物理化学实验报告-溶液中的吸附作用和表面张力的测定实验报告
溶液中的吸附作用和表面张力的测定-西安电子科技大学
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
二、实验原理 1.液体表面张力的测定方法
将待测液体装入样品管中，使玻璃管下端毛细管端面与液面垂直相 切，液面即沿毛细管上升，打开滴液瓶的活塞缓缓放水抽气，样品管中的 压力便逐渐减小，此时毛细管中的压力p0（大气压）比样品管中液面上的压 力p大。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液体的表 面张力时，毛细管中的液面便被压至管口并形成气泡。
3. 每次测定前须确保毛细管内外溶液浓度一致。每测量一种 浓度的乙醇水溶液表面张力，同时测量其折光率，以确定乙醇 水溶液的准确浓度。
4. 同法测定20%乙醇水溶液在35℃、40℃时的表面张力。
西安电子科技大学物理化学实验
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
四、思考题
l. 若毛细管不干净、温度不恒定，对测量结果有何影响？ 2. 在测定管中，为什么毛细管端面要与液面垂直相切？ 3. 在毛细管口所形成的气泡什么时候其半径最小？ 4. 实验中为什么要测定水的△p0,max？ 5. 为什么要求从毛细管中逐出的气泡必须均匀而间断？如 何控制出泡速度？
最大气泡压力法测定溶液的表面张力示意图
西安电子科技大学物理化学实验
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差△p（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 = 2σ
r
∆pmax
=
∆p
=
2σ
Γ
=−
c RT
dσ
( dc
)T
σ－c 作图，可求Γ
表面张力与浓度关系图
西安电子科技大学物理化学实验
实验中的吸附作用表面张力的测定
实验二十一溶液中的吸附作用和表面张力的测定课程名称物理化学实验实验名称溶液中的吸附作用和表面张力的测定姓名学号专业班级实验日期一、实验目的1.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。
2.掌握一种测定表面张力的方法——最大气泡法。
二、实验原理1．Γ＝﹣c／RT×（dσ／d c）T（以σ~c作图→以求出Γ）2．Γ＝Γ∞×Kc／（1+Kc）c／Γ＝c／Γ∞＋1／KΓ∞（以c／Γ~c作图→以求出Γ∞）3.S。
＝1／Γ∞N A (以求出S。
)4.σ＝K×ΔP三、注意事项1.测定用的毛细管一定要洗干净,否则气泡可能不能连续稳定的流过，而使压差计不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
2.毛细管一定要保持垂直，管口刚好插到与液面接触。
3. 在数字式微压差测量仪上，应读出气泡单个逸出时的最大压力差。
四、 数据记录五、 数据处理1．在25℃时σH2O ＝71.97×10﹣3N ／m ΔP ＝366Pa ∴仪器常数K为∶K ＝H2OPσ∆＝371.9710N m 366Pa⨯﹣／＝1.97×10﹣42． 由σ＝K ·P ∆得∶3.溶液的表面张力σ与浓度c 的关系曲线4.可求出各点的切线斜率（dσ）T ﹐还可根据Γ＝﹣c（d σ）T 5．Γ与c 的关系图6．直线斜率为 9.8×104 L ／（m ·mol ）1∞Γ＝9.8×104 m 2／mol ∴Γ∞＝1.02×10﹣5mol ／m 2 7．S 0＝·1N∞Γ＝1.58×10﹣19m ²六、思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？ 答∶若抽气速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，亦使U型压力计中的酒精所处的位置相对不稳定，不易观察出其最高点而引起的较大的误差。
2.哪些因素影响表面张力测定结果？如何减小以致消除这些实验的影响？答∶温度、气泡逸出速度、毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切会影响测定结果。
实验中的吸附作用表面张力的测定表面张力测定实验报告
实验中的吸附作用表面张力的测定表面张力测定实验报告实验二十一溶液中的吸附作用和表面张力的测定课程名称物理化学实验实验名称溶液中的吸附作用和表面张力的测定姓名学号专业班级实验日期2011.9.14 一、实验目的1. 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。
2. 掌握一种测定表面张力的方法——最大气泡法。
二、实验原理1．Γ＝﹣c／RT×（dσ／dc）T （以σ~c作图→以求出Γ）2．Γ＝Γ∞×Kc／（1+Kc）c／Γ＝c／Γ∞＋1／KΓ求出Γ∞）3. S。
＝1／Γ∞N A (以求出S。
)4. σ＝K×ΔP 三、注意事项1. 测定用的毛细管一定要洗干净,否则气泡可能不能连续稳定的流过，而使压差计不稳定，如发生此种现象，毛细管应重洗。
2. 毛细管一定要保持垂直，管口刚好插到与液面接触。
∞（以c／Γ~c作图→以3. 在数字式微压差测量仪上，应读出气泡单个逸出时的最大压力差。
四、数据记录五、数据处理1．在25℃时σ3＝71.97×10N／m ΔP＝366Pa H2O﹣∴仪器常数K为∶K＝2．由σ＝K· P得∶H2OP＝71.97 10N／m366Pa﹣3＝1.97×10﹣43.溶液的表面张力σ与浓度c的关系曲线4.可求出各点的切线斜率（d）T﹐还可根据Γ＝﹣c（d）T5．c与c的关系图6．直线斜率为9.8×104 L／（m·mol）1＝9.8×104m2／mol﹣∴Γ∞＝1.02×105mol／m27．S0＝1 ·N＝1.58×10﹣19m ²六、思考题1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差？答∶若抽气速度太快，气泡的形成与逸出速度快而不稳定，亦使U型压力计中的酒精所处的位置相对不稳定，不易观察出其最高点而引起的较大的误差。
