溶液的表面张力
2_溶液的表面张力与表面吸附
加入无机盐可明显增加离子型表面活性剂的吸附量，这 是因为更多的反离子进入吸附层，削弱了表面活性离子 间的电斥力，使其排列更紧密。对非离子型表面活性剂， 加入无机盐时对吸附量没多大影响。
表面活性剂分子截面积小的饱和吸附量较大。表面活性 剂分子截面积有的取决于亲水基，有的取决于疏水基。 不过，大多是水合亲水基的截面积起决定作用。
疏水基大小起决定作用的情况往往是疏水基具有支链。 显然，亲水基相同时，疏水基带支链的表面活性剂，其 饱和吸附量一般小于直链的。此外，碳氧链为疏水基的 表面活性剂饱和吸附量常小于相应的碳氢链的。
溶液的表面张力 和表面吸附
2.1 溶液的表面张 力
2.1.1 水溶液表面张力的三种类型
(1)第1类曲线 这类曲线是溶液的表面
张力随溶液浓度的增加 而略有上升。
0 kc
γ、γ0分别表示溶液 和纯水的表面张力； c表示溶液本体的浓 度；k为系数。
表面吸附：表面浓度与本体浓度不同称为表 面吸附。
表面活性物质之所以具有降低水的表面张力 的能力，这与它们的物质结构有关。
其共同特征是两亲性：
一端为亲水性基团，如-COO-、-OH、-SO3H等； 另一端为亲油性基团(又称为疏水基团，或憎水基
团)，如有机物的碳氢链。例如硬脂酸钠 C17H35COONa，其中“C17H35-”为亲油基团， “-COONa”为亲水基团；
表面浓度小于本体浓度称为负吸附； 表面浓度大于本体浓度称为正吸附。
2.1.1水溶液表面张力的三种类型
(2)第Ⅱ类曲线 这类溶质的加入会使水
溶液表面张力(3篇)
第1篇摘要：表面张力是溶液中一种重要的物理现象，它对溶液的蒸发、渗透、吸附等过程有着重要的影响。
本文将介绍溶液表面张力的基本概念、影响因素、作用机理以及在实际应用中的重要性，并对表面张力的研究现状和未来发展趋势进行探讨。
一、引言溶液表面张力是指溶液表面分子受到内部分子吸引力的作用，使得表面分子间距缩小，表面分子间作用力增强，从而在溶液表面形成一层紧绷的膜。
表面张力是溶液的一种基本性质，它对溶液的蒸发、渗透、吸附等过程有着重要的影响。
本文将对溶液表面张力进行详细介绍。
二、溶液表面张力的基本概念1. 表面张力的定义表面张力是指单位长度表面所受到的拉力。
其表达式为：T = F/L，其中T为表面张力，F为拉力，L为长度。
2. 表面张力的单位表面张力的单位为N/m（牛顿/米）。
三、溶液表面张力的影响因素1. 分子间作用力溶液表面张力的大小与分子间作用力密切相关。
分子间作用力越强，表面张力越大。
分子间作用力主要包括范德华力、氢键和离子键等。
2. 温度温度对溶液表面张力有显著影响。
随着温度的升高，溶液表面张力逐渐减小。
这是因为温度升高，分子热运动加剧，分子间作用力减弱，导致表面张力降低。
3. 溶质浓度溶质浓度对溶液表面张力也有一定影响。
溶质浓度越高，表面张力越大。
这是因为溶质分子在溶液表面会占据一部分空间，从而使得表面分子间距减小，表面张力增大。
4. 表面活性剂表面活性剂具有降低溶液表面张力的作用。
这是因为表面活性剂分子具有亲水基和疏水基，能够改变溶液表面分子的排列，降低表面张力。
四、溶液表面张力的作用机理1. 蒸发溶液表面张力使得溶液表面形成一层紧绷的膜，从而阻碍溶液分子的蒸发。
表面张力越大，蒸发速率越慢。
2. 渗透溶液表面张力影响溶液的渗透过程。
表面张力越大，渗透速率越慢。
3. 吸附溶液表面张力影响溶液分子的吸附过程。
表面张力越大，吸附速率越慢。
五、溶液表面张力在实际应用中的重要性1. 洗涤剂洗涤剂中的表面活性剂具有降低溶液表面张力的作用，从而提高洗涤效果。
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。
溶液表面张力测定实验报告
溶液表面张力测定实验报告溶液表面张力测定实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面上所产生的一种现象，它使得液体表面呈现出收缩的趋势。
溶液表面张力的测定对于理解液体的性质以及液体与其他物质的相互作用具有重要意义。
本实验旨在通过测定溶液的表面张力，探究溶液的特性及其与其他物质的相互作用。
实验目的：1. 了解溶液表面张力的概念和测定方法。
2. 探究不同浓度的溶液对表面张力的影响。
3. 研究溶液与其他物质（如表面活性剂）的相互作用。
实验原理：表面张力可以通过测量液滴的形状来间接测定。
