最大气泡压力法
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。
最大气泡压力法测定溶液表面张力
物理化学实验最大气泡压力法测定溶液表面张力C210 2010-04-12T=286.15K P=85.02kPa一、实验目的1.掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和方法2.测水溶液的表面张力并计算定不同浓度正丁醇计算吸附量3.加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解二、实验原理处于溶液表面的分子,受到不平衡的分子间力的作用而具有表面张力s.气泡最大压力法测定表面张力装置见实物；实验中通过滴水瓶滴水抽气使得体系压力下降，大气压与体系压力差△p逐渐把毛细管中的液面压至管口，形成气泡。
如果毛细管半径很小，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，这时曲率半径最大;随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R和毛细管半径r相等，曲率半径达最小值，根据拉普拉斯公式得:附加压力达最大值ΔP max =σ/r min。
气泡进一步长大，R变大，附加压力则变小，直到气泡逸出。
加入表面活性物质时溶液的表面张力会下降,溶质在表面的浓度大于其在本体的浓度,此现象称为表面吸附现象;单位溶液表面积上溶质的过剩量称为表面吸附量Γ, Γ=-(c/RT)*( dσ/dc).对可形成单分子层吸附的表面活性物质，溶液的表面吸附量Γ与溶液本体浓度c之间的关系符合朗格谬尔吸附等温式: Γ=Γ∞*kc/1+kc朗格谬尔吸附等温式的线性形式为: c/Γ=c/Γ∞+1/kΓ∞Γ∞为饱和吸附时,单位溶液表面积上吸附的溶质的物质的量，则每个溶质分子在溶液表面上的吸附截面积为:A m=1/(N A*Γ∞)三、仪器与试剂恒温槽装置；数字式微压差计；抽气瓶l个；表面张力测定仪烧杯（1000mL）；T形管1个；电导水；正丁醇（A.R.）及其不同浓度的标准溶液；四、实验步骤1．仪器常数的测定将表面张力测定仪清洗干净；在干净的表面张力测定仪中装入电导水，使毛细管上端塞子塞紧时，毛细管刚好与液面垂直相切；抽气瓶装满水，连接好后旋开下端活塞使水缓慢滴出；控制流速使气泡从毛细管平稳脱出（每个气泡4-6秒），记录气泡脱出瞬间数字微压差计的最大数值，取三次并求平均值。
最大泡压法测定溶液的表面张力
（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， 0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁醇溶液各50ml。 按（1） 数据记录和处理
(1) 记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不 同浓度乙醇溶液的的△h。 (2) 按式（7-66）计算毛细管常数K。不同温度 下纯水的表面张力见附录14。
最大泡压法测表面张力
（3）求乙醇的分子截面积 饱和吸附量
kc 1 kc
(7-68)
c 作 ～c图，由直线斜率求
1 c 1 k
求乙醇分子截面积
1 ＝ L
(7-69)
8
最大泡压法测表面张力
3. 实验步骤
（1） 测定毛细管常数K. 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，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 力计两臂最大高度差。
2
最大泡压法测表面张力
2. 实验原理
体相分子：
（1）溶液的界面吸附 纯液体和其蒸气组成的体系 自由移动不消耗功
表面分子： 液体有自动收缩表面 而呈球形的趋势。
2 G (J m ) γ A T , P ,nB
g
l
比表面自由能（表面张力）
3
最大泡压法测表面张力
溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。
(3) 按式（7-66）计算不同浓度乙醇溶液的表 面张力。
10
最大泡压法测表面张力
(4)作 ～c/c 曲线，在曲线上分别取c / c 为0.03， 0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40的点作 d 切线，求切线斜率 。 dc / c
物化实验-最大气泡法
最大气泡压力法实验报告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。
2 实验原理液体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，处于不平衡状态，具有较大势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。