2.哪些因素影响表面张力测定结果？如何减小以致消除这些实验的影响？答∶温度、气泡逸出速度、毛细管是否干净及毛细管的尖端是否与液面相切会影响测定结果。
溶液表面张力的测定实验报告
溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。
2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。
3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。
二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。
但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。
要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。
在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。
2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。
当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。
此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。
根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。
对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。
只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。
3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。
当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。
吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。
实验十二 溶液中的吸附作用及表面张力的测定
溶液中的吸附作用及表面张力的测定中国科学技术大学少年班学院摘要：本实验通过最大气泡压力法对不同浓度的正丁醇溶液的表张力进行测定，并由此计算溶液界面上的吸附量并由饱和时吸附量的值计算得到正丁醇的分子截面积。
关键词：最大气泡压力法，表面张力，正丁醇，表面吸附1前言对于液体而言，其界面和表面处的性质尤为重要，可以决定其很多用处，而对于这部分性质而言，表面张力是其中最重要的一个数值，例如表面活性剂和表面吸附都要以表面张力为基础。
对于表面张力的测定则由很多方法，例如液膜法和泡压法，本实验采用的泡压法是利用溶液中气泡在涨破瞬间的压力来计算得到表面张力数值的。
2实验部分2.1实验仪器及试剂HK-2A型超级恒温水浴DMP-2B型数字式微压差测量仪Perfluid Model BT50b 气泵恒温套管，毛细管，100mL容量瓶，2mL移液管正丁醇，蒸馏水，铬酸洗液2.2实验设计2.2.1吸附量的求得吸附量定义为溶液中表层与里层浓度之差，曾经有人用刮下表层液膜并测定其中溶质浓度的方法来计算吸附量，这种方法虽然来自于最原始的对于吸附量的定义，但是用刀片刮下表层液膜这一点上操作起来十分困难，而吉布斯则从热力学上对吸附量的数值进行了推导，得到了吸附量与其他各个热力学函数之间的关系式：Γ=−cRT (ðσðc)T(1)其中σ为溶液的表面张力，c为溶液浓度，T为温度，溶液浓度和温度都容易得到，故此时的任务便是求得(ðσðc )T项，为了求出偏导数的值，则至少要测量多组表面张力-浓度数据，而其中表面张力的测定便要用到最大气泡压力法。
2.2.2最大气泡压力法测定表面张力对于毛细管口处的一个气泡而言，它受到内外两个压力差的作用，同时还受到毛细管口一圈处表面张力的作用，在表面张力的作用下，气泡仍然停留在管口处不溢出，而当气压差达到一定大小的时候，表面张力无法再维持住气泡，则气泡此时会从管口溢出，在溢出时，两个作用力大小应该相等，可以得到关系式：2πrσ=ρg∆P (2)等式左侧为气泡受到的表面张力，其中r为毛细管管口半径，右侧则为压力差在气泡上的作用力，在测定的时候，∆P的数值可以从微压计上读出，但是毛细管半径和溶液密度的数值则不易得到，而在溶液密度变化不大的情况下，对于两个情况下的表面张力和压力差数值，可以近似得到：∆P1∆P2=σ1σ2(3)由上式可以得知，只要在某种已知表面张力的液体中进行一次测定，之后每一次便都可以通过压力差的数值得到表面张力的数值，定义K′=σ1∆P1为毛细管常数，则对于某一固定的毛细管而言，此常数为一定值，而某一情况下的表面张力则可以表达为σ=K′∆P (4)由此便可以计算得到任意情况下的表面张力数值。
中科大物理化学实验十二：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
图2
5
6、连接橡皮管。
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r2P 最大，而
P 最大＝P 系统－P 大气压
hg
式中，h－数字式微压差测量仪上的读数 g－重力加速度
－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 2r。气泡自毛细管口逸出时，上述两种力
看作相等，即：
r 2 P最大 r 2hg
（5）
r hg
2
（6）
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：
1 h1 2 h2
1
2 h2
h1
K' h1
