表面张力测定与表面活性剂
表面活性剂化学(第2章)
(6) 滴外形法
表面吸附速率很慢的溶液 只能采用滴外形法。 表面张力随时间而变化， 测定平衡表面张力。
2.2.4 表面活性
1－表面张力随溶液浓度的增加而 稍有增大；(无机盐、多羟基有机物) 2－表面张力随溶液浓度的增加而 逐渐减小；(极性有机物) 3－溶液的浓度较低时，表面张力 急剧地降低，浓度到一定值后， 表面张力几乎不变化。(表面活性剂)
在温度较低时，离子型表面活性剂的溶解度一般较 小，当达到某一温度时，其溶解度突然增大，这一 温度称为Krafft点，可以认为离子型表面活性剂在 Krafft点时的溶解度与其临界胶束浓度相当；
当溶液温度升至某一温度时，非离子型表面活性剂 突然析出而使溶液混浊，这一温度称为浊点，因此 非离子型表面活性剂通常在其浊点以下使用。
2.4.4 分子形态的影响
(1) 亲水基的相对位置
一般情况下，亲水基位于分子中 间时，表面活性剂的润湿性和渗 透性比位于分子末端的强； 但是亲水基位于分子末端时，则 去污力较强。
(2) 亲油基结构中的分支
在表面活性剂类型和分子大小相同的情况下，带 有分支结构的表面活性剂通常具有较好的润湿性 和渗透性，但是去污力较弱。
(c) 非离子表面活性剂中，如醚键(-O-)和羟基(-OH)。
亲水基的亲水性大小的顺序：
-SO3Na，-SO4Na，季铵阳离子>-PO4Na，-COONa >>-O-，-OH 亲水基团将影响溶解度和临界胶束浓度。
表面活性剂的溶解度越大，临界胶束浓度将越高；
表面活性剂的溶解度越小，临界胶束浓度将越低。
(2) 临界胶束浓度的测定
(a) 表面张力法
以表面活性剂溶液的表 面张力γ对浓度的对数lgc 作图得到γ-lgc曲线，曲 线转折点所对应的浓度 即为临界胶束浓度。表 面活性剂需提纯后方可 进行测定。
表面活性剂表面张力测定
表面活性剂表面张力测定1．测试原理本实验用鼓泡法测定表面活性剂的表面张力，其原理是：如从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡，则需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力△P与表面张力Υ成正比，与气泡的曲率半径R成反比：△P=2Υ/R若毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形。
当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；但随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R=毛细管半径r，曲率半径达最小值，此时根据Laplace方程，这时附加压力达最大值。
气泡进一步长大，R增大，附加压力变小，直到气泡逸出。
△P max=2Υ/rΥ=(r/2)△P max则：Υ=K△P max式中的系数K可用已知表面张力的标准物质测定（如蒸馏水，25℃，Υ=71.97 mN·m-1）本实验用AF-02型数字式微压式测量仪测定△P maxΥ=K△P max2．测试仪器和试剂（1）测试仪器：AF-02型数字式微压测量仪，数控恒温槽，5ml,10ml移液管各一支，碱式滴定管1支，50lml容量瓶6个，样品管1个，毛细管1个，抽气瓶1个，锥形瓶1个，玻璃漏斗1个。
（2）测试试剂：浓度为0.1%表面活性剂试样溶液：取一定量的待测表面活性剂溶液，加蒸馏水配制而成。
3．测试方法（1）调节恒温槽的温度在25℃，打开AF-02型数字式微压式测量仪的电源，预热20min。
测试仪器装置如图5-1所示。
（2）0.1%表面活性剂试样溶液已配好，利用上述溶液，用50mL容量瓶配制成下列浓度的溶液0.01%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%各50ml。
(3) 用洗液洗净大试管与毛细管,再用自来水和蒸馏水洗净，在大试管中注入适量蒸馏水,使毛细管端刚和液面垂直相切。
(4) 将大试管安装在恒温水溶液内,用小漏斗给抽气瓶装满自来水,连接好装置，无漏气。
(5) 在体系通大气压的条件下按调零按钮，使显示器值为0.000Kpa 。
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。
表面张力测定与表面活性剂
06
表面活性剂的安全与环保问题
生物降解性
生物降解性
表面活性剂的生物降解性是指其在自然环境中被微生物分解的能力。理想的表面活性剂应具有良好的生物降解性，以 减少对环境的长期影响。
03
表面活性剂在工业中的应用
洗涤剂
01
表面活性剂在洗涤剂中起到关键作用，能够降低水的表面张力， 使油污和污渍更容易被去除。
02
洗涤剂中的表面活性剂能够形成泡沫，增加与污渍的接触面积，
提高清洁效果。
表面活性剂的种类和浓度对洗涤剂的性能和效果有重要影响，
03
需要根据不同的洗涤需求选择合适的表面活性剂。
和分散能力。
界面张力仪法具有测量精度 高、适用范围广等优点，但 需要特殊仪器和操作技巧， 成本较高。
05
表面活性剂的合成与制备
硫酸化法
硫酸化法是一种常用的表面活性剂合成方法，通过将醇或酚 与硫酸反应，再经过中和、洗涤、干燥等步骤得到硫酸化物 。该方法具有反应条件温和、设备简单、产品性能稳定等优 点，广泛应用于工业生产。
02
表面活性剂在涂料中起到润湿 、分散和稳定的作用，有助于 颜料和填料的均匀分散，提高 涂料的遮盖力和附着力。
03
