。
(4)数字微差仪的测压接口在仪器后的面板上。
使用时，先将仪器按要求连接在实验系统上（注意实验系统不能漏气），再打开电源预热10min，即可进行测量。
仪器上显示的数字即为实验系统与大气压之间的压差值。
六、实验数据处理实验数据记录及计算仪器常数K和溶液表面张力σ。
表面张力-浓度曲线：有拟合曲线方程可知：σ =0.0193-0.0124ln(x-0.01488)表面张力----压强图线：BA折射率-浓度曲线：2003004005006007008000.020.030.040.050.060.070.08BA由以上实验数据和线性关系可得：C σГC/Г 0.03 0.0624 2.08 2.51857E-05 1191.154 0.05 0.056 1.12 2.26025E-05 2212.143 0.1 0.051 0.51 2.05844E-05 4858.039 0.15 0.045 0.3 1.81627E-05 8258.667 0.2 0.04 0.2 1.61447E-0512388 0.3 0.36 1.2 0. 2064.667 0.4 0.3 0.75 0.3303.467 0.60.2160.368.71811E-056882.222七、 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？答：因为测量原理是在恒温下变化浓度的，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，所以表面张力必须在恒温槽中进行测定。
2．实验如用U 型管压差计，工作液应选什么为宜？答:实验如果用U 形管压差计，工作液应选酒精或水，因为若用汞，其密度比较大,则汞柱改变范围较小,造成的误差较大，而酒精与水的密度小，表面粘力压差较小,，因此工作液应选酒精或水为宜。
0.00.10.20.30.40.50.60.70.020.030.040.050.060.070.08BABLinear Fit of Sheet1 BEquation y = a + b*x 3WeightNo Weighting Residual Sum of Squares 9.92579E-5Pearson's r -0.97132Adj. R-Square0.93216ValueStandard ErrorBIntercept 0.071650.00368Slope-0.081180.008893．用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？答：附加压力与表面张力呈正比，与气泡的曲率半径R呈反比，毛细管管径较小，则形成气泡可以视为球形，气泡刚形成时，由于表面吸附是平的,所以曲率半径R极大,当气泡形成半球形时,曲率半径R等于毛细管半径r,此时R值最小,随着气泡的进一步增大,R 又趋于增大直至逸出液面。
R=r时附加压力最大。
4．滴液漏斗的放液速度对本实验有何影响？答:滴液漏斗的放液速度如果过快，容易导致压力测量过程出现大幅度的波动，进而导致最大压差产生较大幅度的波动，影响最后的实验结果计算。