实验四溶液的吸附作用和液体表面张力的测定

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Γ

γ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*γ

γ=rPmax

用同C溶液γ

1/γ

2

=P

max1

/P

max2

所以：γ1=（γ

2/P

max2

）P

max1

=KP

max1

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

样品编号123456789容量瓶体积/cm31005050505050505050 V醇/cm3

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＝，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。

五、数据记录及处理

样品编号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 容量瓶体积/cm 3

100 50 50 50 50 50 50 50 50 100 V 醇/cm 3

---- 读 数 平均读数 度mol/L

Pmax γ

Г

C/Г

P 外=

Pmax=P 外—P 示 由

＝ ，γ1=（γ2/P max2）P max1=KP max1

得K=*10-3

溶液的吸附作用和液体表面张力的测定

0.025

0.030.0350.040.045

0.050.0550

0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.008

C

γ

γ

Г

0.03

0.0350.040.0450.050.0550.060

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

Г

y = 16.568x + 0.0046

0.01

0.020.030.040.050.060.070.080.090.10

0.002

0.0040.006

C

C /Г

C/Г

六、思考题

（1）用最大气泡法测定表面张力时为什么要读取最大压力差

答：根据本实验的原理可知，测量过程中读取的压力差即是毛细管逸出气泡的附加压力，

即

越小，

越大。当

等于毛细管半径时，

取得最小值，

而压力差取最大值。本实验正是利用进行测定液体表面张力。

（2）为什么玻璃毛细管一定要与液面刚好相切，如果毛细管插入一定深度，对测定结果有

何影响

答：毛细管的管口与液面刚好相切时，平衡时所满足的关系是：

若毛细管插入一定深度（设距液面深度为），则气泡逸出时还需克服此深度的静压力

（

为待测液的密度）。因此平衡时满足的关系式变为：

若假设

，则产生最大泡压时，满足：

由此测量的

比正常情况

下的最大压力差大。

（3）测量过程中如果气泡逸出速率较快，对实验有无影响为什么

答：测量过程中如果气泡逸出速率较快，对实验结果有影响。因为最大气泡压力法测量表面张力实验原理成立的先决条件是必须满足平衡条件的要求，这样才能有：

公式的成立，如果气泡逸出速率很慢，可以认为接近平衡；如果气泡逸出

速率快，平衡关系被破坏。

（4）在本实验装置中，液体压力计内的介质是水，选用水银是否可以

答：液体压力计内的介质不能选用水银。因为水银的密度远大于水的密度。根据：

一式可知，选用水银作压力计的介质时，的数值将会很小，难于精确测量。另外微小的读数误差会产生很大的实验误差。