油漆与涂料中使用的表面活性 剂需要具有耐水、耐油和耐化 学腐蚀等性能，以确保涂层的 持久性和稳定性。
纺织工业
在纺织工业中，表面活性剂用于 处理纤维和织物，以提高其柔软
性、抗皱性和抗静电性能。
02
表面活性剂的种类与性质
阴离子型表面活性剂
总结词
测定表面张力的实验操作指南
测定表面张力的实验操作指南实验目的：测定液体的表面张力。
实验原理：表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力。
在液体表面，由于表面分子的自由度受到限制，分子受到的内力为向内收缩的趋势。
这种现象可以用表面张力来描述。
表面张力的测定可以通过测量液体在一定温度下液体表面凹陷或凸起的高度来进行。
根据杨氏方程，可以通过测量液体的凹陷或凸起高度来计算表面张力的数值。
实验器材：1. 试管：用于盛放液体的容器。
2. 量筒：用于测量液体的体积。
3. 针管：用于形成液体在试管内的凹陷或凸起。
4. 温度计：用于测量液体的温度。
5. 数码显微镜：用于测量凹陷或凸起的高度。
实验步骤：1. 准备工作：a. 所有器材清洗：将试管、量筒、针管等器材用去离子水进行清洗，确保无杂质干净。
b. 温度调整：将待测液体放置在恒温水浴中，使得液体温度稳定在实验所需温度。
2. 实验操作：a. 预备操作：用量筒准确地量取一定量的待测液体，并注入试管中。
b. 形成凹陷或凸起：将针管浸入试管中，先将其中的空气排出，然后再将针管插入待测液体，形成凹陷或凸起。
c. 测量凹陷或凸起的高度：使用数码显微镜，对凹陷或凸起的液面进行测量，并记录读数。
d. 温度控制：在每次测量前后，使用温度计对待测液体的温度进行测量，确保温度稳定。
3. 数据处理与计算：a. 计算表面张力：根据液体的凹陷或凸起高度数据，利用杨氏方程以及已知数据（液体密度、重力加速度等）计算表面张力。
b. 数据统计：对多次实验测得的数据进行平均，并计算测量误差。
实验注意事项：1. 液体选择：为了减小实验误差，最好选择具有较大的表面张力的液体进行实验。
2. 温度控制：确保待测液体在实验过程中温度保持稳定。
3. 器材清洗：要保证使用的器材干净，以避免干扰实验结果。
4. 液面读数：使用数码显微镜时，注意对液面的读数精度和准确性。
实验结果分析：根据实验测得的表面张力数值，可以得到不同液体表面分子间相互作用力的大小。
测定表面张力有几种方法？
测定表面张力有几种方法？测定表面张力有以下几种方法。
（1）表面张力法表面张力测定法适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定,无机离子的存在也不影响测定结果。
在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的加添，溶液的表面张力急剧下降，当到达临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止。
以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转变点相对应的浓度即为CMC。
假如在表面活性剂中或溶液中含有少量长链醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力—浓度对数曲线上的转变可能变得不明显,但显现一个低值（图2——15）。
这也是用以辨别表面活性剂纯度的方法之一。
（2）电导法本法仅适合于表面活性较强的离子表面活性剂CMC的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转变点即CMC。
溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏度大大下降。
（3）光散射法光线通过表面活性剂溶液时,假如溶液中有胶束粒子存在，则一部分光线将被胶束粒子所散射,因此测定散射光强度即浊度可反映溶液中表面活性剂胶束形成。
以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达CMC时，浊度将急剧上升，因此曲线转变点即为CMC。
利用光散射法还可测定胶束大小（水合直径），推想其缔合数等。
但测定时应注意环境的干净，避开灰尘的污染。
（4）染料法一些有机染料在被胶团增溶时。
其汲取光谱与未增溶时发生明显更改，例如频那氰醇溶液为紫红色，被表面活性剂增溶后成为蓝色。
所以只要在大于CMC的表面活性剂溶液中加入少量染料，然后定量加水稀释至颜色更改即可判定CMC值。
采纳滴定尽头察看法或分光光度法均可完成测定。
对于阴离子表面活性剂，常用的染料有频那氰醇、碱性蕊香红G；阳离子表面活性剂可用曙红或荧光黄；非离子表面活性剂可用频那氰醇、四碘荧光素、碘、苯并紫红4B等。
采纳染料法测定CMC可因染料的加入影响测定的精准明确性,尤其对CMC较小的表面活性剂的影响更大，另外，当表面活性剂中含有无机盐及醇时，测定结果也不甚精准。
中国石油大学华东-油田化学-表面活性剂的性能测定与评价实验报告
中国石油大学 油田化学 实验报告实验日期:成绩:班级: 学号:姓名: 教师:同组者:表面活性剂的性能测定与评价一、实验目的1.学会一种表面活性剂的表面张力的测定原理和方法，并掌握由表面张力计算临界胶束浓度（CMC ）的原理和方法，学习Gibbs 公式及其应用。
2.学会表面活性剂溶液与原油的油水界面张力的测定原理和方法，并掌握超低界面张力在三次采油中的作用原理。
