中国科大物化实验9 溶液中的吸附作用和表面张力的测定报告
溶液表面吸附的测定实验报告
溶液表面吸附的测定实验报告实验报告：溶液表面吸附的测定实验目的：1. 了解溶液表面张力的测定方法；2. 理解溶液中表面吸附现象的产生和作用；3. 掌握X方法测定特定物质的表面吸附现象。
实验原理：当溶液与固体表面接触时，由于表面活性剂的存在，表面物质会吸附在固体表面上，形成薄膜。
表面吸附现象与溶液温度、浓度、pH值等因素密切相关，其大小与固体表面性质、溶质分子结构、外界环境温度、压力、湿度等因素有关。
实验中，通过添加已知浓度的物质到溶液中，然后分别测定不同浓度下溶液表面张力值，再将数据代入公式计算出表面吸附物质的吸附量。
实验仪器和试剂：1. 表面张力计；2. 磁力搅拌器；3. 鱼油酸钠试剂（0.1mol/L）；4. 标准盐酸（0.5mol/L）；5. 微量滴定管。
实验步骤：1. 准备工作：清洁实验仪器和试剂瓶口，定量取出所需试剂。
2. 将100mL二甲苯溶液倒入清洁的烧杯中，加入脱氧鱼油酸钠浸泡1小时，搅拌均匀。
3. 用干净针头涂取适量已浸泡好的鱼油酸钠溶液滴到表面张力计的平衡槽中；4. 将磁力搅拌器调整至适当转速，使溶液中的表面张力尽量平衡；5. 记录稳定状态下的表面张力值；6. 依次加入不同浓度的标准盐酸，重复第4-5步操作，测定不同浓度下的表面张力值；7. 计算出不同浓度下的表面吸附物质的吸附量。
实验结果：根据实验数据，我们可以得到如下的表面吸附量数据（单位mg/m2）：【表格】实验结论：通过本次实验的测定，我们可以得到不同浓度下的表面张力值及表面吸附量数据。
从实验数据中可以看出，表面吸附量会随着浓度的增加而增加，这与表面吸附物质分子与溶剂分子接触几率增加的结论相符。
通过本实验可进一步认识表面吸附现象，有助于我们深入了解该现象在工业生产和实际应用中的作用。
实验注意事项：1. 实验仪器需保证干净，以免影响实验结果；2. 实验试剂需定量取用，并注意浓度值，以保证实验数据的准确性；3. 操作过程中需严格按照实验流程进行，确认数据和记录结果时应谨慎。
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。
物理化学实验溶液的表面吸附实验数据、结论和实验报告
实验名称：溶液的表面吸附
实验目的：
用最大气泡压力法测同浓度的醇溶液的表面张力σ，作出σ-c曲线，并计算吸附量；作吸附量Γ对浓度c的曲线，找出最大吸附量Γ∞；掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术
实验原理：
当液体中加入溶质时，体表面张力发生变化，随着溶液的浓度变化不同，表面张力发生的变化也不相同。
附加压力与表面张力成正比，与气泡曲率半径成反比，此本实验采用最大气泡压力法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力
操作步骤：
数据处理：
<第一部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3254，记录室温25℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为60.5×10−11mol∙cm−2 <第二部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3304，记录室温35℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为55.7×10−11mol∙cm−2
分析与讨论：
1.实验时，确保粗细两毛细管插入液面下的位置一致，且橡胶塞密封完好
2.鼓泡速率不能太快也不能太慢，适宜的速率为5-6秒产生一个气泡。
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。
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PB09206xxxAbstract:This Experiment is designed to measure the surface tension of a series of butyl alcohol solutions with different concentration by maximum bubble pressure method. The molecular section area of butyl alcohol can be calculated with the help of Langmuir isothemal equation.关键词：溶液中的吸附作用最大气泡压力法表面张力的测定一、前言表面活性剂在催化、去污、乳化、润湿、起泡以及选矿等工业及日常生活中应用极其广泛，研究这些物质的表面效应具有十分重要的应用价值。
表面张力是重要的物理化学参数，是研究表面压、表面吸附量、分子横截面积等表面效应的基础。
关于表面张力的测定，常见的方法有毛细上升法，环法，吊片法，最大气泡压力法等方法，其中最大泡压法对仪器的要求比较低，精度相对对较高，是测量液体表面张力的一种常见方法。
1二、实验部分1.毛细管常数的测定.按照实验装置示意图，将清洗干净的仪器连接组装好，打开恒温水浴（万和HK-2A超级恒温槽）使仪器稳定在25oC的状态。
取一支毛细管，检查确认没有破损后用铬酸洗液和蒸馏水反复清洗。
毛细管洁净与否将是本实验能否成功的关键。
如果毛细管没有清洗干净将导致实验中无法形成均匀稳定的气泡，影响最终的实验结果。
向洗净的分液漏斗中注入适量的蒸馏水，打开数字式微压差测量仪（DMP-2B），对压强进行校零，将装有毛细管的橡胶塞安装到分液漏斗上，且保证体系有良好的气密性。
打开分液漏斗的活塞，使漏斗内的液面下降至恰好与毛细管口相切，此时压差计的示数为负值或为在零附近的正值，压差计实数过大的话说明体系的密封性存在问题。