(7)
式中 K' 为毛细管常数。 用已知表面张力2 的液体为标准，从（7）式可求出其他液体的表面张力1。
线的斜率 B ( ( c )T )代入 Gibbs 吸附公式，可以求出不同浓度时气
－液界面上的吸附量。
在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等
温方程式表示：
K C
1 K C
(2)
图 1 正丁醇水溶液的表面
张力与浓度的关系图
为饱和吸附量，K 为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。
将（3）式化成直线方程，则
CC 1
(3)
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定化学物理系彭星星PB09206060 摘要：表面张力与溶液的吸附作用是表面化学中非常重要的连个参量。
但他们比较难以测量，受环境扰动变化较大，故人们一直很难得到他们的准确数据。
本实验利用最大气泡压力法测量了水与正丁醇的混合溶液的表面张力与吸附作用，并对结果进行可分析讨论。
关键词：表面张力吸附作用最大气泡法Abstract：The absorption an surface tension are two of the most important parameters in the field of surface science.As they are hard to be measured directly and the results are easily influenced by the surrouding environment, it has always been hard for us to acquire the accurate data. The author measured the adsorption and surface tension of n-butanol's water solution using the maximum bubble pressure method. The results are also discussed in this article.一、实验简介1、物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，如图11－1，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而作功，故表面分子的能量比内部分子大。
增加体系的表面，即增加了体系的总能量。
体系产生新的表面（∆A）所需耗费功（W）的量，其大小应与∆A成正比。
－W=σ∆A (12－1)∆A＝1m2，则－W＝σ，即在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功。
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告
最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力
PB10207071 阮亮
生命学院
【摘要】
表面张力是描述液体表面自动缩小趋势的大小的一种性质。 本实验通过最大气泡 压力法测量溶液表面张力, 根据吉布斯公式和朗格缪尔等温方程式研究吸附量 与溶液浓度及表面张力的关系研究吸附作用和溶液浓度的定量关系。结果表明， Γ与c 的关系曲线呈阶梯型走势。同时，实验还给出正丁醇分子横截面积的数值。
-3
仪器：
型号及名称 DMP-2C 型数字式微差测 量计 HK-2A 超级恒温水浴 恒温套管 毛细管 250mL 分液漏斗 100mL 容量瓶 2mL 移液管 滴管 生产厂家 南京大学应用物理研究所 南京大学应用物理研究所 （半径 0.15~0.20mm ） 容积 250mL 量程 100mL 仪器参数 数量 １台 1台 1支 1支 1个 7个 1支 1支
3.实验步骤
1.
毛细管常数的测定 打开恒温水浴，使其温度稳定于 30℃。取一直浸泡在洗液中的毛细管，依 次用洗液，蒸馏水反复清洗若干次，玻璃套管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。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 秒内出一个。记录气泡爆
( ) T ＜0,Γ >0,称为表面活性物质，另一类 c
) T ＞０，Γ <0,称为非表面活性物质。正丁醇是表面活性物质，其水溶 c 液的浓度越大，表面张力越小，在它的σ －C 曲线中取各点斜率代入 Gibbs 吸附公式即得不同浓度下的Γ 值。 在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等温式表示为： Kc 1 K c
【DOC】溶液中的吸附作用和表面张力的测定
【DOC】溶液中的吸附作用和表面张力的测定
吸附作用是指一种物质在表面上形成的极小的颗粒，其主要来源于溶质与固体接触表面之间的力学或化学作用。
它可以增强溶质与固体之间的相互作用强度，从而影响溶质的活性和溶液的物理性质。
由于这种作用，溶液表面生成一个新的“界面”，使原有一种溶液有千变万化的表现。
表面张力是指液体表面承受的力，是液体自身有限的张力表现出来的参数。
它是影响液体流变性能的关键因素之一，也是液体的重要性质之一。
此外，表面张力也影响着液体表面的其他性质，比如：表面活性剂的吸附与混溶能力、表面污染物的吸附能力、溶质的极性和分散性等等。
因此，测定溶质中的吸附作用及溶液表面张力非常重要。
常见的测定溶质中的吸附作用的方法有实验检测和模型预测两种，它们之间相关度很高，能够综合考察不同溶质的吸附作用及其机理。
一般而言，实验检测是介观检测性质，比如：液体表面张力等，而模型预测则可以从微观角度反映溶质之间的相互作用，并能够深入分析吸附作用及其机理。
通常，液体表面张力的测定可以采用传统的实验检测方法，例如：气液界面法、粘度计等。
