溶液表面张力的测定(精)
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告
溶液表面张力的测定最大气泡法实验报告实验目的：明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义。
掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。
掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。
实验原理：表面张力和表面吸附液体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，由于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，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能，用y表示。
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力。
欲使液体产生新的表面积，就需对其做表面功，其大小应与表面职成正比，系数为即为表面张力y。
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，分子间的作用力发生变化，表面张力也发生变化，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以下三种情况：
（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。
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。
【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 -∙∙）。
溶液表面张力的测定
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❖ 3. 表面张力随溶液浓度变化的测定 ： 用 少量0.005mol/L正丁醇溶液润洗表面张力 仪，注入正丁醇溶液以使液面恰与毛细管 尖端相切，同步骤2的操作，记录压力差 计的液面高度差，连续读取三次，取其平 均值。然后依次换取0.15mol/L、0.25mL、 0.35mol/L、0.45mol/L、0.50mol/L正丁 醇溶液，每换一次测定一次压力差Δh最大， 平行测定三次，取平均值。
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七.思考题：
1.用最大泡压法测定表面张力时为什么要读最大压力差？ 2.毛细管尖端为何必须调节得恰与液面相切？否则对实 验有何影响？ 3. 最大泡压法测定表面张力时为什么要读最大压力差？ 如果气泡逸出的很快，或几个气泡一齐出，对实验结果 有无影响？ 4. 本实验选用的毛细管尖的半径大小对实验测定有何影 响？若毛细管不洁净会不会影响测定结果？
❖ 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。
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❖ 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)
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五.注意事项：
１.仪器系统不能漏气。 ２.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直， 其管口刚好与液面相切。
３.读取压力计的压差时，应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ气泡单个逸出时 的最大压差。
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六.数据处理：
1. 计算仪器常数K和溶液表面张力σ，绘制σ—C 等温线。 2. 作切线求Z，并求出Г，C/Г。 3. 绘制Г—C，C/Г—C等温线，求Г∞并计算So。
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。
溶液表面张力的测定
表面张力的测定一、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、实验原理其中，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/△P2三、实验步骤1、将恒温水槽温度调至（20±0.1）℃。
2、在已洗净的表面张力测定管中装入适量的蒸馏水，使毛细管口与液面恰好相切，注意使测定装置垂直放置。
放入恒温水槽中约5-8min，然后将其接入系统，检验系统不漏气，胶管内不得有水。
将滴液漏斗内装满水，打开活塞，水慢慢滴出，使体系减压。
当减至一定程度，即有气泡逸出，使气泡形成的时间不少于5秒。
当气泡刚好脱离管口的瞬间，读取数字压力计显示的最大值，连续测三次，取其平均值。
3、 用同样的方法测定无水乙醇，正丁醇，环己烷的表面张力。
每次更换溶液时都要用待测液洗涤包细管内壁及试管2-3次。
注意保护毛细管口，不要碰损。
四、 数据处理温度：20℃ 压强： 水的表面张力：0.07288N\m△P Rr 2=→pR r 5.0= R=2r 水/△P 水=0.370C (mol/l) △P 1 △P 2 △P 3 平均△P r(N/m) 0.000 0.391 0.390 0.391 0.391 0.0729 0. 025 0.364 0.365 0.364 0.3640.0677 0.050 0.349 0.351 0.350 0.3500.0651 0.100 0.316 0.317 0.316 0.3160.0588 0.150 0.303 0.300 0.302 0.3020.0562 0.200 0.273 0.273 0.271 0.2710.0508 0.250 0.265 0.263 0.263 0.2630.0489 0.300 0.258 0.250 0.254 0.2540.0472 0.400 0.238 0.241 0.241 0.2400.0446 0.600 0.194 0.198 0.196 0.196 0.0365拟合曲线可得0.000024.5630.1537rC e -=-。