【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-溶液表面张力的测定及等温吸附(2)
p最大 = p大气 − p系统 = ∆p
毛细管内气体压力必须高于大试管内液面上压力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γ成正比，与气泡的曲率半径R成反比，其关系式为：
2γ ∆p = R
如果毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形的。随着气泡的形成曲率半径逐渐变小，直到形成
装
半球形。这时曲率半径R与毛细管内半径r相等，曲率半径达到最小值。
数字式微压差测量仪当表面张力仪的活塞使水缓慢下滴而减小系统压力这样毛细管内液面上受到一个比试管中液面上大的压力当此压力差在毛细管尖端产生的作用力稍大于毛细管管口液体的表面张力时气泡就从毛细管口逸出这一最大压力差可由数字式微压差测量仪测出
1.精密恒温水槽；2.带有毛细管的表面张力仪； 3.滴液漏斗；4.数字式微压差测量仪
答：实验中，气泡的速度对实验数据有很大的影响。速度过快，会使数据变大。因此，保持相同的气泡速
度对于实验的成败有很大的关系。而实验装置中，随着滴液漏斗中水的不断流出，滴液的速度会减慢，装
置的此处有待改进。另外，毛细管的竖直以及毛细管进入液面的深度，对于测定结果都有一定的影响，实
装
验中应该注意。实验的数据处理也是很关键的一步，对测量结果有较大影响。
=
71.97 280.7
=
0.2564
mN
∙
m−1
∙
Pa−1
2. 求出各浓度正丁醇溶液的表面张力。
γ溶液 = K∆p溶液
表 1 正丁醇溶液表面张力的测定数据记录表
c mol ∙ L−1
0
0.02 0.04 0.06 0.09 0.12 0.16 0.2 0.24
∆pm1 Pa ∆pm2 Pa ∆pm3 Pa ∆pm Pa γ mN ∙ m−1
中国科大物化实验9 溶液中的吸附作用和表面张力的测定报告
2、实验试剂： 名称 蒸馏水 正丁醇
参数 分析纯
三、实验步骤
1、毛细管常数的测定 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于 25℃。取一支浸 泡在洗液中的毛细管依次次用自来水、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，求平均值而得 hH 2 O 。根据手册查出 25℃时水的表面张力为＝71.97 ×10-3N·m-1，以/h=K 求出所使用的毛细管常数，此值控制在 8cm 左右为宜， 否则毛细管太粗误差较大，毛细管太细，易堵塞，气泡很难逸出。 2、不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定 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。求得一系列浓度的正丁醇溶液的h。 本实验的关键在于溶液浓度的准确性和所用毛细管、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的溶液反 复洗涤它们， 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、平稳地重复出现压力差。而不允许气泡一连串地出。洗涤毛细管时切 勿碰破其尖端，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 液加入测量管后恒温 10min 后再进行读数测量。
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【摘要】本实验采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系，用作图法求出了正丁醇分子横截面积，从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系，并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。
【关键词】最大气泡法表面张力吸附作用一、前言正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。
利用最大气泡压力法，可以测量出正丁醇溶液的表面张力。
根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。
1、物体表面的分子和内部分子能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，有自动缩小的趋势，表面分子的能量比内部分子大。
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。
在等温下形成1m2新的表面所需的可逆功为σ，称为单位表面的表面能，其单位为N·m-1，通常称为表面张力。
2、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途径是缩小其表面积。
对于溶液，溶质会影响表面张力，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。
反之同理 。
这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。
Gibbs 用热力学的方法推导出吸附与溶液的表面张力及溶液的Γ ＝Tc RT c ⎪⎭⎫⎝⎛-∂∂σ当()∂σ∂c T <0时，Γ >0，称为正吸附。
反之，()∂σ∂cT >0时，Γ <0，称为负吸附。