可逆地使表面积增加dA 所需作的功为−δW = ydA,(1)比例系数y 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（溶液的表面吸附）。
它们之间的关系遵守吉布斯公式式中Γ 为表面吸附量mol·m²,y 为表面张力N·m²本实验采用最大气泡法测定表面张力。
降低毛细管外压力，则气泡将自管口内壁逐渐形成，见下图。
开始时形成的气泡曲率半径很大，随后半径逐渐变小，泡内外的压力差逐渐增加。
当形成的气泡刚好是半球形时半径最小，泡内外压力差达到最大值。
此后半径又逐渐变大，压力差逐渐下降，从而使气流冲入气泡内最终将其吹离管口。
在此过程中，最大压力差记为∆p，气泡呈半球形时的半径为r，由Young-Laplace 方程有：式中的K 值对同一支毛细管及同一种压力计介质是常数，称作仪器常数。
由已知表面张力的液体作标准求出常数K3 实验操作1.溶液配制用容量瓶及所给正丁醇水溶液配制浓度分别为0.3、0.25、0.2、0.15、0.1、0.05、0.025 mol·dm−3 的正丁醇水溶液。
2.测定仪器常数充分洗净大试管4 及毛细管1，在大试管中注入适量的去离子水，使毛细管端口刚好和液面垂直相切。
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。
(情绪管理)最大气泡压力法测定溶液的表面张力最全版
（情绪管理）最大气泡压力法测定溶液的表面张力最大气泡压力法测定溶液的表面张力壹、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、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。
二、基本原理在壹个液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面表面层中，每个分子都受到垂直于且指向液体内部的不平衡力。
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，通常把增大壹平方米表面所需的最大功A或增大壹平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能，其单位为J·m－1；而把液体限制其表面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。
如欲使液体表面面积增加ΔS时，所消耗的可逆功A应该是：壹A＝ΔG＝σΔS（1）液体的表面张力和温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
根据能量最低原则，若溶质能降低溶剂的表面张力，则表面层中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升高，那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。
这种表面浓度和溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在壹定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量和溶液的表面张力和加入的溶质量（即溶液的浓度）有关，它们之间的关系可用吉布斯(Gibbs)公式表示：Γ＝－()T（2）式中：Γ为吸附量(mol·m－1)；σ为表面张力(J·m-1)；T为绝对温度(K)；c为溶液浓度(mol．L －1)；R为气体常数(8．314J．K—I·mol－1)。
()T表示在壹定温度下表面张力随溶液浓度而改变的变化率。
如果σ随浓度的增加而减小，也即()T<0，则Γ>0，此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附作用。
如果σ随浓度的增加而增加即()T>0，则Γ<0，此时溶液表面层的浓度小于溶液本身的浓度，称为负吸附作用。
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。
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
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力
EMBED Equation.3 （3）
式中k为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。由上式可知，当浓度很小时，Γ与c成直线关系；当浓度较大时，Γ与c成曲线关系；当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即 EMBED Equation.3 。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 EMBED Equation.3 称为饱和吸附量。 EMBED Equation.3 可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出 EMBED Equation.3 值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积As。