以气液界面法为例，通过测量小液滴的重量就可以计算出液体表面张力。
其他方法如粘度计测定、机械张力法、上清法等也是测量液体表面张力的常用方法之一；而扫描电镜等技术可以分析吸附过程中液体表面的构型，从而加深对溶质吸附的认知。
本文从实验检测和模型预测的角度讨论了溶质中的吸附作用及表面张力测定的方法与技术，从而为进一步研究和应用提供借鉴与参考。
物理化学实验报告讲义溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定
实验33 溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定预习要求1． 液体表面张力的概念。
2． 溶质对溶液表面张力的影响的类型。
3． 测定表面张力在恒温槽中进行的原因。
4． 思考本实验中测标准样品的表面张力的目的。
实验目的1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力。
2． 了解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．表面张力σ与溶液表面的过剩物质的量Γ表面张力，也称为比表面自由能，即单位表面积的表面分子比体相分子多余的能量。
表面张力是液体的重要特性之一，与温度、压力、组成和共存的另一相有关。
纯液体的体相与表面相的组成相同，因此在温度、压力不变时，纯液体降低表面张力的唯一途径是尽量缩小表面积。
而对溶液，溶质的种类和浓度都会影响表面张力。
溶质对溶液表面张力的影响有三种情况：①溶质浓度增加引起溶液表面张力增大；②溶质浓度增加引起溶液表面张力减小；③少量溶质使溶液的表面张力急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力几乎不变，见图3-20。
根据能量最低原则，能降低溶液表面张力的物质，其在表面相的浓度必然大于在体相的浓度，否则反之。
这种表面相的浓度与体相浓度不同的现象，叫“吸附”。
在指定的温度和压力下，定量地描述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程：()c RT c ΓTd d σ-= （3-35） 式中，Γ 为表面过剩物质的量（mol·m -2）。
对某些溶液（如电解质溶液），式中的浓度c 要用活度a 代换。
当（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，称为负吸附（图3-20曲线①）；当（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，称为正吸附（曲线②③）。
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，然后依据式（3-35）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在一定温度下，若溶质在溶液表面是单分子层吸附，则表面过剩物质的量Γ与溶液浓度之间的关系可由Langmuir 等温式表示：Kc1Kc ΓΓ+=∞ （3-36） Γ∞ 为饱和表面过剩物质的量，K 为经验常数，与溶质的性质有关。
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定———最大气泡压力法 黄汉弘 PB09206262摘要：本实验通过最大气泡压力法来测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，从而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。
关键词：吸附作用 表面张力 正丁醇 最大气泡压力法引言：1、物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而作功，故表面分子的能量比内部分子大。
增加体系的表面，即增加了体系的总能量。
体系产生新的表面（∆A ）所需耗费功（W ）的量，其大小应与∆A 成正比。
－W =σ∆A如果∆A ＝1m 2，则－W ＝σ，即在等温下形成1m 2新的表面所需的可逆功。
故σ称为单位表面的表面能，其单位为N ·m -1。
这样就把σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。
它表示表面自动缩小的趋势的大小。
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。
2、在纯液体情形下，表面层的组成与内部的组成相同，因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质会影响表面张力，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 Γ ＝Tc RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-∂∂σ 式中，Γ——气一液界面上的吸附量（mol ·m -2）；σ——溶液的表面张力（N ·m -1）; T ——绝对温度（K ）；c －溶液浓度（mol ·m -3）； R ——气体常数（8.314J ·mol -1·K -1）。
实验溶液中的吸附作用和表面张力的测定(精)
不同。内部分子受到周围液体分子的作用力相互
抵消，合力为零。而表面层分子受到液体和气相 分子的引力，合力指向液体内部，要使液体内部 分子移到表面层（使液体的表面积增大），就必 须克服此吸引力作工。
二、实验原理
本实验利用最大气泡法测定液体的表面张力。 将毛细管端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，
实验：溶液中的吸附作用和表面张力的测定
一、实验目的