当液滴悬挂在毛细管或玻璃管的末端时，液滴的形状受到两种力的影响：表面张力和重力。
根据Young-Laplace方程，可以得到表面张力与液滴半径和液滴悬挂高度之间的关系。
通过测量液滴的半径和悬挂高度，可以计算出溶液的表面张力。
实验步骤：1. 准备一根干净的玻璃管，并在一端封闭。
2. 将待测溶液注入玻璃管中，并将另一端浸入溶液中，使液滴悬挂在玻璃管末端。
3. 使用显微镜观察液滴的形状，并测量液滴的半径和悬挂高度。
4. 重复以上步骤，测量不同浓度的溶液的表面张力。
实验结果与分析：根据实验测量数据，我们可以计算出不同浓度溶液的表面张力。
通过对比不同溶液的表面张力值，我们可以发现溶液浓度对表面张力的影响。
一般来说，随着溶液浓度的增加，表面张力会减小。
这是因为溶质的存在会降低溶剂分子之间的相互作用力，从而降低表面张力。
此外，我们还可以研究溶液与其他物质的相互作用。
例如，可以将表面活性剂加入溶液中，观察其对表面张力的影响。
表面活性剂能够在液体表面形成一层分子膜，降低液体表面的张力。
因此，加入表面活性剂后，溶液的表面张力会显著降低。
实验结论：通过本实验，我们了解了溶液表面张力的概念和测定方法。
我们发现溶液浓度对表面张力有一定的影响，浓度越高，表面张力越小。
此外，我们还研究了溶液与表面活性剂的相互作用，发现表面活性剂能够显著降低溶液的表面张力。
第2章 溶液的表面张力和表面吸附
来描述：
γ0 −γ c / cΘ = b ln( + 1) γ0 a
3.第Ⅲ类曲线
加入少量的溶 质就能显著降 低水的表面张 力，曲线很快 趋于水平线。 有时在水平线 的转折处出现 是小值。
γ = γ 0 −γ 0bln(c + a) +γ 0blna = γ 0 '−γ 0bln( + a) c
σ /(10 −3 N ⋅ m −1 )
2.表面活性物质和表面活性剂
表面活性 物质
能使水的表面张力降低的物质。 能使水的表面张力降低的物质。 如第Ⅱ类和第Ⅲ 如第Ⅱ类和第Ⅲ类物质
表面 活性
表面活性 剂
在低浓度下就能显著降低水的表面张 力的物质。 力的物质。 即上述第Ⅲ 即上述第Ⅲ类物质
表面非活 性物质
使水的表面张力增加的物质， 使水的表面张力增加的物质， 如上述第Ⅰ种物质。 如上述第Ⅰ种物质。
四、动表面张力
静表面张力
前面所述的表面吸附是表面吸附与溶液本体处理平衡 状态，没考虑吸附速率问题。 状态，没考虑吸附速率问题。吸附平衡时的表面张力 称为静表面张力 静表面张力。 称为静表面张力。
动表面张力
在处理实际问题时，往往要考虑动表面张力。 在处理实际问题时，往往要考虑动表面张力。在未达 动表面张力。 吸附平衡前的表面张力称为动表面张力 吸附平衡前的表面张力称为动表面张力。
溶质扩散进入次表面层
溶液表面 吸附 过程
进入吸附层 取代原有分子 脱水并定向排列
3.动表面张力的测定方法1秒之间的动表面张力 适用于秒以下至10微秒间的动表面张力 可适用于毫秒级的动表面张力的测定
吊片法 滴重法
最大气泡 压力法 振荡射流法
二、吉布斯吸附公式
溶液表面张力的测定的实验报告
溶液表面张力的测定的实验报告摘要：本实验通过测定溶液的表面张力来了解溶液的性质和分子间相互作用力。
实验采用了产生泡沫的方法来测定表面张力，并利用浓度变化方法来研究溶液浓度对表面张力的影响。
实验结果表明，溶液的表面张力与溶液浓度呈负相关关系。
引言：溶液表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力所产生的张力。
表面张力的大小取决于液体的性质以及其中溶解物的种类和浓度。
表面张力的测定对于研究溶液的性质和分子间相互作用力具有重要意义。
实验方法：1. 实验仪器和试剂本实验使用的仪器有：玻璃管、注射器、容量瓶、计时器等。
试剂有：水、不同浓度的溶液等。
2. 实验步骤（1）制备不同浓度的溶液：分别取一定量的溶质，加入不同体积的溶剂中，摇匀得到不同浓度的溶液。
（2）产生泡沫：将玻璃管的一端浸入溶液中，用注射器吸取一些溶液，再将玻璃管的另一端封住，并快速取出。
（3）计时：在实验开始后，用计时器计时，记录泡沫保持完整的时间。
（4）重复实验：重复以上步骤，记录多组数据。
实验结果与分析：根据实验数据计算出不同浓度溶液的表面张力，并绘制表面张力与浓度的关系曲线。
实验结果显示，随着溶液浓度的增加，表面张力逐渐降低。
这说明溶液浓度的增加可以降低溶液的表面张力。