溶液表面张力的测定
溶液表面张力的测定溶液表面张力的测定在物质的世界中，溶液是一种常见的存在形式。
无论是在日常生活中还是科学研究中，我们都离不开溶液的概念和应用。
而作为溶液中一项重要的性质，表面张力一直以来都备受关注。
表面张力，顾名思义，是指液体表面上的张力，也就是液体分子在表面处受到的内聚力，使得表面呈现出一种紧绷的状态。
这种状态使得液体表面上的分子比液体内部的分子更紧密地结合在一起，形成一个紧密的网络。
这种现象是由于表面上的分子只能与周围其他分子相互作用，而无法形成完整的相互作用力。
那么，如何测定溶液的表面张力呢？目前，人们常用的方法有很多种，下面我将就其中一些方法进行介绍。
1. 附加负荷法：附加负荷法是一种通过在液体表面添加附加负荷来测量表面张力的方法。
这种方法主要依靠重力作用和附加负荷之间的平衡关系来测定表面张力的大小。
具体操作时，将一个附加负荷缓慢放置在液体表面上，直到液体表面开始变形。
通过测量负荷的大小和对应的表面变形，可以计算出溶液的表面张力。
2. 比重差法：比重差法是一种利用液体表面张力与液滴形状的关系来测定溶液表面张力的方法。
在实验中，液体滴下至一定高度时会形成一个液滴，液滴的形状与液体表面张力相关。
通过测量液滴的直径和高度，以及液体的密度，可以计算出溶液的表面张力。
除了以上两种常用的测定方法外，还有许多其他的方法，如旋转圆盘法、自制法、毛细管法等。
这些方法个别在实验操作上有所不同，但本质上都是通过测量液体表面的变形来确定表面张力的大小。
通过测定溶液的表面张力，可以获得关于溶液性质的重要信息。
表面张力的大小与液体的粘度、温度、溶剂性质等密切相关。
了解溶液的表面张力，有助于我们理解液体在各种应用中的行为，例如在液体传感器、涂料、胶水等领域中的应用。
对于生物体系中的液体，如细胞内液体、血液等，研究其表面张力也有着重要的意义。
总结起来，溶液表面张力的测定是一项重要且具有挑战性的实验工作。
有效的测定方法能够帮助我们更好地理解溶液的特性和应用。
溶液表面张力测定.
溶液表面张力测定一 实验目的1. 掌握气泡的最大压力法测定溶液表面张力原理和技术。
2. 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量。
3. 了解超级恒温槽的构造及使用方法。
二 实验原理处于液体表面的分子由于受到液体内部分子与表面层外介质分子的不平衡力作用，具有表面张力。
定义单位长度上沿着表面的切线方向垂直作用于表面的收缩力为表面张力σ，单位。
1m −⋅N p ∆气泡的最大压力法(或最大泡压法)是测定液体表面张力的方法之一。
它的基本原理如下：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。
设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差(即施加于气泡的附加压力)与气泡的半径r 、液体表面张力σ之间的关系可由拉普拉斯(Laplace)公式表示，即p =∆ (2-70) rσ2 图2-42 气泡形成过程中其半径的变化情况示意 显然，在气泡形成过程中，气泡半径由大变小，再由小变大(如图2-42中(a)、(b)、(c)所示)，而压力差∆p 则由小变大，然后再由大变小。
当气泡半径r 等于毛细管半径R 时，压力差达到最大值∆p max 。
因此 Rp max =∆ (2-71) σ2由此可见，通过测定R 和，即可求得液体的表面张力。
max p ∆由于毛细管的半径较小，直接测量R 误差较大。
通常用一已知表面张力为的液体(如水、甘油等)作为参考液体，在相同的实验条件下，测得相应最大压力差为，则毛细管半径0σmax ,0p ∆max,002p ∆=R σ。
代入上式，求得被测液体的表面张力0,0max max σσp p ∆∆=（2-72） 本实验中用数字式微压差测量计测量压力差∆p 。
在同一温度下，若测定不同浓度c 的溶液表面张力，按吉布斯(Gibbs)吸附等温式可计算溶质在单位界面过剩量，即吸附量：(1)2Γ cRT c d d (1)2σΓ−= (2-73) 式中R 为气体摩尔常数。
溶液表面张力的测定
希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！实验二十六 溶液表面张力的测定(一) 最大气泡法【目的要求】1. 掌握最大气泡法(或扭力天平)测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。
2. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量, 由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。
【实验原理】1. 溶液中的表面吸附从热力学观点来看，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·ΔA (1)如果ΔA 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。