正丁醇溶液浓度极小时，溶质分子平躺在溶液表面上，当浓度增加到一定程度时，被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成了单分子的饱和吸附层。
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：ΓΓ=⋅+⋅∞K C K C 1 或 C C K ΓΓΓ=+∞∞1以CΓ～C 作图可得一直线，由直线斜率即可求出Γ∞。
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）。
溶液中的吸附作用和表面张力的测定——最大气泡压力法
五.数据记录及处理室温：21.5℃ 大气压：99.75kPa 恒温槽温度：25℃ 25℃时σH 2O ：71.97*10-3N.m -1 ΔPH2O ：716Pa 毛细管常数K ：0.1005*10-3N.m -1.Pa -1 1)记录数据表格：样品电导水 123456780.020.040.060.080.100.120.160.20最大压力差/P a1 720 686 622 570 526 494 454 429 394 2 712 685 622 569 529 489 457 430 393 3 716692 619 571 528 497 457 426 396平 均 716687.7 621 570 527.7 493.3 456 428.3 394.3表面张力σ（N.m-1） 0.071970.06911 0.06241 0.05729 0.05303 0.04958 0.04583 0.04304 0.039632）作σ~C 曲线，得出曲线方程，求导可得一解析式，利用该式可求出不同浓度时正丁醇水溶液的σ。
二次多项式拟合结果[2013/6/3 14:36 "/Graph1" (2456446)] Polynomial Regression for DATA1_B: Y = A + B1*X + B2*X^2Parameter Value Error ------------------------------------------------------A 0.07497 8.41023E-4 B1 -0.33756 0.01799 B2 0.81809 0.07979 ------------------------------------------------------- R-Square(COD) SD N P ------------------------------------------------------- 0.99657 6.9579E-4 8 <0.0001 -------------------------------------------------------∴σ=0.07497-0.33756C+0.81809C 2 ∴d σ/dC=1.63618C-0.33756再由计算可得下表：正丁醇浓度C（mol.dm-3）dσ/dC Γ（mol.m2）C/Γ（m2/L) 0.02 -0.304836 2.4587*10-6 8134.37990.04 -0.272112 4.3895*10-6 9112.65510.06 -0.239389 5.7925*10-6 10358.2210.08 -0.206665 6.6676*10-6 11998.3200.1 -0.173942 7.0148*10-6 14255.5730.12 -0.141218 6.8341*10-6 17559.0050.16 -0.075771 4.8891*10-6 32725.8590.2 -0.010324 0.8327*10-6 240182.53 3）作Γ~C图，如下：4）作C/Γ~C图，如下（除去坏点）：由上图的直线斜率得：1/Γ∞=161247.62781 即Γ∞=6.20*10-6mol.m-2S0=1/(Γ∞*Ñ）=2.68*10-19m2δ=Γ∞M/ρ=6.20*10-6*74.14/0.8109=5.67*10-4六.思考题1)温度和压强的变化对测定结果有何影响？答：温度的变化对结果会有很大影响，表面张力是分子性质，而温度会影响分子的热运动动能。
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。
溶液表面吸附的测量
实验报告：溶液表面吸附的测量一．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.根据吉布斯（Gibbs ）吸附方程式，计算溶质（乙醇）在单位溶液表面的吸附量Γ，并作Γ-c 图。
二．实验原理在定温下，纯物质液体的表面层与本体（内部）组成相同，根据能量最低原理，为降低体系的表面吉布斯自由能，将尽可能地收缩液体表面。
对溶液则不同，加入溶质后，溶剂表面张力发生变化，根据能量最低原理，若加入的溶质能降低溶剂表面张力时，则溶质在表面层的浓度比在溶液本体的浓度大，反之，若溶质使溶剂表面张力升高，溶质在表面层的浓度小于在溶液本体中的浓度。
溶质在溶液表面层与在溶液本体中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附，即溶液借助于表面吸附来降低表面吉布斯自由能。
溶液表面吸附溶质的量Γ与表面张力σ、浓度c 有关，其关系符合Gibbs 吸附方程T cRT c )(∂∂-=Γσ T c)(∂∂σ表示在一定温度下，表面张力随浓度的变化率。
如果溶液表面张力随浓度增加而减小，即T c)(∂∂σ<0，则Γ>0，此时溶液中溶质在表面层中的浓度大于在溶液本体中的浓度，称为正吸附。
如果T c)(∂∂σ>0，则Γ<0，称为负吸附。
将待测液体装入表面张力仪中，使玻璃毛细管下端与液面相切，若液体能润湿管壁，则液体沿毛细管上升形成凹液面，其液面所受压力P '为大气压力P 0和附加压力ΔP 。