结论：通过本实验的测定，我们得出了溶液表面张力与溶液浓度呈负相关的结论。
这一结论对于研究溶液的性质和分子间相互作用力有着重要的意义。
讨论与展望：本实验采用了产生泡沫的方法来测定溶液的表面张力，并通过浓度变化方法研究了溶液浓度对表面张力的影响。
然而，本实验只考虑了溶液浓度对表面张力的影响，还可以进一步研究其他因素对表面张力的影响，如温度、压力等。
此外，本实验只使用了一种溶质，可以尝试使用不同的溶质进行实验，比较它们对表面张力的影响。
结语：通过本实验，我们了解了溶液表面张力的测定方法，并得出了溶液表面张力与溶液浓度呈负相关的结论。
这一实验为进一步研究溶液性质和分子间相互作用力提供了基础。
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。
2溶液的表面张力与表面吸附
✓ 其他因素相同时，非离子型的表面活性剂的饱和吸附量大于离子型的。这是因为吸附在表面上的 表面活性离子带相同电荷，彼此存在电斥力，使其吸附层较为疏松。
3.39
9.82
31.4
93.1
❖ 当溶液浓度很稀时，
，
❖
(2-3)
❖ 即γ-c为直线关系，斜率为
。
,式c(2-c2)可改写为a lnc 1 c c
a a
0
0b c
a c
0b
ac
2.1.1水溶液表面张力的三种类型
❖ (3)第Ⅲ类曲线 ❖ 加入少量的溶质就能显著地降低水的表面张力。
在很小的浓度范围内，溶液的表面张力急剧下降， 然后γ-c曲线很快趋于水平线，即再增加溶液的 浓度，溶液的表面张力变化不大。
性物质分子处境稳定，另一方面也降低了两相交界处的表面能。
2.5 饱和吸附量
❖ 表面活性剂的饱和吸附量反映其表面吸附的能力。从饱和吸附量数据可得出下列经验规律。 ✓ 表面活性剂分子截面积小的饱和吸附量较大。表面活性剂分子截面积有的取决于亲水基，有的取 决于疏水基。不过，大多是水合亲水基的截面积起决定作用。
2.2.2吉布斯吸附公式
❖ 对两组分体系，式(2-10)为
❖
或
dΓ d ❖
这就是吉布斯相对吸附等温式，也称为吉布斯吸附公式或吉布斯吸(1附)定理。
Γ (1)
2
2
2
LT
❖ 吉布斯吸附公式可见： ❖ 若溶质的
d
dc
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实验目的：测定溶液的表面张力，探究不同条件对溶液表面张力的影响。
实验原理：表面张力是指液体表面上分子之间的相互吸引力导致的液面收缩的能力。
表面张力大小取决于液体种类、温度等条件。
实验中通过观察液面收缩高度来测定溶液的表面张力。
实验步骤：1.制备不同浓度的溶液，如0.1mol/L、0.05mol/L、0.01mol/L等。
2.将滴管浸入溶液中，利用毛细现象让溶液上升到滴管口的一定高度。
3.将滴管从溶液中取出，记录溶液表面与滴管口之间的距离。
4.重复以上步骤三次，取平均值。
5.重复以上步骤，在不同温度下测定表面张力。
实验数据：浓度0.1mol/L，室温25℃，液面高度差：0.8mm，0.7mm，0.9mm，平均值为0.8mm。
浓度0.05mol/L，室温25℃，液面高度差：0.5mm，0.6mm，0.4mm，平均值为0.5mm。
浓度0.01mol/L，室温25℃，液面高度差：0.2mm，0.3mm，0.2mm，平均值为0.2mm。
不同温度下的测定数据见下表：温度/℃浓度0.1mol/L 浓度0.05mol/L 浓度0.01mol/L20 1.0mm 0.6mm 0.3mm25 0.8mm 0.5mm 0.2mm30 0.6mm 0.4mm 0.1mm实验结果分析：通过上述数据可以得出以下结论：1.溶液浓度越大，表面张力越大。
2.温度升高，表面张力降低。
3.在浓度相同的情况下，随着温度升高，表面张力降低的速度越快。
实验结论：表面张力是液体表面分子间相互吸引力导致的液面收缩能力。
表面张力大小受到多种因素的影响，如液体种类、浓度、温度等。
通过实验可以得出结论，溶液浓度越大表面张力越大，温度升高表面张力降低。
另外，在相同浓度的情况下，随着温度升高，表面张力降低的速度越快。
溶液表面张力的测定
溶液表面张力的测定2篇溶液表面张力的测定（一）溶液表面张力是指溶液分子表面与空气之间相互作用的力量，它决定了溶液的表面活性和液滴的形状。
测定溶液表面张力的方法有很多种，下面介绍两种常用的方法。
第一种方法是通过测定液滴的形成与脱落来确定溶液的表面张力。
首先，将待测溶液注入一支细玻璃管，然后将玻璃管封住一端，形成一个液滴。