二、实验原理表面活性剂分子是由具有亲水性的极性基团和具有憎水性的非极性基团所组成的有机化合物，当它们以低浓度存在于某一体系中时，可被吸附在该体系的表面上，采取极性基团向着水，非极性基团脱离水的表面定向，从而使表面自由能明显降低。
1.表面活性剂的表面张力及CMC 的测定单位表面具有的表面能叫表面张力。
在一定温度、压力下纯液体的表面张力是定值。
但在纯液体中加入溶质，表面张力就会发生变化。
若溶质使液体的表面张力升高，则溶质在表面相表面层的浓度小于在溶液相内部的浓度；若溶质使液体的表面张力降低，则溶质在溶液相表面层的浓度大于在溶液相内部的浓度。
溶质在溶液相表面的浓度和相内部的浓度不同的现象叫吸附。
在一定温度、压力下，溶质的表面吸附量与溶液的浓度、溶液的表面张力之间的关系，可用吉布斯（Gibbs ）吸附等温式表示：dcd RT c σ-=Γ（1）式中：Г——吸附量（mol/L ）c ——吸附质在溶液内部的浓度（mol/L ） σ——表面张力（N/m ）R ——通用气体常数（N ·m/K ·mol ） T ——绝对温度（K ）通过实验若能测出表面张力与溶质浓度的关系，则可作出σ-c 曲线，并在此曲线上任取若干个点作曲线的切线，这些曲线的斜率即为浓度对应的d σ/dc ，将此值代入公式（1）可求出在此浓度时的溶质吸附量。
表面活性剂的临界胶束浓度（CMC）是表面活性剂溶液非常重要的性质。
若使液体的表面扩大。
需对体系做功，增加单位面积时，对体系做的可逆功称为表面张力或表面自由能。
表面活性剂水溶液动态表面张力的测定及吸附动力学
表面活性剂水溶液动态表面张力的测定及吸附动力学一、实验目的1. 熟悉滴体积法测定溶液动态表面张力的方法2. 掌握从动态表面张力数据研究吸附动力学规律的一般方法二、实验原理处于吸附平衡状态的表面活性剂溶液，其本体相与表面层具有不同的组成。
现突然使表面迅速扩展，一部分本体溶液被迫进入表面层。
若表面面积增大的速率足够快，则在表面刚扩展时，表面层与体相有相同或相近的组成，但这不是平衡态。
随后会进行表面活性剂分子从本体相向表面层的扩散，经若干时间后到达新的吸附平衡状态，该过程称为松弛作用(relaxation). 对于发生正吸附的表面活性剂水溶液，松弛过程中溶液的表面张力随时间而降低，其系列数值称为动态表面张力(Dyn amic surface ten sio n) ，换言之，表面活性剂溶液的动态表面张力是指处在非平衡状态的表面在向平衡态趋近时其表面张力随时间而发生的变化。
这种表面张力随时间的变化由以下两个因素控制。
第一，在表面层与亚表面区( 表面下紧挨表面的一薄层本体相溶液)之间表面活性剂分子的交换；第二，在亚表面区与本体相之间通过扩散所进行的表面活性剂分子交换。
如果表面活性剂分子在表面层与亚表面区之间的交换比扩散要快得多(交换能瞬时完成) ，则在动态表面张力向其平衡值趋近的整个期间，表面层与亚表面区之间实际上是处在平衡状态。
在且仅在这种情况下，可以在表面层与亚表面区之间应用吉布斯(Gibbs) 吸附等温式将吸附量与表面张力通过一定的状态方程相联系。
此时吸附属扩散控制机理。
反之，若表面活性剂分子在表面层与亚表面区之间的交换比扩散要慢，则可以假设亚表面区与体相的组成相同。
在这种情况下，表面层在整个表面陈化过程中都不与亚表面区处于平衡态，吉布斯公式不能用。
此时吸附过程受表面层与亚表面区间分子的交换速度所控制，属迁移控制机理。
介于这两种极端情况之间的所有中间状态，由于表面层与亚表面区之间不是处于平衡状态，吉布斯公式也不能用，其吸附过程受各种动力学因素所制约。
表面张力的测定方法
表面张力的测定方法医药化工学院应用化学（化妆品方向）10（2）班阮怀金1015512260摘要：在没有外力的影响或影响不大时，液体总是趋向于成为球状，可见液体总是有自动收缩而减少表面积，从而降低表面自由能的趋势。
表面张力是表面活性剂的一项重要性质，也是表面活性剂水溶液的重要特性之一。
根据表面张力的大小，可确定表面活性剂的别的表面活性，也可以了解表面活性剂在界（表）面吸附过程中所起作用的机理，因此表面张力的测定很有必要【1】。
表面张力无法直接通过热力学微分关系式从状态方程导出，精确可靠的表面张力实验数据只能通过精密测量得到。
关键词：表面张力；滴重法；毛细管上升法；最大气泡压力法；差分最大气泡压力法；Wilhelmy 盘法；环法；滴外形法；振荡射流法；旋滴法；悬滴法一、测定方法液体表面张力的测定方法分静态法和动态法。
静态法【2-3】有毛细管上升法、DuNouy吊环法、Wilhelmy盘法、旋滴法、悬滴法、滴体积法、最大气泡压力法；动态法【4-5】有旋滴法、震荡射流法和悬滴法等。
其中毛细管上升法和最大气泡压力法不能用来测液-液界面张力。
Wilhelmy 盘法，最大气泡压力法，振荡射流法可以用来测定动态表面张力。
静态法测定表面张力1、滴重法【6】1.1、基本原理滴重法也叫做滴体积法，这种反分法比较精确而且简便。
其基本原理是：自一毛细管滴头滴下液体时，液滴的大小与液体的表面张力有关，即表面张力越大，滴下的液滴也越大，二者存在关系式：W=2πRγf (1)γ=W/(2πRf} (2)式中，W为液滴的重量；R为毛细管的滴头半径，其值的大小由测量仪器决定；f为校正系数。
一般实验室中测定液滴体积更为方便，因此式（2）又可写为：γ=(Vρg/R)×(1/2πf) (3)式中，V为液滴体积；ρ为液体的密度；f为校正因子。
对于特定的测量仪器和被测液体，R和ρ是固定的，在测量过程中，只要测出数滴液体的体积, 就可计算出该液体的表面张力。
表面活性剂对溶液表面张力影响的实验研究