根据拉普拉斯（Laplace ）方程：rP σ2=∆当打开漏斗的活塞，让水缓慢滴入下面密封的加压瓶中时，毛细管内液面上受到比毛细管外液面上更大的压力，毛细管内液面开始下降。
当此压力差在毛细管上面产生的作用稍大于毛细管口液体的表面张力所能产生的最大作用时，气泡就从毛细管口逸出，如图所示。
气泡逸出前能承受的最大压力差为ΔP max ，可以用微压差测量仪测出。
根据拉普拉斯方程，毛细管内凹液面的曲率半径等于毛细管的半径r 时，能承受的压力差最大。
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。
溶液中的吸附作用和表面张力
在本实验中，我们利用最大气泡法测定不同浓度（c）的正丁醇水溶液的 表面张力（σ ） ，再由 σ − c 曲线求溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的 横截面积（S0 ） 。 关键词： 吸附作用 表面张力 最大气泡法
This experiment is designed to measure the relationship between the concentration of 1-butanol solution and its surface tension. The molecular section area of 1-butanol can be calculated at the same time with the help of Langmuir isothermal equation. Key Words: Absorption effect method Surface tension Maximun bubble
5 2.00 0.219 357.6 0.0452 -0.0571 5.04 4.34
6 2.40 0.262 336.5 0.0428 -0.0474 5.02 5.23
7 2.80 0.306 325.1 0.0420 -0.0255 3.15 9.71
6
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
罗镇威 中国科学技术大学化学物理系 合肥
T M A E S
ZhenWei Luo the Department of Chemical Physics of USTC Hefei
3
图 2: Γ − c 的拟合曲线
3.2 结果分析
• 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，当正丁醇浓度增加到一定值时，溶液的表面 张力 σ 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。 • 由 Γ − c 图可知，当浓度较小时，随着浓度的升高，吸附量逐渐增加。 • 正丁醇分子的横截面积为 S0 = 30.22 ，在文献报道的 24 − 322 范围内。
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
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丁醇是表面活性物质，其水溶液的浓度越大，表面张力越小。
【实验部分】 一、实验原理
1、表面能 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 图 13-1 表面分子和 大。增加体系的表面，即增加了体系的总能量。体系产生新 内部分子的不同情况 的表面（A）所需耗费功（W）的量，其大小应与A 成正比。 (12－1) －W=A 2 2 如果A＝1m ， 则－W＝， 即在等温下形成 1m 新的表面所需的可逆功。 故称 -1 为单位表面的表面能，其单位为 N·m 。这样就把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、表面张力 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 c ＝ (12－2) RT c T 式中，——气一液界面上的吸附量（mol·m-2）； ——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）。 当(
) T 0 时， >0，称为正吸附。反之， ( ) T 0 时， <0，称为负吸附。 c c
前者表明加入溶质使液体表面张力下降，此类物质叫表面活性物质，后者表明加 入溶质使液体表面张力升高，此类物质叫非表面活性物质。 表面活性物质具有显著的不对称结构， 它是由亲水的极性部分和憎水的非极 性部分构成。对于有机化合物来说，表面活性物质的极性部分一般为－NH3+，
【关键词】
吸附作用 表面张力 最大气泡压力法 正丁he phenomenon that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called ‘absorption ’. In this experiment, surface adsorption of solution and the Gibbs adsorption equation, the Langmuir isotherm equation as the theoretical foundation, different concentrations were determined by the maximum bubble pressure method (C) n-butanol surface tension of the aqueous solution (sigma), cross-sectional area for adsorption solution interface and a single butanol molecules by sigma C curve the (S0).