1、测定不同浓度正丁醇（乙醇）水溶液的表面张 力； 2、了解表面张力的性质，表面自由能的意义及表 面张力和吸附的关系； 3、由表面张力—浓度曲线（σ—c曲线）求界面上 吸附量和正丁醇分子的横截面积S实验原理
四、数据记录与处理
（1）按下表将所得数据记入下表:
浓度（mol/L）
P最大（Pa）
（2）利用公式计算毛细管常数 （3）由正丁醇溶液的实验数据计算各溶液的表面张力， 并作σ—C曲线。 （4）由σ—C曲线分别求出各浓度的值。
（5）利用Gibbs吸附等温式计算出各浓度下的Γ， 将Γ及由3、4式算出的各项结果列表：
打开抽气瓶活塞让水缓慢流下，使毛细管内溶液
受到的压力比样品管中液面的稍大，气泡就从毛 细管口逸出。这一压差可由精密压差计读出。
三、实验步骤
1、分别配制浓度为0.01、0.02、0.05、0.10、0.15、 0.20、0.25、0.30、0.35mol/L的正丁醇溶液100mL。 2、将仪器仔细洗涤干净，调节恒温槽温度为25℃。 3、样品管中装入蒸馏水，使液面与毛细管端面向切， 注意保持毛细管与液面垂直。 4、打开抽气瓶活塞，让水缓慢流下，使毛细管中气泡 逸出速度为5—10秒/个。 5、纪录压力计最大值，重复二次，求出P最大1平均值。 6、同法测定各浓度下正丁醇水溶液的P最大2值。
溶液中的吸附作用和表面张力的测量__最大气泡法
=得：
c d RT dc T
由表格：
-0.29872C +1.65385 2C 2 5.38012 3C 3 6.64738 4C 4 RT
浓度 C （mol/L） 0.0437 0.0874 0.1311 0.1748 0.2185 0.2622 0.3059
Г(mol·m-2)
C/Г(m2/L)
3.1612E-06 13824.04 3.9301E-06 22238.57 4.0807E-06 32127.04 4.4633E-06 39163.85 5.0051E-06 43655.87 4.7096E-06 55673.22 1.6573E-06 184574.84
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溶液中的吸附作用和表面张力的测量
表面活性溶质能降低溶液的表面张力，根据能量最低原理，溶质分子会尽量 往表面分布，表面层中溶质的浓度比溶液内部大。在表面达到形成单分子的饱和 吸附层之前，随着正丁醇浓度增加，表面的正丁醇也随之增加，且增加的速率快 于溶液内部，所以Γ增大。当表面刚好形成单分子的饱和吸附层时，此时浓度差 达到最大，界面的吸附量Γ达到最大。
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溶液中的吸附作用和表面张力的测量
本实验的关键在于溶液浓度的正确性和所用毛细管、恒温套管的清洁程度。 因此除事先用热的洗液清洗它们以外，每改变一次测量溶液，必须用待测溶液反 复洗涤，以保证所测量的溶液表面张力与实际溶液的浓度相一致。并控制好出泡 速度，平稳的重复出现压力差。而不允许气泡一连串冒出。洗涤毛细管时勿碰破 尖端，影响测量。 温度对该实验的测量影响也比较大，实验中请注意观察恒温水浴的温度，溶 液须恒温 10min 再进行测量。 2.3 实验注意事项： (1) 测定用的毛细管一定要洗干净，否则气泡可能不能连续稳定的通过，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最大 压力差。
物理化学实验报告-溶液中的吸附作用和表面张力的测定实验报告
实验十二溶液中的吸附作用和表面张力的测定摘要：本实验采用最大气泡压力法测定了液体表面张力，通过对不同浓度下正丙醇溶液的表面张力研究其和浓度之间的关系。
初步探讨了表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附作用的关系。
关键词：吸附作用、表面张力、最大气泡法The measurement of the adsorption effect andsurface tensionAbstract：In this experiment, according to Gibbs formula and Langmuir equal-temperature equation, we apply the biggest bladder pressure method to research the relationship between the amount of absorption and the consistency of a substance in the solution besides the surface tension. The phenomenon show that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called absorption.Keyword：Surface tension, The biggest bubble pressure method, Absorption effect1. 序言物体表面的分子和内部的分子所处的境况不同，因此能量也不同，表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。
对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
溶液的吸附作用和液体表面张力的测定
若毛细管的半径为r，气泡从毛细管出来时受到向下的压力为：
pmax = p大气－p系统＝∆hρg
式中，△h为U型压力计所示最大液柱高度差，g为重力加速度，ρ为压力计所贮液体的密度。气泡在 毛细管口所受到的由表面张力引起的作用力为2πr•γ，气泡刚脱离管口时，上述二力相等：
πr 2 pmax = πr 2∆hρg = 2πrγ
即
γ1
=
γ2 ∆h2
∆h1
=
K∆h1
对同一支毛细管来说，K值为一常数，其值可借一表面张力已知的液体标定。本实验用纯水作 为基准物质，20.0℃时纯水的表面张力为7.275×10－2N/m(或J/m2)。