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：TC RT C Γ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d d σ (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 TC ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＜0时，Г＞0称为正吸附；当 T C ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＞0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，这可由图2-26-1看出。
图2-26-1中(1)和(2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列。
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
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。
溶液表面张力的测定
大学化学基础实验II实验报告课程名称：有机化学实验实验名称：溶液表面张力的测定姓名:张玉学号：1108110191专业：化学工程与工艺班级：化工113实验日期：5/28实验目的1、掌握最大泡压法测定液体表面张力的方法，了解影响表面张力测定的因素。
2、测定不同浓度正丁醇溶液表面张力,计算吸附量，由表面张力的实验数据求分子的截面积。
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ΔA，就需对其做功，其大小应与ΔA成正比:' (1)W∆A=-σσ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。
在一定温下，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。
(2)式中，Г为溶质在表层的吸附量，其单位为mol m2；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。
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。
图4-22 表面张力和浓度关系图如果在恒温下绘成曲线σ=f(C)(表面张力等温线)，当C增加时，σ在开始时显著下降，而后下降逐渐缓慢下来，以至σ的变化很小，这时σ的数值恒定为某一常数(见图4-22)。
利用图解法进行计算十分方便，如图4-22所示，经过切点a作平行于横坐标的直线，交纵坐标于b′点。
以Z表示切线和平行线在纵坐标上截距间的距离，根据导数的几何意义有：T dC d C Z )(σ-= RT Z C RT C T =∂∂-=Γ)(σ2、最大泡压法测定表面张力将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使E 管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，若从毛细管口鼓出气泡，毛细管内液面上受到一个比A 瓶中液面上大的压力，当此压力差—附加压力(Δp =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口液体的表面张力时，气泡就从毛细管口脱出，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为:(4)式中，Δp 为附加压力；σ为表面张力；R 为气泡的曲率半径。
液体表面张力实验报告
溶液表面张力的测定陈兴、李丽（化工学院制药工程系，药 151 班，学号 150153）摘要：该实验是要测定溶液的表面张力，采用最大气泡压力法。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度和表面张力关系服从Gibbs 吸附等温式：,=-T pc d RT dc γ⎛⎫Γ ⎪⎝⎭，气泡从形成到离开过程，曲率半径由大变小，再变大，附加压力相应由小变大再变小。
根据实验测得到压力差，则有2p rγ∆=,则可求得溶液在各种浓度的表面张力γ。
而由11c c k ∞⎛⎫=+ ⎪ΓΓΓ⎝⎭及1sL ∞A =Γ可分别求出饱和吸附量和正丁醇分子的横截面积。
一、引言：在液体内部，表面层的分子受内层分子的作用与受表面层外介质的作用不同，因而受力不均衡，在纯物质情况下，表面层的组成与内部相同，但加入溶质后，溶剂的表面张力会发生变化，所以是否可以用不同浓度的溶液通过最大气泡压力法来测定表面张力，进而算出表面吸附量Γ和正丁醇分子的横截面积s A 。
二、实验材料和方法2.1 材料仪器:DP-AW 精密数字压力计，南京桑力电子设备厂；SYC-15C 超级恒温水浴箱，南京桑力电子设备厂；容量瓶、移液管、烧杯、毛细管，北京玻璃二厂。
试剂：0.3mol/L,0.4mol/L 正丁醇溶液（A.R)，北京化工厂。
2.2 方法实验时，先洗净表面张力仪，毛细管，吸管和容量瓶等，接着配制溶液：0.3mol/L 、0.4mol/L 的正丁醇溶液配制成8种不同浓度的溶液，分别为0.025mol/L 、0.050mol/L 、0.075mol/L 、0.100mol/L 、0.150mol/L 、0.200mol/L 、0.300mol/L 、0.400mol/L 的正丁醇溶液。
测量表面张力时，先将蒸馏水加入表面张力仪中，插入毛细管，使毛细管口与液面相切且垂直，向排水瓶加入约三分之二的水，打开活塞接通大气，打开活塞，使微压差测量仪数字回零，关闭活塞，打开滴液漏斗活塞使水流出，观察毛细管下端逸出的气泡，并读取记录15组的压差仪示数，记录绝对值最大的示数，将溶液由稀到浓逐步取代，重复上述步骤，测量完8个浓度的溶液，即实验结束。
《物化实验报告范本》溶液表面张力的测定