将液滴悬挂在一支细玻璃管的口部，在注射器的作用下，逐渐减小外界下拉力的大小，当拉力减小到一定程度时，液滴会从玻璃管口部脱落。
通过测量拉力减小的大小以及液滴脱落的时间，可以计算出溶液的表面张力。
第二种方法是通过测定表面活性剂的背压差来确定溶液的表面张力。
表面活性剂能够降低液体与气体之间的表面张力，当表面活性剂存在于溶液中时，其背压会发生变化。
通过测量溶液在不同表面活性剂浓度下的背压差，可以计算出溶液的表面张力。
以上两种方法都有各自的优缺点。
第一种方法简单易行，但由于液滴形成与脱落时间的测量存在一定误差，可能会影响测定结果的准确性。
第二种方法相对较准确，但需要复杂的仪器设备和数据处理方法，操作难度较大。
溶液表面张力的测定（二）除了上述介绍的两种常用的方法外，还有一种称为测定溶液表面张力的最大持续重量的方法。
该方法利用张力的重要特性：液体表面张力越大，液表面上能负载的最大质量也就越大。
具体步骤如下：首先，准备一个长而细的玻璃管，管内注入待测溶液，然后将管封住一端，形成一个长液柱。
然后，将液柱的另一端固定在一支水平的金属丝上。
接着，逐渐挂载负重砝码在液柱上，直到液柱断裂为止。
断裂时所挂载的质量即为液柱所能负载的最大质量，通过对液柱的几何参数和质量进行测量和计算，可以得到溶液的表面张力。
这种方法的优点是测定结果的准确性高，且不受液滴形成与脱落时间的影响。
但缺点是需要精确测量液柱的几何参数，并且操作相对较为复杂。
综上所述，测定溶液表面张力的方法有多种，每种方法都有各自的优缺点。
实际应用中，可以根据具体情况选择最适合的方法进行测定。
溶液表面张力的测定的实验报告
溶液表面张力的测定的实验报告实验名称：溶液表面张力的测定实验目的：通过测定不同浓度的溶液的表面张力，了解溶液的表面特性，并探究溶液表面张力与浓度的关系。
实验原理：溶液的表面张力是指溶液表面处存在的一个水分子间作用力，它使得溶液表面能够抵抗外界对其拉伸的力。
表面张力决定了溶液表面的特性，即表面是否光滑，或者是否形成水塘，还决定了液滴形成和液体吸附在固体表面的能力。
本实验通过测定不同浓度的溶液的表面张力，探究其与浓度的关系。
实验步骤：1.准备实验所需材料，包括称量瓶、溶液、差滴管、针管、实验笔记本等。
2.首先，选择不同浓度的溶液，如0.1mol/L、0.2mol/L、0.3mol/L等，并分别称取一定的溶液体积，如10ml。
3.先将称量瓶洗净，并用实验室纸擦干，以确保清洁无杂质。
4.将称量瓶放在称量器上，称取一定的溶液体积，并记录下质量。
5.将称量瓶中的溶液倒入浅盘中，注意避免产生气泡和溅溶液。
6.将差滴管的嘴朝向浅盘表面，缓慢地将差滴管插入溶液表面，使溶液缓慢地流入差滴管中。
7.注意观察差滴管中溶液下降的速度，当溶液下降快速时，用实验笔记本记录时间。
8.将差滴管完全拔出溶液，观察液滴在差滴管末端形成，并记录时间。
9.根据实验记录的时间，计算溶液的表面张力。
10.重复以上实验步骤，测量其他浓度的溶液的表面张力。
实验数据处理与结果分析：通过记录差滴管从溶液中拔出的时间和液滴形成的时间，可以得到溶液的表面张力。
根据表面张力的计算公式，我们可以计算出不同浓度溶液的表面张力，并将其绘制成图表。
根据实验结果分析，我们可以发现，随着溶液浓度的增加，溶液的表面张力逐渐增加。
这是因为高浓度的溶液中溶质分子的增加导致了溶液表面上分子间相互作用的增强，进而提高了表面张力的大小。
实验结论：通过实验，我们得出了溶液表面张力与溶液浓度之间的关系。
当溶液浓度增加时，溶液的表面张力也会增加。
这个实验结果对于我们理解溶液的表面特性有一定的帮助，并可以为其他相关研究提供参考。
溶液表面张力的测定
溶液表面张力的测定
溶液的表面张力是指溶液表面的分子间作用力造成的表面膜的收缩能力，一般用mN/m单位来表示。
测定溶液的表面张力可以使用以下方法：
1. 静态滴法：将溶液滴在一个垂直毛细管的顶端，并测量液滴的半径。
根据液滴的形态、重力和表面张力的关系，可以计算得到表面张力。
2. 干涉法：利用光的干涉现象测量溶液表面膜的厚度，从而推断表面张力。
3. 面张力法：使用浮力法或附加负荷法，通过测量不同负荷下的表面张力，推断溶液的表面张力。
4. 颜色法：在溶液表面加入某种颜料或指示剂，根据颜色的分布或溶液颜色的变化，推算表面张力。
需要注意的是，不同的测定方法适用于不同类型的溶液和浓度范围。
因此，在选择测定方法时需要考虑溶液的性质和测量条件。
