溶液表面吸附量的测定PPT课件

dc)T
式中：为表面吸附量(mol.m-2)，σ为表面张力（J.m-2）。
( d dc
)T
表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。即：
（1） ( d
dc
)T
<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。
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（2）( d dc
)T
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基本原理
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 ）。
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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：
c d
( RT
大学化学实验
基础化学实验II
溶液表面吸附量的 测定
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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.了解弯曲液面的附加压力与液面弯曲度、溶 液表面张力之间的关系。
图1 分子间作 用力示意图
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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 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。
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6.测量完毕后，吸干张力管中的溶液并吹 干毛细管中的溶液。
7.按步骤5和6，同法测量8、12、16、18、 20、25、30、35、40和50%各组分乙醇 溶液pmax(x)和折光率。
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：
Pm
2 r
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仪器及试剂
仪器：恒温槽；表面张力管；毛细管； 具嘴下口瓶；数字式微压差计；烧杯； 阿贝折光仪；表面张力测定仪。
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5.开启表面张力管，用滴管吸干表面张力管中的水，
同法加入适量5%乙醇溶液，从毛细管中鼓气以 充分搅匀溶液，并用该溶液洗涤毛细管内壁2～ 3次，用张力管中的待测溶液荡洗几遍滴管（不 得将溶液吸走），再将表面张力管与下口瓶密 封连接，恒温10 min以后按步骤4记录pmax(x)。 读数完毕后，开启表面张力管，用荡洗过的滴 管吸取少量张力管中的溶液，在通以恒温循环 水的阿贝折光仪上准确测量溶液在恒定Baidu Nhomakorabea下的 折光率。为提高测量准确度，需测量三次，取 平均值作为测量结果。
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图 表面张力测定仪 1 恒温浴槽；2 张力管；3 毛细管；4 下口瓶；5 烧杯；
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6 数字授式课：微XX压X 差计
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4.调节微压差计，使之读数为零。微微打开 下口瓶下方的旋塞，使下口瓶中的水慢慢 流出，系统逐渐减压，观察毛细管，可以 看到管中液柱逐渐下降，并产生气泡，直 到气泡突然冲出管口而破裂。以后以会重 复上述现象。调整下口瓶下方的旋塞，使 毛细管尖端每隔一定时间（一般以10～20 s为宜）冲出一个气泡，记下气泡突然破裂 前微压差计显示的最大值，即为pmax(s)。
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3．按图所示连接仪器，甩干毛细管中的液 体，并将其垂直插入表面张力管中。将表 面张力管固定于恒温槽中。用滴管从表面 张力管另一侧的小支管中滴加入蒸馏水。 当水面接近毛细管端面时，应逐滴沿管壁 缓慢加入，并避免振动，同时密切注视毛 细管。当水面刚与毛细管端面接触时，毛 细管中会突然升起一段液柱，立即停止加 液。然后将表面张力管与下口瓶密封连接。 恒温10 min以上。
试剂：95%乙醇（AR）
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操作步骤
1.用95%的乙醇配制质量分数分别为5、8、 12、16、18、20、25、30、35、40、50 左右的乙醇水溶液，置于试剂瓶中备用。
2.将一根端面磨平的毛细管及表面张力管洗 净，再用温热的洗液浸泡30 min左右，重 新洗净，并浸入蒸馏水中备用。
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图2 最大气泡法表面张力测定装置
1-滴液漏斗，2-支管试管，3-毛细管，4-恒温 槽，5-压差计
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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 2 R
图3 气泡形成过程
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若毛细管管径较小，则形成的气泡可视为
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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。欲使液体表面积增加△S时， 所消耗的可逆功A为：
-A = △ G = σ△ S
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。
>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。