式中L为阿伏加德罗常数。
因此，如测得不同浓度溶液的表面张力，从γ-c曲线可求得不同浓度的斜率dγ/dc，即可求出不同浓度的吸附量Γ，再从c/Г-c直线上求出Г∞，便可计算出溶质分子的横截面积As。
4、最大泡压法
测定表面张力的方法很多，本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。实验装置如图83-4所示。
式中γ为液体的比表面自由能，单位为J·m-2，即增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量，或者单位表面积上的分子比相同数量的内部分子“超额的” 吉布斯自由能。也可将γ看作液体限制其表面，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，单位为N·m-1。γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其值与液体的成分、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
纯液体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，由于溶质能使溶剂表面张力发生改变，因此，可以通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
实验五溶液表面张力的测定
四、实验步骤： 实验步骤：
1、毛细管常数的测定： 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于25℃。取一支 浸泡在洗液中的毛细管依，次用自来水，蒸馏水反复清洗若干次，同样把 玻璃套管也清洗干净，加上蒸馏水，插上毛细管，用套管下端的开关调节 液面恰好与毛细管端面相切，使样品在其中恒温10分钟。在分液漏斗中加 入适量的水并与吸滤瓶连接好，注意切勿使体系漏气。然后调节分液漏斗 下的活塞使水慢慢滴入吸滤瓶中，这时体系压力逐渐增加，直至气泡由毛 细管口冒出，细心调节出泡速度，使之在5－10秒钟内出一个。注意气泡爆 破前Ｕ型压力计两边的读数，并重复记录最高最低值三次，求平均值而得。 根据手册查出25℃时水的表面张力为＝71.97×10-3N·m-1，以σ/△h =K求
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： 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。 2表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存 的另一相的组成等有关。纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身 蒸气的空气共存的情况而言。
气泡最大压力法测定溶液的表面张力实验报告
气泡最大压力法测定溶液的表面张力实验报告实验目的：通过气泡最大压力法测定溶液的表面张力，了解表面张力的概念和影响因素。
实验原理：气泡最大压力法是一种测定液体表面张力的方法。
当气泡在液体表面吸附时，空气和液体之间的表面张力使得气泡表面产生压力。
随着气泡的增大，表面张力也会增大，当气泡增大到一定大小时，表面张力将无法支持气泡继续增大而使气泡破裂。
这个时候，气泡的最大直径对应着液体的表面张力大小。
实验步骤：1.准备实验器材：气泡压力计、毛细管、洗涤瓶、滴管、等量筒、称量器等。
2.实验前准备：将需要测定的液体放入等量筒中，加入适量的去离子水混合均匀，然后将等量筒称量，记录液体的质量。
3.制备毛细管：将毛细管烤制成圆形并将两端磨平。
4.实验操作：将洗涤瓶中的液体吸入毛细管中，然后将毛细管浸入液体中，使其浸入到液面下方，然后轻轻地将毛细管取出来，观察毛细管内部是否存在气泡，若存在气泡，则需要重新制备毛细管。
5.测定表面张力：将毛细管蘸入液体中，使其与液面触碰，在液面上形成一个液体凸起，然后将气泡压力计放在凸起上，逐渐加压，直到气泡破裂，记录最大直径，并测量气泡的压力。
6.实验数据处理：根据测得的气泡最大直径和压力值，计算出液体的表面张力值。
实验结果：通过气泡最大压力法测定，得到液体的表面张力值为x N/m。
实验分析：根据实验数据分析得知，液体的表面张力受到多种因素的影响，如温度、溶液浓度、表面活性剂的种类和浓度等。
在相同的温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的增加而增加。