表面活性剂对溶液表面张力影响的实验研究目录1 绪论........................................................................错误!未定义书签。
1.1选题依据及背景 (2)1.2 泡沫研究的进展 (5)1.3 泡沫的应用 (7)1.3.1 泡沫在日化食品中的应用 (7)1.3.2 泡沫灭火 (7)1.3.3 泡沫在油田中的应用 (7)1.3.4 泡沫分离 (8)2 表面张力理论基础 (12)2.1 表面张力的定义和产生机理 ............................错误!未定义书签。
2.2 表面张力的性质.................................................错误!未定义书签。
2.3表面张力的单位和方向................................................. 错误!未定义书签。
2.4临界胶束浓度.................................................................... 错误!未定义书签。
2.5表面张力的测定方法...................................................... 错误!未定义书签。
3 实验数据记录及分析..........................................错误!未定义书签。
3.1 表面张力的测定实验.........................................错误!未定义书签。
3.２实验数据记录及分析.......................................错误!未定义书签。
3.2.1 实验数据的记录................................................................. 错误!未定义书签。
表面张力测量CMC
China Cleaning Industry722014年第4期1. 前言临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称cmc）作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表征表面活性剂特性的重要指标之一。
临界胶束浓度决定表面活性剂的用量[1]。
因此，深入探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响，对于配方师具有实际应用价值。
分析表面活性剂的cmc的目的是弄清表面活性剂水溶液的物理性质cmc附近发生显著变化。
常用的cmc测定方法表面张力法探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响王宝仁（辽宁石化职业技术学院督导与质量评价中心，辽宁 锦州 121001）有表面张力法、染料增溶法、电导率法、光散射法等。
但是，不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同，导致采用不同方法所测得的cmc值也有所不同[1]。
本文采取表面张力法对非离子型表面活性剂的cmc进行了测定，探究了温度对表面活性剂cmc的影响。
2. 实验部分2.1 仪器及试剂FA1204B型电子天平（上海佑科【摘 要】 临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要性质。
本文用表面张力法测定了非离子型表面活性剂的临界胶束浓度。
结果表明，随着温度升高，非离子型表面活性剂的临界胶束浓度反而会降低。
对温度影响表面活性剂临界胶束浓度的机理进行了初步分析。
【关键词】表面活性剂；临界胶束浓度；吐温80；表面张力法；最大气泡法仪器仪表有限公司）：78-1型磁力加热搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司）；压力计（南京桑力电子设备厂）；恒温水浴槽。
吐温-80溶液（山梨醇聚氧乙烯酯）；所有试剂均为分析纯，水为二次去离子水。
2.2 表面张力法实验过程先用滴液漏斗、带有支管的玻璃管、烧杯、毛细管和数字式微压差测压计等，组装成如图1所示的最大气泡法装置。
应用与研究/Research & DevelopmentApril, 2014中国洗涤用品工业73将恒温水浴槽的温度分别设定为20℃、30℃、40℃、50℃，待温度恒定即开始实验。
表面张力测定与表面活性剂
压力差（或通过毛细管内加压，或通
过毛细管外减压），那么毛细管尖端
会有气泡产生，其最大压力即是按
Laplace方程所表示的弯曲液面上的
压力差：
pmax p
R pmax 2
2
R
γ = pmaxγ1 / p1
四、滴重法（滴体积法）
（4）、滴重法（滴体积法）
当液体顺毛细管往下流动
至顶端时逐渐聚集成为液滴
并长大，直至液滴的重量等
于（和大于）毛细管端的表
面张力之力时，液滴才会滴
落。
2 π R W
W W F
2 π Rf R
Vρg γ= F
R
五（5、）、毛毛细细管管法法
图4—8所示的弯月面的曲率半径r一般不等
于毛细管内径R，除非弯月面是半球面，即接
触角θ=0。那么在弯月面顶点O处应存在如下
平衡：
以（△p）0=O为顶点的液柱压强p0 2 g h
（当θ≈0时）则有：
2 π R cos (π R2 h) g