三．仪器和试剂
表面张力测定装置（包括恒温槽）1套；容量瓶100ml1个，50ml5个；1ml刻度移液管1支；吸耳 球1个；正丁醇（二级）；去离子水。
当表面层中物质的量大于本体溶液中的量叫做发生了正吸附反之为发生负吸附gibbs用热力学方法导出了一定温度下吸附量与表面张力的定量关系式gibbs吸附等温式
溶液的吸附作用和液体表面张力的测定
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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。
溶液中吸附作用和表面张力的测定
-7104
-9146
-11188
Γ/mol·m-2
1758
3439
5700
8530
/ m-1
0.488
0.349
0.271
0.222
5.求饱和吸附量
对直线进行线性拟合有： =-2.54c+0.682，斜率为：-2.54
饱和吸附量Γ∞为0.394
6.计算乙醇分子的截面积
SB= = =4.22 m2
-0.351
-0.351
1.3379
8%
1372.7
25
15%
-0.326
-0.325
-0.326
-0.326
1.3400
10.5%
1801.66
25
20%
-0.312
-0.311
-0.312
-0.312
1.3415
13%
2230.63
30
20%
-0.305
-0.305
-0.304
-0.305
1.3415
溶液中吸附作用和表面张力的测定
1.原始实验数据
待测物
温度/℃
体积分数
△Pmax
△Pmax平
折光率
实际体积
实际浓度mol·m-3
水
25
—
-0.516
-0.517
-0.515
-0.516
—
乙醇
25
5%
-0.420
-0.420
-0.420
-0.420
1.3345
ห้องสมุดไป่ตู้3%
514.8
25
10%
-0.352
实验四 溶液的吸附作用和液体表面张力的测定
学院：理学院班级：应用化学0901班学号：090370102 姓名：刘强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Γγ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*γγ=rPmax用同C溶液γ1/γ2=Pmax1/Pmax2所以：γ1=（γ2/Pmax2）Pmax1=KPmax1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 。
物化实验报告-表面张力的测定
溶液中的吸附作用和表面张力的测定一、实验目的1、 掌握最大气泡法和滴重法测定表面活性物质正丁醇的表面张力, 并且利用Gibbs 吸附公式和Langmuir 吸附等温式测定正丁醇分子的横截面积。
训练学生利用毛细管和数字式微压测量仪以及滴重管测定表面张力的方法, 并通过曲线及直线拟合处理得到不同数据。
培养学生在实验中严谨的实验作风和态度, 并对学生的科研兴趣进行初步的指导。
二、实验原理物体表面分子和内部分子所处的境遇不同, 表面层分子受到向内的拉力, 所以液体表面都有自动缩小的趋势。
如果把一个分子由内部迁移到表面, 就需要对抗拉力而做功。
在温度、压力和组成恒定时, 可逆地表面增加 所需对体系做的功, 叫表面功, 可以表示为:W dA δσ'-=式中σ为比例常数。
σ在数值上等于当T 、p 和组成恒定的条件下增加单位表面积所必须对体系做的可逆非膨胀功, 也可以说是每增加单位表面积时体系自由能的增加值。
环境对体系作的表面功转变为表面层分子比内部分子多余的自由能。
因此, σ称为表面自由能, 其单位是焦耳每平方米（J/m2）。
若把σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力, 通常称为表面张力。
从另外一方面考虑表面现象, 特别是观察气液界面的一些现象, 可以觉察到表面上处处存在着一种张力, 它力图缩小表面积, 此力称为表面张力, 其单位是牛顿每米（N/m ）。
表面张力是液体的重要特性之一, 与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相的组成有关。
纯液体的表面张力通常是指该液体与饱和了其本身蒸气的空气共存的情况而言。
2、 纯液体表面层的组成与内部层相同, 因此, 液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液则由于溶质会影响表面张力, 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, 表面层中溶质的浓度应比溶液内部来得大。
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来得低, 这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫“吸附”。
实验9 溶液中的吸附作用和表面张力的测定
Abstract: The dependence of surface tension on concentration was determined by use of the
Keywords: the Maximum Bubble Pressure Method ; n-Butyl Alcohol ; Surface
Tension ; Adsorption Amount ; Cross-sectional Area
1. 前言
多相体系中各相之间存在界面，习惯上将气-液和气-固界面称为表面。表面张力，是液 体表面由于分子引力不均衡而产生的沿表面作用于任一界线上的张力。通常，处于液体表面 层的分子较为稀薄，其分子间距较大，液体分子之间的引力大于斥力，合力表现为平行于液 体界面的引力。表面张力是物质的特性，其大小与温度和界面两相物质的性质有关。