溶液表面张力的测定——最大气泡法周阳 2009030009 生94实验日期：2011年4月16日星期六 提交报告日期：2011年4月23日星期六助教老师：张老师 同组实验同学：曹逸涵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 （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, 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 （2） 式中Γ为表面吸附量（mol ·m ‐2）, γ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（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 (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。
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溶液表面张力的测定-最大气泡法
Determination of Surface Tension Using Maxinum Bubble Pressure Method
一、实验目的及要求
1．掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
2. 学会以镜面法作切线，并利用吉布斯吸附公式计算不同浓度下正丁醇溶液的表面吸附量。
3. 求正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。
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1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
图1 分子间作用力示意图
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。
欲使液体表面积加△S时，所消耗的可逆功A为：
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，。
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。
用吉布斯公式(Gibbs)表示：
中：为表面吸附量(mol.m-2)，σ为表面张力（J.m-2）。
表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。
即：
（1）< 0，Г>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。
（2）>0，Г<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。
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。
如图2是最大气泡法测定表面张力的装置。
待测液体置于支管试管中，使毛细管端面与液面相切，液面随时毛细管上升。
打开滴液漏斗缓慢抽气。
此时，由于毛细管液面所受压力大于支管试管液
图3-77 最大气泡法表面张力测定装置
图2 最大气泡法表面张力测定装置
1-抽气瓶，2-支管试管，3-毛细管，4-恒温槽，5-压差计
压力，毛细管液面不断下降，将从毛细管缓慢析出气泡。
如图3-78所示。
在气泡形成的过程中，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。
图3气泡形成过程
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
最大附加压力由数字压力计读出。
用数字压力计可以直接读出压差的值（Pa），最大压差以△h m表示，设ρ为工作介质密度，g为重力加速度，则：
在实验中，使用同一支毛细管和压力计，1/2rρg为常数（仪器常数），用K表示，即：σ=K△h m
用已知表面张力的液体作为标准，可以测得仪器常数K，从而可以测定其它求知液体的表面张力
吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir等温吸附方程式表示：
式中，Γ∞为饱和吸附量,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、仪器试剂
恒温槽装置；数字压力计（或U型管压差计）；抽气瓶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；重蒸馏水；正丁醇（AR）；四、实验步骤
1．仪器常数的测定
将大试管和毛细管清洗干净。
在干净的大试管中装入蒸馏水，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。
控制流速使旗袍气泡从毛细管平稳脱出（每分钟10个气泡），记录气泡脱出瞬间数字压力计的数值，至少三次并取平均值，作为最大压差。
根据式K=σ /△h m计算出仪器常数K的值。
2.测定正丁醇溶液的表面张力
用同样的方法测定不同浓度的正丁醇溶液的最大压差，由稀到浓依次测定。
每个浓度的溶液测量前，大试管和毛细管一起用该溶液荡洗二至三次。
最后重复测定仪器常数。
五、数据处理
1.测定正丁醇水溶液不同浓度下形成气泡时的最大压差，测定溶液的表面张力，并根据吉布斯吸附等温式：
进一步讨论吸附量与浓度的关系，由最大吸附量推算溶质分子截面积
数据是本实验数据处理的关键
2.作图获得的方法示意
（1）将实验点连成平滑的曲线；
（2）过曲线上点作曲线的切线；
（3）由切线的斜率得到偏导数的值。
3.表面张力与浓度实验点关系图
六、注意事项
1. 正丁醇溶液要准确配置，使用过程防止挥发损失。
2. 大试管和毛细管一定要清洗干净，玻璃不挂水珠为好。
从毛细管口脱出气泡每次应为一个，即间断脱出。
3. 毛细管端口一定要刚好垂直切入液面，不能离开液面，但亦不可深插。
七、文献值
直链醇分子截面积为21.6*10-16m2
八、创新启示
1. 可用计算机拟合曲线，结果比较客观，避免手工作图的人为误差；
2. 可以得到解析式，为进一步的理论研究提供了很好的条件。
九、提问思考
1. 温度和压强的变化对测定结果有何影响？
2. 浓度的误差对σ-c曲线有何影响？
3. 对同一试样进行测定时，每次脱出气泡一个或连串两个所读结果是否相同，为什么？。