Rh 2 cos 2 a2 rh g g
γ ≈ 1 ΔρgRh 2
γ
≈1 2 c osθ
ΔρgRh
忽略了液柱顶端弯月面处冠状部分液体的重量，为此有如下修正公式：
γ
≈1
R Δρg(
+ h)R
23
§2.1.2 表面活性与表面活性剂
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
293 He(液)
0.308 2.5
正辛烷(液)
21.8
293 Xe(液)
18.6 163
影响表面张力的因素
表面张力是一种强度性质，纯液体的表面张力通 常是指液体与饱和了本身蒸气的空气而言。 影响表（界）面张力的因素主要有： ● 液体本身的性质有关外，还与共存的另一相的性质
溶液表面张力曲线的测定
实验溶液表面张力曲线的测定一实验目的：1.了解液体表面张力的性质，学会测定液体表面张力2. 了解表面活性剂的概念，测定表面活性剂溶液的表面张力曲线。
测量LAS、乙醇、NaCl的表面张力曲线，掌握表面活性物质与非表面活性物质表面张力曲线的特点。
二实验原理：表面张力：构成液体的分子在表面上所受到的力和本体内的不相同，本体内的分子受到的力是对称的，平衡的。
而表面的分子。
受本体内分子吸引而无反向的平衡力，也就是说，它受到拉入本体内的力，力图将表面积缩小，使这种不平衡的状态趋向平衡。
这种沿着液面的，使液体收缩的力叫做表面张力。
表面张力系数：想象在液面上划一条直线，表面张力就表现为直线两旁的液膜以一定的拉力相互作用。
拉力f存在于表面层，方向恒与直线垂直，大小与直线的长度L成正比，即f=αL。
式中α称为表面张力系数，它等于沿液面作用在分界线单位长度上的表面张力，其单位为N/m。
它的大小与液体的性质有关。
测量液体的表面张力系数有多种方法，铂金环法是测量液体表面张力系数常用的方法之一。
该方法的特点是测量方法直观，概念清楚。
图1 铂金环法测定表面张力示意图铂金环发的测量方法为：（1）将铂金环轻轻浸入液体内（2）大约在5-6 mm 左右随后将铂金环缓慢向上提升，即液面相对而言下降，使得铂金环下面形成一个液柱。
最终于铂金环分离。
铂金环法就是去感测一个最高值，而这个最高值形成于铂金环与液体样品将分而未离时。
这个最高值转化为表面张力值的精度取决于液体的物理性质。
常见液体中，水的表面张力系数是最大的，常温下约0.072 N/m。
实验发现，在水中加入一些物质时，水的表面张力显著降低。
我们把加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质叫做表面活性剂。
表面活性剂溶液的许多物理化学性质随着胶束的形成而发生突变，因此临界近胶束浓度（cmc）是表面活性剂表面活性的重要量度之一。
测定cmc，掌握影响cmc的因素对于深入研究表面活性剂的物理化学性质是十分重要的。
表面张力测定与表面活性剂
苯(液)
28.88
293 Fe(固)
1880 1808
丙酮(液)
23.7
293 Hg(液)
485 293
正辛醇(液／水) 8.5
293 NaCl(固) 227 298
正辛酮(液)
27.5
293 KCl(固)
110 00 298
正己烷(液)
18.4
表面张力
从力的角度：作用于表面单位长度边缘 的力；
从能量角度：单位表面的表面自由能
某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力
物质
/(10-3 T/K 物质
/(10-3 T/K
N·m-1)
N·m-1)
水(液)
72.75
293 W(固)
2900 2000
乙醇(液)
22.75
293 Fe(固)
2150 1673
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增 加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大， 表面活性也愈大。
非表面活性物质
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表 面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分 子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于 在本体的浓度。
如果要增加单位表面积，所作的功中还必须 包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升 高。
表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，
可以从
: c曲线中直接看出。
Traube 规则
甲酸
Traube研究发现， 65
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
第三章表面张力及表面活性剂在界面上的吸附
nBs A
单位面积表面层实际所含溶质的摩尔数
上标s表示表面(surface)，令A为溶剂，B为溶质。
定义：
B
nBs
nBl n lA
A
n
s A
Is called (relative) surface excess or
amount of surface adsorption (表面超额或表面吸附量)
l
F ST 2l
F
ST :
2l
Surface tension of water drop
3.1.1表面张力(Surface Tension)