表面活性剂可降低液体的表面张力，增加液体的润湿性。
实验总结：本实验通过气泡最大压力法测定溶液的表面张力，达到了目标，并深入了解了表面张力的概念和影响因素。
同时，也提高了实验操作的技能和实验数据分析的能力。
最大气泡压法测定溶液表面溶质乙醇最大饱和吸附量的实验步骤
最大气泡压法测定溶液表面溶质乙醇最大饱和吸附量的实验步骤一、实验目的本实验旨在通过最大气泡压法测定溶液表面溶质乙醇最大饱和吸附量，探究表面化学现象及其影响因素。
二、实验原理最大气泡压法是一种测定表面活性剂（或其他表面活性物质）在水界面上的吸附量的方法。
该方法利用了表面活性剂分子在水界面上形成的薄膜，使得水界面张力发生变化，从而导致气泡形成的压力也发生变化。
当溶液中添加了足够多的表面活性剂时，气泡形成的压力达到最大值，这时所添加的表面活性剂分子数就等于水界面上所需要的分子数，即达到了最大饱和吸附量。
三、实验步骤1. 实验器材准备（1）烧杯：用于盛放试样和制备液体。
（2）磁力搅拌器：用于搅拌试样。
（3）温度计：用于测量试样温度。
（4）气泵：用于向烧杯内注入空气。
（5）滴定管：用于向烧杯内加入乙醇。
2. 实验操作步骤（1）将烧杯清洗干净并用纸巾擦干。
（2）向烧杯中加入足量的去离子水，并放在磁力搅拌器上进行搅拌。
（3）将温度计插入烧杯中，测量试样温度，记录下来。
（4）使用滴定管向烧杯中加入一定量的乙醇溶液，并继续搅拌，直至完全溶解。
（5）接通气泵，向烧杯中注入空气，使其在试样表面形成一个气泡。
（6）通过调节气泵输出压力大小来改变气泡大小，直至达到最大气泡压力。
此时记录下所需的空气流量和压力值。
（7）重复以上步骤，在不同温度和浓度下进行实验，并记录下实验数据。
四、实验注意事项1. 实验过程中要注意安全，避免接触有毒有害物质，如乙醇等。
2. 在实验前要对实验器材进行清洗和消毒处理，以避免污染试样或影响实验结果。
3. 实验时要保持试样的温度稳定，避免因温度变化对实验结果产生影响。
4. 在进行气泡压力测量时，要注意调节气泵输出压力大小，以确保气泡大小和压力值的准确测量。
五、实验结果分析通过最大气泡压法测定溶液表面溶质乙醇最大饱和吸附量，可以得到一系列实验数据。
根据这些数据，可以绘制出乙醇在不同温度和浓度下的最大饱和吸附量曲线图。
最大气泡压力法1
谢谢！
பைடு நூலகம்
测试特点
缺点：
（1）气泡不断生成可能会扰动液面平衡，改变液体表面温度， 因此不易控制气泡形成速度； （2）要求在气泡溢出的瞬间读取气泡的最大压力的差值，因 此此值很难测准； （3）毛细管的半径不易准确测定； （4）此法中，最大压差为大气压与系统压力的差值，因此， 当室内气流流动时，会造成大气压的变化，使实验测得的数 据产生一定误差； （5）为了消除溶液静压对测定结果的影响，测定时要求测量 的毛细管插入液体中的深度为0，但要调整毛细管尖端与被测 液面相切有一定难度。
表面张力测试方法 --最大气泡压力法
测试原理：
a.当玻璃毛细管一端与液体接触，并往毛细管内加压时， 可以在液面的毛细管口处形成气泡。
•
测试特点
优点:
（1）此种方法设备简单，操作方便，不需要完全润湿， 它既是相对的方法，也是绝对的方法。 （2）可以测量静态和动态的表面张力，测量的有效时间 范围大，温度范围宽。
最大气泡压力法测定溶液表面张力
最大气泡压力法测定溶液表面张力一、前言表面张力是指液体表面处的分子间相互作用力，是液体表面能量和单位面积的量度。
在实际应用中，表面张力常常被用来描述液体与固体或气体之间的相互作用，如液滴形态、液滴与固体表面接触角等。
因此，测定溶液表面张力具有重要的理论和实际意义。
最大气泡压力法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
该方法基于气泡在液体中升降时所受到的阻力与气泡直径之间的关系，通过测量最大气泡升降速度和直径来计算溶液的表面张力。
二、实验步骤1. 实验仪器和试剂准备（1）实验仪器：最大气泡压力法测定仪、电子天平、恒温水槽。
（2）试剂：去离子水、丙酮、十二烷基硫酸钠（SDS）、甘油。
2. 样品制备将待测样品加入到清洁干燥的容器中，并在恒温水槽中调节至所需温度。
3. 测定最大气泡压力（1）在样品表面加入一定量的SDS和甘油，使得液面平整且不出现颗粒状物质。
（2）将测定仪的玻璃管插入到样品中，并通过注射器向玻璃管中注入空气，形成一个气泡。
（3）调节测定仪的升降速度，当气泡升至一定高度时停止升降，记录此时的气泡直径和压力。
（4）逐步增加气泡压力并记录相应的气泡直径和压力值，直至气泡破裂或者脱离液面为止。
4. 计算表面张力根据测得的最大气泡直径和压力值，可以通过下列公式计算溶液表面张力：γ = (4σ/3r) (ΔP/P0)其中，γ为溶液表面张力；σ为水-空气界面张力常数；r为最大气泡半径；ΔP为最大气泡压差；P0为大气压强。
5. 数据处理对于同一样品，在不同温度下进行多次测量，并取平均值计算出表面张力。
三、实验注意事项1. 实验前要仔细清洗测定仪和玻璃管，避免杂质对实验结果的影响。