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r2P 最大，而
P 最大＝P 系统－P 大气压＝hg
h——数字式微压差测量仪上的读数 g——重力加速度 ——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 2r。气泡自毛细管口逸出时， 上述两种力看作相等，即：
r 2 P最大 r 2 hg
溶液中的吸附作用和表面张力的测定 ──最大气泡压力法
摘要：本实验借助 Gibbs 吸附公式和 Langmuir 等温方程式，利用最大气泡法测量不同浓
度正丁醇溶液的表面张力，验证正丁醇是一种表面活性物质，并进一步计算正丁醇在水表面 的饱和吸附量和正丁醇分子的横截面积。
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实验十二溶液中的吸附作用和表面张力的测定摘要：本实验采用最大气泡压力法测定了液体表面张力，通过对不同浓度下正丙醇溶液的表面张力研究其和浓度之间的关系。
初步探讨了表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附作用的关系。
关键词：吸附作用、表面张力、最大气泡法The measurement of the adsorption effect andsurface tensionAbstract：In this experiment, according to Gibbs formula and Langmuir equal-temperature equation, we apply the biggest bladder pressure method to research the relationship between the amount of absorption and the consistency of a substance in the solution besides the surface tension. The phenomenon show that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called absorption.Keyword：Surface tension, The biggest bubble pressure method, Absorption effect1. 序言物体表面的分子和内部的分子所处的境况不同，因此能量也不同，表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。
对于溶液，由于溶质会影响表面张力，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”。
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。
溶液的表面张力是溶液的一个重要物理参数。
要计算溶液的表面自由能、最大吸附量等都必须精确测定其溶液的表面张力。
测定它的方法较多，如毛细管上升法、滴重法、吊环法和最大气泡法，但最简单、实用、普遍的方法是最大气泡法。
本实验正是采用该法测定液体不同浓度条件下的表面张力，探究表面张力、表面能与吸附作用的关系，并验证了表面化学的相关基础理论。
2. 实验部分2.1 实验仪器与试剂CS501型超级恒温水浴1台重庆试验设备厂DMP-2B型数字式微压差测量仪南京大学应用物理研究所恒温套管，250ml分液漏斗，毛细管（半径为0.15—0.2mm）；100ml容量瓶（7只），2ml移液管（1支）；正丁醇溶液（分析纯）2.2 实验步骤1）按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于35℃。
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自来水，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下，这时体系压力逐渐减小，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。
注意气泡爆破前数字式微压差测量仪的读数，并用电脑采集数据得到最大的压差值，取连续6个数据取平均值；2）用2mL移液管分别移取0.40ml、0.80ml、1.20ml、1.60ml、2.00ml、2.40ml、2.80ml正丁醇到100ml容量瓶中，然后稀释到刻度。
重复上述实验步骤，按照由稀至浓的顺序依次进行测量。
2.3 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，，否则测得的数据将不只是液体表面的张力，还有插入部分液体的压力；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最大压力差。
3. 结果与讨论3.1 实验结果毛细管常数-41.05210⨯=dcd σ-0.12879-0.75444*c+10.22178*c^2-23.02024*c^3 Г∞=4.222*10-6N/m正丁醇分子的横截面积 S 0=3.934×10-19 m 2查得文献中的直链醇类横截面积理论值为2.74×10-19～2.89×10-19m2 ，取二者平均值2.82×10-19 ，相对误差为：（3.934-2.82）/2.82=39.5% σ~c 图、Г~c 图、c/Г~c 图详见附件。
3.2 误差分析本次试验测得的正丁醇分子的横截面积比理论值要大，但处于同一个数量级；c -σ、Г-c 、c/Г-c 图中某些点与总体趋势不同，与理论曲线大体吻合。
作为一种低成本的方法，最大气泡法有吸附难以达到平衡的缺点，精度不高是可以理解的。
下面我对实验的误差因素进行全面的分析。