在两相界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表 面的单位线段上，指向使表面紧缩的方向并与表面 相切。
作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 表 示，单位是N·m-1。
=P0-Ps
3.2弯曲液面下的附加压力
Young and Laplace Equation ：
ps
1 R1
1 R2
R1,R2是弯曲面的曲率半径。
ps
2
R
若是球面， R1＝R2＝Ｒ
A (x dx)(y dy) xy
xdy ydx
Work (xdy ydx)
Work Pxydz
1. d / dc 0
非表面活性物质
1
如无机盐、不挥发 酸碱以及蔗糖、
甘露醇等多羟基 2
有机物的水溶液
3
2. d / dc 0
表面活性物质
0
c2
3. 表面活性剂：具有两亲性
短链脂肪酸、醇、醛 质能明显降低水的表面张力的 有机化合物。
3.4.1表面过剩和吉布斯等温吸附式
The Gibbs adsorption equation, in its most general form,
药剂学实验：实验一 表面活性剂临界胶束浓度的测定
实验一表面活性剂临界胶束浓度的测定一、实验目的掌握电导法和表面张力法测定表面活性剂溶液的临界胶束浓度CMC的原理和方法。
二、实验原理（扫描）具有明显“两亲”性质的分子，即含有亲油的足够长的(大于10-12个碳原子)烃基，又含有亲水的极性基团(通常是离子化的)，由这一类分子组成的物质称为表面活性剂，如肥皂和各种合成洗涤剂等，表面活性剂分子都是由极性部分和非极性部分组成的，若按离子的类型分类，可分为三大类:①阴离子型表面活性剂，如羧酸盐(肥皂)，烷基硫酸盐(十二烷基硫酸钠)，烷基磺酸盐(十二烷基苯磺酸钠)等；②阳离子型表面活性剂，主要是胺盐，如十二烷基二甲基叔胺和十二烷基二甲基氯化胺；③非离子型表面活性剂，如聚氧乙烯类。
表面活性剂进入水中，在低浓度时呈分子状态，并且三三两两地把亲油基团靠拢而分散在水中。
当溶液浓度加大到一定程度时，许多表面活性物质的分子立刻结合成很大的集团，形成“胶束”。
表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration），简称CMC。
临界胶束浓度是表面活性剂的重要物理性质。
当表面活性剂溶液达到临界胶束浓度后，不仅表面张力不再下降，还有很多和表面活性剂单个分子相关的性质也发生了明显的改变。
如右图所示，溶液的电导率，渗透压，蒸气压，光学性质，去污能力及增溶能力等随浓度的变化关系曲线都有一个明显的转折点。
通过测定表面活性剂这些物理性质的变化，可以测定CMC。
本实验是采用两种方法，即电导法和表面张力法测定阴离子表面活性剂的临界胶束浓度。
电导法原则上讲仅对离子型表面活性剂使用。
对于离子型表面活性剂溶液，当溶液浓度很稀时，电导的变化规律也和强电解质一样；但当溶液浓度达到CMC时，随着胶束的生成，电导率发生改变，摩尔电导率急剧下降，这样从电导率（κ）对浓度（C）曲线或摩尔电导率（Λm）-C曲线上的转折点可方便地求出CMC。
同理，由表面张力与浓度（σ-c）曲线图所示，开始时σ随浓度增加而迅速下降，之后变化缓慢甚至有所上升，由曲线上的转折点可方便地求出CMC。
实验六SDS实验报告
实验六SDS实验报告1. 实验目的本实验旨在通过测定表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的临界胶束浓度和表面张力，探究SDS在水溶液中的表面活性行为，并了解其对化学反应的影响。
2. 实验器材与试剂- 器材：电子天平、试剂瓶、磁力搅拌器、扩散管、毛细管- 试剂：SDS、高纯水、乙醇3. 实验原理SDS是一种阴离子表面活性剂，可降低液体表面的表面张力。
在水溶液中，SDS分子会聚合形成胶束，当胶束的浓度达到一定程度时，称为临界胶束浓度（CMC）。
4. 实验步骤4.1 测定临界胶束浓度（CMC）4.1.1 预处理检测毛细管- 用高纯水冲洗毛细管，确保其内外无气泡。
- 用乙醇洗净毛细管，提高其润湿性能。
4.1.2 制备一系列浓度的SDS溶液- 分别称取不同质量的SDS，溶解于一定体积的高纯水中，得到不同浓度的SDS溶液。
4.1.3 填充扩散管- 将预处理好的毛细管插入扩散管中，通过磁力搅拌器搅拌，保持溶液的均匀性。
- 用一定质量的SDS溶液填充扩散管。
4.1.4 扩散实验- 在一个固定温度下，记录SDS溶液从毛细管开始扩散到溶液终点的时间。
- 重复实验，取平均值。
4.1.5 绘制扩散时间与SDS浓度的曲线- 将浓度作为横坐标，扩散时间作为纵坐标。
- 根据曲线的拐点，确定临界胶束浓度。
4.2 测定表面张力4.2.1 准备SDS溶液- 用高纯水配制一定浓度的SDS溶液。
4.2.2 表面张力计测定- 将表面张力计的叶片浸入SDS溶液中。
- 阅读并记录表面张力计上的数值。
5. 实验结果与分析5.1 CMC的确定- 根据实验数据，绘制SDS浓度与扩散时间的曲线。
- 通过拐点的位置确定CMC的值。
5.2 表面张力的测定- 通过实验测得的表面张力值，分析SDS溶液的表面活性。
6. 结论- 经过实验测定，确定了SDS的临界胶束浓度。
- 测定了SDS溶液的表面张力，了解了SDS在溶液中的表面活性行为。
7. 实验中的注意事项- 实验过程中应注意安全，避免有害物质的接触。
表面张力测量CMC