实验 9
【摘要】
溶液中的吸附作用和表面张力的测定
──最大气泡压力法
PB14207067 张镇
在溶液的表面层中的物质的浓度与溶液内部物质浓度不同的现 象称为“吸附”。本实验以溶液表面的吸附现象及 Gibbs 吸附公式、 Langmuir 等温方程等为理论基础，通过最大气泡压力法测定不同浓 度（C）正丁醇水溶液的表面张力（σ），由σ－C 曲线求溶液界面 上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S0）。
50
2、实验试剂： 名称 蒸馏水 正丁醇
参数 分析纯
三、实验步骤
1、毛细管常数的测定 按实验装置图装好仪器，打开恒温水浴，使其温度稳定于 25℃。取一支浸 泡在洗液中的毛细管依次次用自来水、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，求平均值而得 hH 2 O 。根据手册查出 25℃时水的表面张力为＝71.97 ×10-3N·m-1，以/h=K 求出所使用的毛细管常数，此值控制在 8cm 左右为宜， 否则毛细管太粗误差较大，毛细管太细，易堵塞，气泡很难逸出。 2、不同浓度的正丁醇溶液表面张力的测定 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。求得一系列浓度的正丁醇溶液的h。 本实验的关键在于溶液浓度的准确性和所用毛细管、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的溶液反 复洗涤它们， 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、平稳地重复出现压力差。而不允许气泡一连串地出。洗涤毛细管时切 勿碰破其尖端，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 液加入测量管后恒温 10min 后再进行读数测量。
四、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最大压力 差。 5、气密性的把握也非常重要，一定要用力塞紧，在实验中途要不断检查气密性。 并且溶液不能进入橡胶管内，否则会堵塞导气管。 6、溶液的配置要精确，每次更换液体时，应用待测液体润洗恒温管套。
图 11-3 正丁醇水溶液的表面
3、最大气泡压力法 张力与浓度的关系图 最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图如 11 －4。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数字式微压差测量仪上读出。
五、实验结果及误差分析
1、实验结果
51
（1）毛细管常数的测定： K 1.5334 10 4 N /(m Pa) （2）正丁醇分子的截面积：
A2 S0 2.307 10 19 m 2
正丁醇的饱和吸附量为： 3、实验误差分析：
7.19931 10 6 mol m 2
) )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。 c T
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 (12－3) 1 K C 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 C C 1 (12－4) K C 若以 ～C 作图可得一直线，由直线斜率即可求 出 。 假设在饱和吸附情况下，正丁醇分子在气－液界 面上铺满一单分子层，则可应用下式求得正丁醇分子 的横截面积 S0。 1 (12－5) S0 ~ N ~ 式中， N －阿佛加德罗常数。
r h g 2 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
(12－7) h K ' h1 h2 1 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。
1
2
二、实验仪器与实验试剂
【Key words】
Adsorption Surface tension The maximum bubble pressure method Normal butanol molecules cross sectional area
【前言】
溶液表面张力是溶液一个十分重要的性质，特别在日用化工产 品的生产研制及其应用过程中测定某物质溶液的表面张力，显得尤 为重要。最大气泡法测定溶液表面张力是高校物理化学实验课的基 本内容之一。在恒温条件下，测得不同浓度的正丁醇——水二元体 系的表面张力，然后根据表面张力—浓度曲线利用作图法求出不同 点对应的斜率，再根据吉布斯吸附公式计算各点所对应的溶液的表 面吸附量。其公式为：
1、实验仪器： 名称及型号 生产厂家 DMP-2B 型数字式微压 南京大学应用物理研究所 差测量仪 HK-2A 型超级恒温水 南京南大万和科技有限公司 浴 常州普瑞流体技术有限公司 Model BT50b 毛细管 半径 0.15~0.20mm 5mL 移液管 2mL 移液管 0.5mL 移液管 洗耳球 100mL 容量瓶 恒温套管 数量 1台 1台 1台 1支 1支 1支 1支 1只 7支 1支
49
1、恒温套管。 2、毛细管（r 在 0.15～0.2mm） 3、数字式微压差测量仪 4、分液漏斗。 5、塑料烧杯。 6、连接橡皮管。 图 11－4 最大气泡法测表面张力装置