表面物理化学 第2章 溶液的表面张力和表面吸附
2.2 吉布斯吸附公式
2.2.1 表面吸附量
表面活性物质在溶液表面浓集，在某多组分封闭体系
中有 相和 相两相共平衡共存。组分 i 的物质量
为 ni ，则 ni ni ni。实验证明，在两相交界处通
常有一个厚约几个分子大小的过渡层，如上图所示， 各组分的组成是连续变化的。
AA‘面以上为 相， BB’面以下为 相，它们之间
属于这类物质有肥皂、油酸钠、八碳以上直链有机 酸的碱金属盐、烷基苯磺酸钠、高级脂肪酸等。此类 物质明显的表现出表面浓度大于溶液的体相浓度，产 生正吸附。
第Ⅲ类物质的 c 曲线可用下式来描述：
0
0b ln c a 0b ln
a
/ 0
0b ln c a
这类溶液表面张力与浓度之间的关系可用下式来描
述：
0 0
b
ln
c
c a
1
a为溶质的特征经验常数；b为有机化合物同系物的 特征经验常数。
从上式可以看出，在一定浓度 c 下，对于同一类 有力机的同能系 力物 强， 。能a使值表小面的张则力降 0低0 得值较大大，的即物降质低表表面面活张
－C17H35为亲油基团，－COONa为亲水基团。
水是极性液体，由于表面活性物质的两亲性， 它的极性头和水的亲和力强，倾向于处于水中 ，而憎水基尾端又受到水的排斥，有逃离水的 倾向，被排向水界面，将憎水部分伸向空气。 使得处于表层的表面活性物质分子所受的向液 体内部的拉力比处在表面的水分子向水内部的 拉力要小一些，所以在宏观上是溶液的表面张 力比纯水小。
表面吸附：表面浓度与本体浓度不同称为表面吸附 。
表面浓度小于本体浓度称为负吸附；
溶液表面张力的测定及等温吸附
恒温处理：将恒温水槽中的水加热至所需温度，然后将表面张力计浸入水中，恒温处理一段时间
测定表面张力：将待测溶液倒入烧杯中，然后将表面张力计的测量头浸入溶液中，读取表面张力 值
03
等温吸附基础
吸附定义
吸附：物质在固体表面上 的富集现象
物理吸附：通过分子间作 用力发生的吸附
气体分离：利用等温吸附技术分 离混合气体，如氧气和氮气。
环境科学：等温吸附技术用于研 究污染物在土壤和水中的吸附行 为，有助于环境保护。
06
等温吸附研究展望
等温吸附理论研究展望
深入研究等温吸附理论，建立更加完善的数学模型和计算方法。 拓展等温吸附理论的应用范围，将其应用于更多领域，如环境科学、 生物医学等。 结合实验研究，提高等温吸附理论的预测精度和可靠性。
表面张力是表面层分子间 引力与斥力平衡的结果
表面张力是液体表面自收 缩应力的表现
测定方法
表面张力计法：利用表面张力计测量表面张力
悬液滴法：通过观察悬液滴的形状变化来测定表面张力
气泡压力法：通过测量气泡在液体表面形成时的压力来测定表面张力 最大泡压法：通过测量液体表面产生最大压力时的气泡大小来测定表面张 力
单击此处添加副标题
溶液表面张力测定及等温
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等温吸附基础 等温吸附实验 等温吸附应用 等温吸附研究展望
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02
溶ห้องสมุดไป่ตู้表面张力测定
表面张力定义
表面张力是液体表面所受 的沿表面切向的力
表面张力与液体的性质、 温度和压力等因素有关
溶解度与溶液的表面张力
溶解度与溶液的表面张力溶解度是指单位温度和压力下，在溶剂中能溶解的溶质的最大量。
溶解度受温度、压力、溶剂种类及正溶粉种类和量等因素的影响。
而溶液的表面张力是表征溶液分子间相互作用力强度的物理性质。
本文将探讨溶解度与溶液的表面张力之间的关系。
一、溶解度与温度的关系在大多数情况下，随着温度的升高，溶解度会增大。
这是因为温度升高会使溶液中的溶剂分子的平均动能增大，溶质分子相对于溶剂分子具有更大的动能，破坏了溶质分子间的相互作用力，从而有利于溶质分子离开晶体进入溶液中。
但是，对某些溶质和溶剂而言，随着温度的升高，溶解度却会减小，因为在这些情况下，溶解过程是一个吸热过程，温度升高会导致溶解过程吸收的热量增多，从而不利于溶质分子进入溶液。
二、溶解度与压力的关系对大多数固体在液体中的溶解而言，压力对溶解度的影响很小。
但对气体在液体中的溶解而言，压力则会显著影响溶解度。
亨利定律指出，在恒定温度下，气体溶解度与气体分压成正比，即气体溶解度随气体分压的增加而增加。