2. 在加入SDS和甘油时要注意控制添加量，避免过量引起液面不平整。
3. 测定时要保持恒温，避免温度变化对实验结果的影响。
4. 测定时要保持气泡升降速度稳定，并逐步增加气泡压力，避免气泡破裂或脱离液面。
5. 测定同一样品时要进行多次测量，并取平均值计算表面张力，提高实验结果的准确性。
最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告
最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告最大气泡压力法测定溶液的表面张力实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力所导致的现象，它对于液体的性质和行为具有重要影响。
本实验采用最大气泡压力法来测定溶液的表面张力，通过实验数据的分析，探究不同溶液浓度对表面张力的影响。
实验目的：1. 了解表面张力的概念和测定方法；2. 掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的实验操作；3. 分析不同溶液浓度对表面张力的影响。
实验原理：最大气泡压力法是一种常用的测定溶液表面张力的方法。
实验中，将一根细玻璃管插入液面，通过调节压力差，使气泡从玻璃管中产生并脱离液面，此时气泡的半径与液体表面张力成正比。
通过测量气泡的半径和液体的密度，可以计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1. 准备实验所需材料和仪器，包括细玻璃管、溶液、压力计等；2. 将细玻璃管插入液面，调节压力差，使气泡从玻璃管中产生并脱离液面；3. 测量气泡的半径和液体的密度；4. 计算溶液的表面张力。
实验结果与分析：根据实验数据计算得到不同溶液浓度的表面张力值，并进行比较分析。
实验结果显示，随着溶液浓度的增加，表面张力呈现下降的趋势。
这是因为溶液浓度的增加会导致溶质分子在液体表面的分布增多，从而减弱液体分子间的相互作用力，进而降低表面张力。
实验误差分析：在实验过程中，由于操作技巧和仪器精度等因素的影响，可能会产生一定的误差。
例如，测量气泡半径时，由于气泡形状的不规则性，可能会导致测量结果的误差。
此外，实验中还需要考虑环境因素对实验结果的影响，如温度、湿度等。
实验改进：为减小实验误差，可以采取以下改进措施：1. 提高操作技巧，尽量保持气泡形状的规则性；2. 使用更精确的仪器和测量方法，如使用显微镜观察气泡形状，使用更精确的测量仪器测量气泡半径；3. 控制实验环境的温度和湿度，避免外界因素对实验结果的干扰。
结论：通过最大气泡压力法测定溶液的表面张力，我们得出了不同溶液浓度对表面张力的影响。
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。
07.最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力
实验名称：最大气泡压力法测定正丁醇溶液的表面张力实验目的：1. 进一步熟悉恒温槽的使用；2. 了解溶液的表面吸附对表面张力的影响；3. 学会用气泡最大压力法测定液体的表面张力；4. 测定不同浓度下正丁醇溶液的表面张力，作σ ~ C 曲线，进而求得表面吸附量和正丁醇分子的截面积。
实验原理：据Gibbs 吸附等温式：C d RT dCσΓ=-（其中σ —表面张力，Γ—表面超量），极性有机物和表面活性物质，dC>0时d σ<0，则Γ >0，发生正吸附，即表层浓度大于本体浓度。
其σ ~ C 是一条曲线，曲线上某点作切线，切线斜率即d σ /dC ，可求得此浓度时的表面超量Γ。
又溶液表面吸附是单分子层吸附，符合Langmuir 吸附等温式，即1bC bC∞Γ=Γ+，可转换成11C C b ∞∞=+ΓΓΓ，以C /Γ ~ C 作图，可得一直线，其斜率倒数即为饱和吸附量Γ∞，每个分子在溶液表面所占的截面积1Aq N ∞=Γ⋅。
本实验采用最大气泡法测定溶液的表面张力，当外管压力下降时，外界大气通过毛细管进入，在管底端形成弯曲液面，并且弯曲程度越来越大，直至形成一个气泡，气泡最完整最大时，曲率半径最小，等于毛细管半径，此时产生的附加压力2p r σ∆=最大。
气泡外围的压力00p p p p =-∆=-真空度，则p ∆=真空度，即读数。
对水有2p rσ∆=水水，溶液有2p rσ∆=液液，则p p σσ∆=⨯∆液液水水。
实验步骤：1.恒温槽调节——装配好恒温槽，在水槽中加入5/6的水量，设定好控制温度（一般要比环境温度高5 ~ 10℃），并开启恒温槽；2. 玻璃仪器清洗——将毛细管插入洗涤剂溶液中，至少浸泡10 min ，取出，套在橡皮管中冲洗干净；将二通试管用洗涤剂清洗，并冲洗干净，然后二者用蒸馏水润洗，备用。
3. 表面张力测定装置准备——在二通试管中装入蒸馏水，插入毛细管，塞紧塞子，将多余的水通过二通排出，直至毛细管末端与水相切。