China Cleaning Industry722014年第4期1. 前言临界胶束浓度（critical micelle concentration，简称cmc）作为表面活性剂的表面活性的一种量度，是表征表面活性剂特性的重要指标之一。
临界胶束浓度决定表面活性剂的用量[1]。
因此，深入探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响，对于配方师具有实际应用价值。
分析表面活性剂的cmc的目的是弄清表面活性剂水溶液的物理性质cmc附近发生显著变化。
常用的cmc测定方法表面张力法探究温度对表面活性剂临界胶束浓度的影响王宝仁（辽宁石化职业技术学院督导与质量评价中心，辽宁 锦州 121001）有表面张力法、染料增溶法、电导率法、光散射法等。
但是，不同理化性质对表面活性剂总浓度变化的响应范围和灵敏度不同，导致采用不同方法所测得的cmc值也有所不同[1]。
本文采取表面张力法对非离子型表面活性剂的cmc进行了测定，探究了温度对表面活性剂cmc的影响。
2. 实验部分2.1 仪器及试剂FA1204B型电子天平（上海佑科【摘 要】 临界胶束浓度是表面活性剂的一个重要性质。
本文用表面张力法测定了非离子型表面活性剂的临界胶束浓度。
结果表明，随着温度升高，非离子型表面活性剂的临界胶束浓度反而会降低。
对温度影响表面活性剂临界胶束浓度的机理进行了初步分析。
【关键词】表面活性剂；临界胶束浓度；吐温80；表面张力法；最大气泡法仪器仪表有限公司）：78-1型磁力加热搅拌器（金坛市华峰仪器有限公司）；压力计（南京桑力电子设备厂）；恒温水浴槽。
吐温-80溶液（山梨醇聚氧乙烯酯）；所有试剂均为分析纯，水为二次去离子水。
2.2 表面张力法实验过程先用滴液漏斗、带有支管的玻璃管、烧杯、毛细管和数字式微压差测压计等，组装成如图1所示的最大气泡法装置。
应用与研究/Research & DevelopmentApril, 2014中国洗涤用品工业73将恒温水浴槽的温度分别设定为20℃、30℃、40℃、50℃，待温度恒定即开始实验。
植物表面张力
植物表面张力不同植物叶片临界表面张力值及与表面活性剂的关系什么是表面张力？与表面活性剂有什么关系？在自然界和日常生活中，液体的表面张力常会引起各种各样有趣的现象。
从物理的角度来看，物质的表面与其内部的分子或原子的受力状态是差别很大的。
例如，液体内部的一个分子在其四面八方都受到它相邻分子的作用力，但是这些力是可以相互抵消的，因而这个分子的整体受力是平衡的。
但是对处于液体表面上的分子而言，它们在一侧受到空气的作用力，在另一侧则受到液体内部分子的作用力，这两个力一般不相等，因而整个液体表面会发生变形。
液体的表面分子由于发生变形而产生一种张紧的拉力，称为表面张力。
因此液体的表面就具有一种不同于体内的能量，称之为表面能。
这些液体表面分子组成了一层薄膜，由于表面张力的作用，这层薄膜会产生绷紧的趋势，这种趋势会使薄膜的表面积或者表面能尽可能地减小。
正是由于表面张力会尽可能地使液滴的表面积减小，所以我们会观察到露珠的形状更接近于球形。
这是因为在质量一定的情况下，球在所有几何体中的表面积最小。
因此看到露珠的美丽璀璨，大诗人白居易就情不自禁地发出了“露似珍珠月似弓”的咏吟。
表面张力是液体表面任意二相邻部分之间垂直于它们的单位长度分界线相互作用的拉力。
表面张力的形成同处在液体表面薄层内的分子的特殊受力状态密切相关。
表面张力的存在形成了一系列日常生活中可以观察到的特殊现象。
例如：截面非常小的细管内的毛细现象、肥皂泡现象、液体与固体之间的浸润与非浸润现象等。
在室温（20℃左右）下，大部分液体的表面张力在20〜40达因/厘米范围以内，但也有大于此数的，如水的表面张力为72达因/厘米；表面张力中一般都会有接触角这个概念，那么农药产品在喷洒在作物或者杂草上分布，评价一个产品的润湿效果，接触角是个重要的评价因素。
不同植物叶片临界表面张力值茄子、丝瓜、菜豆、菠菜、大豆、棉花等作物叶面蜡质层少，叶片临界表面张力值较高，而且叶面宽阔，有利于喷施液的润湿，可以选用表面活性稍低的表面活性剂，以降低成本，并可减少烧叶现象的发生。
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某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力
物质
/(10-3 T/K 物质
/(10-3 T/K
N·m-1)
N·m-1)
水(液)
72.75
293 W(固)
2900 2000
乙醇(液)
22.75
293 Fe(固)
2150 1673
苯(液)
28.88
293 Fe(固)
1880 1808
界面吸附及定向排列
当溶液浓度较稀，吸附量不大时，表面活性剂分子在表面 层有较大的活动范围，它们的排列不那么整齐，但其憎水 基团仍然倾向于逸出水面。
界面吸附及定向排列
当达到饱和吸附时，表面活性剂分子在水溶液紧密而 有规则地定向排列着，水的表面就像覆盖一层薄的表 面膜，称之为单分子膜（monomolecular film）。
0.54
§2.1.3 表面活性剂的结构特点
表面活性剂的两亲结构
从分子结构观点看，表面活性剂的分子中都有一个 共同的特点，即含有亲水的极性基团和憎水的非极 性基团。如：两亲分子（硬脂酸）
H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 C C C CC C C
H2
O
CC
C C C C C C C C C OH H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2 H2