三、溶解度与溶剂和溶质的性质溶解度与溶剂和溶质的性质密切相关。
对于溶质和溶剂而言，溶解度与其极性有关。
极性相近的溶质和溶剂更容易相互溶解。
此外，溶剂的极性也会影响溶质和溶剂之间的相互作用力，从而影响溶解度。
四、溶液的表面张力溶液的表面张力是溶质和溶剂分子间相互作用力造成的。
溶液的表面张力与溶质和溶剂的性质有关。
溶质或溶剂分子的极性越大，其和水分子之间的相互作用力越强，溶液的表面张力就越大。
此外，溶液的表面张力还受到温度和浓度的影响，一般来说，温度升高和浓度增大都会导致表面张力的减小。
五、溶解度与溶液的表面张力的关系溶解度和溶液的表面张力之间存在着一定的关系。
一方面，溶解度与溶剂和溶质的性质密切相关，而溶液的表面张力也与溶质和溶剂的性质有关，因此，溶解度和溶液的表面张力之间存在一定的相关性。
另一方面，溶液的表面张力受到温度和浓度的影响，而温度和浓度对溶解度也有一定的影响。
溶液的表面张力和表面吸附
d
c c
0.112 0.36 1
2
c c RT
d
d
c c
0.36 0.02034 3.0 106 mol m2
8.314 293
2.2.4 离子型表面活性剂溶液的吉布斯吸附公式
对于离子型表面活性剂溶液，由于表面活 性剂离子和反离子都会在表面上产生吸附， 且还要服从电中性原则，此时吉布斯吸附公 式为以下形式：
图2-9是十二烷基硫酸钠水溶液的表面张力与时间 的关系曲线。
表面寿命与表面活性剂溶液
浓度有关，表面活性剂溶液浓度
越大，达到平衡表面张力所需的
时间越短。
对于离子型表面活性剂溶液，
加入无机盐可以大大缩短达到吸
附平衡所需的时间。
2.6.2 溶液表面吸附速率
动表面张力反映了表面吸附量与时间的关系，即反 映了表面吸附速率。
饱和吸附量是表面活性剂的重要参数。
2.3 表面活性物质在溶液表面上定向排列
由实验可知，同系物的各不同化合物，例如具有不 同长度排列的直链脂肪酸，其饱和吸附量大致是相同 的，在达到饱和吸附时，这些表面活性物质分子在溶 液表面上如图所示，定向而整齐的排列，极性基伸入 水相，非极性基向着空气。
吸附量 2 的定义是单位表面上溶质的过剩量，但 达到饱和吸附时，本体浓度与表面浓度相比很小，故 可以把饱和吸附量近似看成单位表面上溶质的物质量。
（2）其他因素相同时，非离子型的表面活性剂的饱和 吸附量大于离子型的。这是因为吸附在表面上的表面 活性离子带有相同的电荷，彼此存在电斥力，使其吸 附层较为疏松。
（3）加入无机盐可明显增加离子型表面活性剂的吸 附量。这是因为更多的反离子进入吸附层，削弱了 表面活性离子之间的电斥力，使其排列更为紧密。
溶液表面张力测定实验
溶液表面张力测定实验
溶液表面张力测定实验是用来测量溶液的表面张力的实验方法。
表面张力是指液体分子之间的相互作用力使液体表面存在一种趋向于减小表面积的特性。
实验装置：
1. 准备一个测量表面张力的仪器，如测滴管或平衡管。
2. 准备一台电子天平。
3. 准备一定量的溶液样品。
4. 准备一定量的去离子水。
实验步骤：
1. 将测量仪器安装在支架上，并将管道尖端放在溶液表面上。
2. 用电子天平称取一定质量的去离子水，然后将其倒入测量仪器中，直至溶液表面几乎接触到仪器尖端。
3. 轻轻调节测量仪器，使水滴可以从尖端滴下，在滴下前停止调节。
4. 观察水滴从尖端滴下的现象，记录下滴下的时间。
5. 将水滴滴到称量纸上，用电子天平称取水滴的质量。
6. 重复以上步骤2-5，但用溶液样品代替去离子水。
7. 根据所得的数据，计算出溶液的表面张力。
注意事项：
1. 实验过程中要保持仪器和溶液表面的洁净，避免外界因素的干扰。
2. 测量仪器的管道尖端要与液体表面保持水平。
3. 实验前要确保电子天平的准确性，及时校正仪器漂移。
4. 每次实验完成后要清洗测量仪器，以免前后实验结果相互影响。
实验原理：溶液的表面张力可以由静态法或动态法测定。
静态法是通过测量液体在测量仪器中形成平衡的液滴的质量来确定表面张力；动态法则是通过测量液滴从测量仪器中滴下所需的时间来确定表面张力。
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2 溶液的表面吸附现象
溶质
溶剂
Surface inactive substance
C＜CB 负吸附 Surface active substance
C：表面相浓度
C＞CB 正吸附
CB：本体相浓度
低分子量的极性有机物，如：醇、醛、 酸、酯、胺等.