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溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定
实验目的
1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力σ。
2．了解用吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。
3．了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法 。
实验原理
1． 溶液表面的过剩物质的量Γ
表面张力σ（或比表面Gibbs 函数）是表面化学热力学的重要性质之一。
纯溶剂中溶入溶质形成溶液后，溶液的表面张力不同于纯溶剂。
按照溶液表面张力随溶质浓度的变化规律可把溶质分为三种情况。
溶液的表面张力随溶质浓度的增加而增大；溶液的表面张力随溶质浓度的增加而减小；溶液的表面张力最初随溶质浓度的增加而急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力不再随溶质浓度的增加而变化，见图3-30。
定量地描
本实验研究正吸附的情况。
只要获得了溶
液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微 分法得到某一浓度下的（d σ/d c ）T
，，然后依据方程（3-63）得到表面过剩物质的量Γ。
2。
饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积
对于正吸附的情况，溶质分子在溶液表面过剩物质的量Γ取决于溶质在溶液本体的浓度。
在本体浓度较小时，Γ随c 的增加而增大，当溶液表面已经盖满一层溶质分子时，Γ达到最大，用符号Γ∞表示。
称为饱和表面过剩物质的量。
若以1/Γ 对π（称为表面压力）作图则得图3-31；π的定义如式（3-64）：
π=σ0 -σ （3-64）
述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程 ()
c RT c ΓT
d d σ-= （3-63） 式（3-63）中，Γ被Gibbs 称为表面过剩物质的
量，单位为mol·m -2。
对某些溶液系统（如电解质溶液系统）式中的浓度c 有时要用活度a 代换。
由图3-30，对曲线A ，（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，这种情况称为负吸附。
对曲线B 和C ，（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，这种情况称为正吸附。
由图3-31看出，当π较大时（即浓度c 较小时）
1/Γ趋向于一个定值，此定值即1/Γ∞。
由此可求得Γ∞。
然后由式（3-65）计算吸附分子的
横截面积A c 。
L ΓA ∞=1C （3-65） 式（3-65）中L 为Avogadro 常量。
图3-30溶液的表面张力随溶质浓度的变化
浓度c σ
1/Γ1/Γ∞ 图3-31 1/Γ ~π关系曲线
3．最大气泡压力法测定液体的表面张力
测定液体表面张力的方法有最大气泡压力法、落球法、扭称法、滴重法及毛细管上升法等。
本实验采用最大气泡压力法。
仪器和药品
最大气泡压力法表面张力测定仪（见实验34）；下口瓶；恒温水浴；无水乙醇（AR）
实验步骤
1．用去离子水和无水乙醇配制下列无水乙醇水溶液
2．将待测液体15~30mL装入洗净烘干的磨口瓶1中，盖好磨口瓶盖；将自来水注入下口瓶8中，关好两通阀10；如图连接好各部分（方法见实验34）；将磨口瓶1放入恒温槽中并用夹子夹牢，使整体垂直向下；将恒温槽温度控制在25℃，恒温10~15分钟后，打开下口瓶8的放水活塞10，调整放水速率，使测量瓶的毛细管端每隔6秒左右鼓出一个气泡（一次只能鼓一个气泡，不可连续鼓泡！）；测量毛细管鼓泡时的最大压差（方法同实验34），分别测出p细和p粗，然后有Δp=p细-p粗。
3．用2的方法依次测量表3-8中各液体样品的Δp。
数据处理
1、手工处理数据
（1）从教材附录中查出纯水的表面张力；用实验34的方法计算各无水乙醇水溶液的表面张力。
(2)将各样品的表面张力填入表3-9中。
（3）用微分法求取σ~ c曲线上每一个浓度下的斜率，即（dσ/d c）T。
（4）用式（3-64）计算π。
（5）用式（3-63）计算各表面过剩物质的量Γ，并计算1/Γ。
（6）作（1/Γ）~ π图，由图中求出Γ∞。
（7）用式（3-65）计算吸附乙醇分子的横截面积A c。
（8）将上述计算的各个量填入表3-9。
表3-9 无水乙醇水溶液表面张力测定数据表实验温度：25℃
思考题
1．那些溶质能在液态溶液表面发生正吸附，那些溶质发生负吸附？
2．溶液表面吸附法测定吸附分子的横截面积对溶液的浓度有限制么？
3、用最大气泡压力法测定液体的表面张力对鼓泡速度有什么要求？连续鼓泡产生哪些不利影响？。