① 最大压差△P 值的测量误差1）在每次改变测量溶液浓度之后，应该用待测溶液反复清洗毛细管和恒温套管，在实际操作中残留是不可避免的，这样使测量溶液的表面张力与实际溶液的浓度不一致，导致实验误差；2）实验要求毛细管底部与液面正好相切，并且毛细管完全的垂直，实际上这很难到达，而且实验指导上也没有明确的方法使我们做到这两点；3）由于毛细管管径很小，当正丁醇浓度增大时，体系粘度变大，管壁上容易吸附正丁醇分子，使得气泡冒出很不规则，造成数据波动很大；4）毛细管的粗细均匀程度及磨损程度都会对结果造成影响；5）出泡速度会影响△P 值的读数，而出泡速度并不能精确控制使得每次的速度相同，若气泡产生速率偏快，会使测定最大压力差值偏大，过慢则会偏小； 6）装置气密性不好，有些许漏气会使测定最大压力差值偏小； 7）其它系统误差，如恒温槽温度的小幅变动。
②数据处理1) 我们在数据处理的过程中使用了浓度而不是活度。
只有在稀溶液情况下，浓度才近似等于活度，而实验溶液的正丁醇浓度并不是很稀的，导致计算的正丁醇分子截面积偏差较大。
这一点从Г-c 图上明显可以看出，在浓度变大后曲线有明显的下降，与理论曲线存在较大的出入；2）σ~c曲线拟合形式的不同会最终造成Γ~c图及c/Г~c图与理论情况的偏差。
3.3 讨论与思考（1）关于相关曲线的讨论1）由σ~c图可知，正丁醇溶液的表面张力σ随着其浓度的增加而逐渐降低，为正吸附，故正丁醇是一种表面活性物质。
当正丁醇的浓度增大到一定值时，溶液的表面张力σ的随浓度的变化较小，此时有可能已经形成了单分子层的饱和吸附层；2）由Г-c图可知，当浓度较小时，随着浓度的升高，吸附量逐渐增加。
（2）实验改进在实验中将带毛细管的木塞插入试管，若木塞没有塞正，可导致毛细管与液面不垂直；若加入试管中溶液的量控制得不准，可导致毛细管插入液面深浅不一，需要多次调节液面高度，操作起来烦琐，往往要反复几次才能完成。
我们可以对实验装置进行如下改进，简化实验操作。
1）样品管的改动：我们将样品管设计成套管，套管上端为磨口，与带毛细管的磨口塞配套。
用磨口塞固定毛细管的位置，这可以使毛细管保持与液面垂直，避免了用木塞固定毛细管的随意性。
外管两侧上下支管与恒温槽相连，构成整个实验体系的恒温循环装置。
内管装样品，内管侧面支管与压力计连接。
套管下端管口接活塞，通过旋转活塞可非常方便、灵活地调节液面高度使之与毛细管相切，操作起来非常简便。
2）增加1个三通双支真空活塞：在压力计和滴液漏斗之间增加1个三通双支真空活塞，在调节毛细管端面与液面相切时，先将三通双支真空活塞转向一支通大气以防止体系产生负压，再转向另一支与体系相通进行测量。
这样减少了传统装置操作时，在每次测量之前需反复提出毛细管以平衡体系与大气压差的麻烦，并可以在两次测量之间，快速使系统与大气之间的压力平衡，使读数误差减小。
（3）实验心得本次实验我学到了关于溶液表面张力的相关知识，并了解了最大气泡法的相关操作。
虽然实验操作步骤简单，但造成误差的因素较多，操作时要格外仔细。
另外，调节气泡使其均匀冒出且速度适中是本实验的难点，我在第一组测量中遇到了较大的麻烦，经过助教老师的帮助，我也渐渐掌握了调气泡的要领，即先把气泡调出来，然后关闭活塞使其稳定，中途大概估计出泡时的压力，再缓缓打开活塞，一直微调到压力数在一定区间稳定波动。
参考文献[1] 崔献英,柯燕雄,单绍纯.物理化学实验[M].中国科技大学出版社,2000: 29~32.[2] 付献彩,沈文霞,姚天扬,侯文华.《物理化学》（第五版）下册[M].南京大学化学化工学院，高等教育出版社,2005.[3] 曹红燕,李建平,董超,胡玮.最大气泡法测定溶液表面张力的实验探讨[J].实验技术与管理,23（8）,2006：39—41.[4] 任川宏,蒋珍菊,王玲,唐孝荣最大气泡法测定溶液表面张力非正常状况的分析与处理[J]. 高等教育研究,24（2）,2007：63—64.附件：实验数据处理1. 数据记录恒温槽温度：35.15 Table A1.原始数据记录2. 数据处理2.1 毛细管常数的测定25摄氏度时水的表面张力-1-3m N 1071.97⋅⨯=σ故毛细管常数2-3-1-471.9710N m K 1.05210684.4H OH Paσ⨯⋅===⨯∆2.2 不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定及c -σ图的绘制 由公式： C=ρV/MV 0 σ= KΔPρ=0.810g/mL ，M=74.12将Table A1中的数据进行计算，结果如Table A2所示。
Table A2正丁醇用量/mL正丁醇浓度c/(mol/L)△H 最大压差/Paσ/N-1m0.4 0.0437 608.6 0.064026 0.8 0.0874 549.2 0.057772 1.2 0.1311 503.0 0.052914 1.6 0.1748 462.7 0.04868 2.0 0.2185 441.4 0.046435 2.4 0.2622 440.3 0.046321 2.80.3059404.20.042525最大压差△P /Pa 正丙醇用量/mL1 2 3 4 5 6平均 0 686.3 688.2 681.7 680.6 679.8 689.8 684.4 0.4 606.8 606.8 609.6 610.3 609.4 608.8 608.6 0.8 548.6 550.0 550.3 548.2 550.1 547.8 549.2 1.2 502.5 502.7 503.5 502.0 502.9 504.3 503.0 1.6 463.0 463.8 462.4 462.4 462.8 462.0 462.7 2.0 443.3 441.0 439.0 439.8 443.5 441.8 441.4 2.4 438.6 438.2 441.2 440.4 440.0 443.5 440.3 2.8 404.0404.6402.6 404.8 406.4403.0 404.2σ图根据Table A2中的数据进行4次拟合得到c-σ图Fig A1.c-注：由于正丁醇用量为2.4mL时与其他数据偏差较大，故将其舍去。