Traube规则：脂肪酸同系物的稀水溶液每 增加一个CH2表面活性约增加3.2倍。 希士科夫斯基给出脂肪酸同系物溶液表面 张力与体积浓度间的关系。
希士科夫斯基方程 Szyszkowski equation
0 b ln(1 cB / c o )
2. LB膜的有源器件应用： a.光电转换膜（分子电池和分子开关） b.电光转换膜（电致发光平板彩色显示器） c.光致变色膜（高密度并行多信号记录材料） d.非线性光学膜（各种非线性器件） e.各类传感器（红外，气敏等） f.仿生膜（嗅觉、视觉等人工器件） 等等。
这些令人兴奋的应用前景，吸引了大批学者投身 其研究，使得LB膜成为化学、物理、生物、医学、电 子学、光学、材料学等于一体的边缘科学，成为当前 研究的热点。
dGs S sdT V sdp As dnAs Bs dnBs dA
上标s表示表面(surface)，令A为溶剂，B为溶质。
上两式对比，可得：
表面吉布斯-杜亥姆方程 Gibbs-Duhem equation
nAs
d
s A
nBs
d
s B
Ad
0
溶液相, 由吉布斯-杜亥姆方程 Gibbs-Duhem equation
• A＝nRT 公式的一个有意义的应用是测定 蛋白质的摩尔质量。
4 生物膜
大家知道动植物细胞都有膜，使细胞对物质
的透过有选择性，是细胞与环境之间物质交换 的通道。
生物膜是由磷脂和蛋白质组成，磷脂是两性 的，有两个疏水的碳氢链及亲水的磷酸脂。
5 LB技术和LB膜
1935年，I. Langmuir的学生和助手K.Blodgett将单分 子膜转移到固体衬底上，成功地制备出第一个单分 子层积累的多层膜，这就是我们所称呼的LangmuirBlodgett 膜----LB膜。
降时不挂 .要求基片表面为亲水性的
x型沉积 (基片—尾—头—尾—头… ) 基片只在下降时挂上单分子膜 ,上升
时不挂膜. 特点是每层膜的疏水面与相 邻的亲水面接触. 基片表面疏水性的 .
LB膜的应用前景
1. LB膜的无源器件应用： a. 电子束刻蚀 b. 润滑材料 c. 分子导线和二维导电膜 d. 超薄绝缘膜 e. 液晶器件（铁电液晶的表面取向）
0
a
0：溶剂的表面张力; ：溶液的表面张力;
cB : 溶液本体浓度; a , b:经验常数; 同系物的 b 相同而 a 不同。
表面活性剂surface active agent (surfactant): 当浓度很小时，溶液的表面张力便急剧 减小，但减小到一定值后就不再随浓度 增加而变化。
具有长碳链（碳原子数大于8）的极性有机化 合物.