个表面张力，即：
（当θ≈0时）则有：
2 π R cos (π R2 h) g
Rh 2 cos 2 a2 rh g g
γ ≈ 1 ΔρgRh 2
γ
≈1 2 c osθ
ΔρgRh
忽略了液柱顶端弯月面处冠状部分液体的重量，为此有如下修正公式：
γ
≈1
R Δρg(
表面张力测定方法
滴重法：精确简便 毛细管上升法：精确度高，最常用 环法 吊片法 最大气泡压力法 滴外形法：表面吸附速率很慢的溶液
第二节 表面张力的测定
（1） 威廉米（Wilhelmy）板法（吊片法）
W 2(l l) cos
W 2l
（2）、 Du Nouy环法 从原理上讲是用环圈取代了板法中的吊片。
C
肥皂、长链烷基苯磺酸钠等
(表面活性剂）
浓度
在一定的温度下，纯液体的表面张力有一 定值，且表面层的组成与内部的相同；但 加入溶质后，表面张力会发生变化，且溶 液表面层的浓度不同于其内部浓度。
表面活性物质
能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面 活性物质。
这种物质通常含有亲水的极性基团和憎水的 非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水 中，憎水基团企图离开水而指向空气，在界面定 向排列。
+
h)R
2
3
§2.1.2 表面活性与表面活性剂
第1类（曲线A）：溶液表面张力
随浓度增加而缓慢升高，大 致呈直线关系，如：无机酸、
A
碱、盐等
第2类（曲线B）：溶液表面张力
随浓度增加而逐渐降低，如：
有机酸、醇、醛等
σ B
第3类（曲线C）：溶液表面张力
浓度很低时急剧下降，很快
达到最低点，此后溶液表面
张力随浓度变化很小，例如
面张力之力时，液滴才会滴
落。
2 π R W
W W F
2 π Rf R
Vρg γ= F
R
五（5、）、毛毛细细管管法法
图4—8所示的弯月面的曲率半径r一般不等
于毛细管内径R，除非弯月面是半球面，即接
触角θ=0。那么在弯月面顶点O处应存在如下
平衡：
以（△p）0=O为顶点的液柱压强p0 2 g h
丙酮(液)
23.7
293 Hg(液)
485 293
正辛醇(液／水) 8.5
293 NaCl(固) 227 298
正辛酮(液)
27.5
293 KCl(固)
110 298
正己烷(液／水) 51.1
293 MgO(固) 1200 298
正己烷(液)
18.4
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
会有气泡产生，其最大压力即是按
Laplace方程所表示的弯曲液面上的
压力差：
pmax p
pmax
R 2
2
R
γ = pmaxγ1 / p1
四、滴重法（滴体积法）
（4）、滴重法（滴体积法）
当液体顺毛细管往下流动 至顶端时逐渐聚集成为液滴 并长大，直至液滴的重量等 于（和大于）毛细管端的表
表面活性剂浓度变化和表面活性剂活动 情况的关系
293 He(液)
0.308 2.5
正辛烷(液)
21.8
293 Xe(液)
பைடு நூலகம்
18.6 163
影响表面张力的因素
表面张力是一种强度性质，纯液体的表面张力通 常是指液体与饱和了本身蒸气的空气而言。 影响表（界）面张力的因素主要有： ● 液体本身的性质有关外，还与共存的另一相的性质
有关； ● 温度：温度增加，表面张力降低。 ● 压力：压力增加，表面张力降低。
W 2 π R 2 π R 2 π R 2 π(R 2r)
W 4 π R W F
4πR
式中F为修正因子
三（3、）、最最大大气气泡泡压力压法力法
将内半径为R的毛细管与待测液面
刚刚接触，然后让毛细管内外有一个
压力差（或通过毛细管内加压，或通
过毛细管外减压），那么毛细管尖端
表面活性物质的浓度对溶液表面张力的影响，
可以从
c曲线中直接看出。
Traube 规则
甲酸
Traube研究发现，
同一种溶质在低浓度时
65
表面张力的降低与浓度
乙酸
成正比
50
丙酸
不同的酸在相同的
浓度时，每增加一个
CH2，其表面张力降低
35
效应平均可增加约3.2倍
丁酸
戊酸
0.18
0.36
c /(mol dm3)
表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增 加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大， 表面活性也愈大。
非表面活性物质
能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表 面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有水合作用，趋向于把水分 子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于 在本体的浓度。
如果要增加单位表面积，所作的功中还必须 包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升 高。
r
rh 2 a2 g
1 g r h
2
图4-8毛细现象示意图
式中a2称为毛细管常数。由第三式可知，只要测出毛细上升高度h,及曲率半
径r，就可以准确地计算值，然而b是不容易测知的。
从另一个角度分析毛细上升，那就是与弯月面相切的
向上的表面张力将液体拉升一个高度h以液体重力平衡这