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

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 。 五、数据记录及处理

P 外=102.591Kp Pmax=P 外—P 示 由

＝0.07197 N.m -1，γ1=（γ2/P max2）P max1=KP max1

得K=1.26*10-3

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。