根据实验，脂肪酸在水中的浓度达到一定数值 后，它在表面层中的超额为一定值，与本体浓度无 关，并且和它的碳氢链的长度也无关。
这时，表面吸附已达到 饱和，脂肪酸分子合理的 排列是羧基向水，碳氢链向 空气。
两亲分子在气液界面上的定向排列
根据这种紧密 排列的形式，可以 计算每个分子所占
的截面积Am。
1 Am LΓ
溶液的表面吸附
溶液的表面张力
H2O
C2H5OH (aq)
NaCl (aq)
溶液的表面张力不仅与温度、压力有关， 并且还与溶液的种类和浓度有关。
溶质对表面张力的影响
1. d / dc 0
1
非表面活性物质
无机盐、不挥发酸碱
2. d / dc 0
2
表面活性物质
3
短链脂肪酸、醇、醛 0
c2
3. 表面活性剂：明显降低水的表面张力的两亲性质
当两亲分子的疏水基达到一定的程度，其在 水中的溶解可被忽略，而通过铺展在水面上形成 的单分子层，称为不溶性表面膜。能形成单分子 膜的物质有碳原子在14～22之间的长链含极性基 如－OH、－COOH、－COO-、－NH3+、－CN 等的脂肪族化合物以及含有－SO3-、－N(CH3)3+ 等强极性基团的22个以上碳原子的长链分子等。
极性端称为头基，非极性端称为尾基。
正因为表面活性物具有两亲性结构，极性 端极力进入水相，而非极性端受到水的排斥， 有逃出水相的趋势，于是它被排向水面，在水 面上浓集，将憎水部分伸向空气。微观上看， 表面层表面活性物分子所受的向内的拉力比水 分子的要小些，即表现出表面活性物质溶液的 表面张力低于水的表面张力。
的有机化合物
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。
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表面活性物质(surface active substance) 溶液表面张力随浓度增加而逐渐减小。
应用吉布斯公式,先要由实验或经验公式得到 ~c之间的关系,然后求出 ( /c)T,p,再求值 Γ.
溶液表面吸附
希什科夫斯基经验公式： （对表面活性物质）
0
b 0
lg 1
c/c K'
d
dc
K'
b 0
c/c
代入吉布斯等温吸附式
2
b 0
RT
K
a2 '
a2
2
Ka2 1 Ka2
两亲分子在气液界面上的定向排列
nlA
d
l A
nBl
d
l B
0
d
l A
nBl nlA
dBl
平衡时，有
s A
l A
,
s B
l B
nAs
(
nBl dB
nlA
)
nBs dB
Ad
0
nlA
A
dB
nBl
n
l A
在溶液中，1mol溶剂A中所含溶质B的摩尔数
n
s A
A
nBl nlA
单位面积表面层中的溶剂A在溶液中所应 含溶质B的摩尔数
2、 表面压
定义
0
dx
γ
γ0
测量装置： Langmuir 膜天平
一般，π= 30～50 mN/m 若膜厚约为2.5 nm, p = 1.5×107 kPa
≈150 atm
3、不溶膜的类型
π
凝
液 态
聚扩
膜张
膜
a：成膜分子平均 占有面积
气液平衡区 气态膜
a
气态 液态
气液平衡 固态
•气态膜类似于理想气体的p～v关系， 为二维空间运动的质点理想气体 a = kT 或 A＝nRT A：n mol分子所占的表面积。 ：表面压。是二维空间运动的质点 即表面膜分子对浮片碰撞的结果。
d d B ( B )T , p
B Bo RT ln aB d B RT (daB aB )
吉布斯吸附等温式
aB RT
( aB
)T , p
稀溶液中
cB c o RT
[
(cB c o
) ]T , p
讨论：
( cB )T , p 0, 0 表面活性物质,正吸附 ( cB)T,p 0, 0 非表面活性物质, 负吸附
溶液表面吸附
非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。 表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，
溶液表面吸附： 溶液表面层的组成与本体溶液组成不同的现象
3 吉布斯等温吸附式
表面集合公式:
Gs
nAs
s A
nBs
s B
A
dGs
nAs d
s A
As dnAs
nBs
d
s B
s B
dnBs
dA Ad
表面热力学基本关系式:
而这种将气液界面上的单分子层转移到固体基片 上的技术就被命名为----LB技术。
LB膜的类型
y型沉积 (基片—头—尾—头—头… ) 基片在上升和下降时均可挂膜. 膜的
层与层之间是亲水与亲水面 ,疏水与疏 水面相接触 .这种形式最为常见 .
z型沉积 (基片—头—尾—头—尾… ) 与 x—型膜相反 ,基片上升时挂膜 ,下
nBs A
单位面积表面层实际所含溶质的摩尔数
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)
物理意义:单位面积表面层中溶剂所含溶质的物 质的量与同样数量的溶剂在溶液中所含溶质的 物质的量的差值.
M：溶质的摩尔质量；ρ：溶质的密度；Γ∞M 为单位面积上的溶质质量, δ量纲为m。 实验结果表明，同系物碳链增加一个-CH2-时， δ增加0.13～0.15nm. 与X－光分析结果一致。
§6 不溶性表面膜(insoluble surface film)
1、 表面膜的形成 1765年，Franklin的实验
式中L为阿伏加德罗常数，原来是表面超额，当达到 饱和吸附时, 可以作为单位表面上溶质的物质的量。
由这种方法求得醇分子的的S=0.278～0.289nm2, 脂肪酸S=0.302～0.310nm2，结果一般偏大。这 是因为表面层中达饱和吸附时仍夹杂着水分子.