物理化学实验报告-表面吸附
物理化学实验报告
物理化学实验报告实验人：*****学号：*********班级：**********实验日期：2012/3/17实验一计算机联用测定无机盐溶解热一、实验目的的积分溶解热。
（1）用量热计测定KNO3（2）掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。
二、实验原理盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。
前者为吸热过程，后者为放热过程。
溶解热是这两种热效应的总和。
因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小决定的。
在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化放映出来。
如下图：由图可知，恒压下焓变△H为△H1和△H2之和，即：△H=△H1+△H2绝热系统，Q p =△H1所以，在t1温度下溶解的恒压热效应△H为：△H=△H2=K（t1-t2）=-K(t2-t1) 式中K是量热计与KNO3水溶液所组成的系统的总热容量，（t2-t1）为KNO3溶解前后系统温度的变化值△t溶解。
设将质量为m的KNO3溶解于一定体积的水中，KNO3的摩尔质量为M，则在此浓度下KNO3的积分溶解热为：△sol Hm=△HM/m=-KM/m·△t溶解K值可由电热法求取。
K·△t加热=Q。
若加热电压为U，通过电热丝的电流强度为I，通电时间为τ则：K·△t加热=IUτ所以K =IUτ/△t加热真实的△t加热应为H与G两点所对应的温度tH与tG之差。
三、试剂与仪器试剂：干燥过的分析纯KNO3。
仪器：量热计，磁力搅拌器，直流稳压电源，半导体温度计，信号处理器，电脑，天平。
四、实验步骤1用量筒量取100mL去离子水，倒入量热计中并测量水温。
2称取2.7~2.9gKNO3（精确到±0.01g）。
3先打开信号处理器、直流稳压器，再打开电脑。
自动进入实验测试软件，在“项目管理”中点击“打开项目”，选择“溶解热测定”，再点击“打开项目”，输入自己学号和称取的样品重量。
物理化学实验报告-表面张力讲解
溶液表面张力的测定——最大气泡法实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行学号：2015012012 班级：材54实验日期：2016年10月10日助教：汤妍1 引言1.1实验目的（1）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
（2）根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。
（3）掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
1.2实验原理在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的。
可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较大势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。
在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA 所需做的功为dA W γδ=- （1）比例系数γ表示在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其数值等于作用在界面上每单位长度边缘的力，称为表面张力。
纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质使溶剂表面张力发生变化，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，表面层溶质的浓度比溶液内部大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，表面层溶质的浓度比内部的浓度低。
这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表面张力随浓度的变化率有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯公式：PT dc d RT c 、⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ （2） 式中：Г为表面吸附量（mol •m -2）；γ为表面张力（N •m -1）；c 为溶质的浓度（mol •m -3）；T 为热力学温度（K ）；R 为摩尔气体常数（8.314 J •mol •K -1）。
Г值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。
显然，Г不仅能表明吸附的性质，而且其值还能说明表面吸附的程度：Г=0表明无吸附现象；其值越远离0；表明吸附程度越大。
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。
物理化学实验报告
物理化学实验报告实验人：*****学号：*********班级： **********实验日期：2012/3/17实验一计算机联用测定无机盐溶解热一、实验目的的积分溶解热。
（1）用量热计测定KNO3（2）掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。
二、实验原理盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。
前者为吸热过程，后者为放热过程。
溶解热是这两种热效应的总和。
因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小决定的。
在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化放映出来。
如下图：v1.0 可编辑可修改△H△H 1=0绝热由图可知，恒压下焓变△H 为△H 1和△H 2之和，即：△H=△H 1+△H 2 绝热系统，Q p =△H 1所以，在t 1温度下溶解的恒压热效应△H 为：△H=△H 2=K （t 1-t 2）=-K(t 2-t 1) 式中K 是量热计与KNO 3水溶液所组成的系统的总热容量，（t 2-t 1）为KNO 3溶解前后系统温度的变化值△t 溶解。
设将质量为m 的KNO 3溶解于一定体积的水中，KNO 3的摩尔质量为M ，则在此浓度下KNO 3的积分溶解热为：△sol H m =△HM/m=-KM/m ·△t 溶解 K 值可由电热法求取。
K ·△t加热=Q 。
若加热电压为U ，通过电热丝的电流强度为I ，通电时间为τ则：K ·△t 加热=IU τ 所以K =IU τ/△t 加热真实的△t 加热应为H 与G 两点所对应的温度t H 与t G 之差。
三、 试剂与仪器试剂：干燥过的分析纯KNO 3。
仪器：量热计，磁力搅拌器，直流稳压电源，半导体温度计，信号处理器，电脑，天平。
四、 实验步骤1用量筒量取100mL 去离子水，倒入量热计中并测量水温。
2称取~（精确到量热器+水+ KNO 3量热器+ KNO 3水溶液量热器+ KNO 3水溶液±）。
最大泡压法测定溶液的表面张力
南昌大学物理化学实验报告学号：5802216018 实验日期：2018-3-27实验二最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、 掌握最大泡压法测定表面张力的原理及操作；2、 了解表面张力、表面功、表面吉布斯函数、表面吸附的概念及相互关系3、 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
二、实验原理液体表面层中的分子与体相中的分子所处的力场不同，内部分子所受合力为 零，而表面层中的分子，所受到的作用力指向液体内部，这种作用力使表面层中的 分子有离开液面进入内部的趋势，即液体表面有自动缩小的倾向。
这种使液面收 缩的单位长度上的力即为 表面张力（Y ,单位N-m -1） 0液体的表面张力是液体的 重要性质之一，与液体的温度、压力和组成均有关系。
从热力学角度看，液体表面 层中的分子比内部分子具有更高的平均位能，即表面吉布斯自由能（表面吉布斯 函数）。
通常把增加单位面积表面所引起系统的吉布斯函数的改变量称为单位表 面吉布斯函数（单位为J ・m -2） °它等于恒温恒压下增加单位面积表面，系统从外 界得到的可逆非体积功，即单位表面功（单位为J ・m -2） °表面张力与单位表面吉 布斯函数、单位表面功虽为不同的物理量，但其量值与量纲均相同：恒温恒压下，系统表面吉布斯函数减小的过程为自发过程。
与纯液体依靠缩 小表面积来低表面吉布斯函数不同，溶液除了缩小表面积，还可以通过改变表面 层中溶质的浓度来降低表面吉布斯函数。
一定温度下，将溶质加入到纯液体中，会出现溶液表面层中溶质浓度与溶液 本体浓度不同的现象，称为表面吸附。
若溶质加入后溶液表面张力下降，则溶质将 自动富集于表面层，这种情况称为正吸附；反之则为负吸附；单位面积表面层中溶 质物学生姓名：李江生 专业班级：安工161Y (dA s质的量与溶液本体中等量溶剂所含溶质物质的量的差值，称为溶质的表面过剩3（也称为表面吸附量）。
一定的温度、压力下，溶质的表面过剩与溶液表面张力、浓度之间的关系满足吉布斯吸附等温式：C B ? d YRT dc B式中,r B为溶质B的表面过剩，mol ・m2;c B为溶质B在溶液本体中的平衡浓度,mol • dm 3；丫为溶液的表面张力,N • m 1；T为热力学温度，K。
物理化学实验报告：最大泡压法测定溶液的表面张力
欲使液体产生新的表面 ΔA，就需对其做功，其大小应与 ΔA 成正比：
－W′＝σ·ΔA
（1）
它表示液体表面自动缩小趋势的大小，σ 称为比表面自由能，其量纲为 J·m-2。因其量 纲又可以写成 N·m－1，所以 σ 还可称为表面张力。其量值与溶液的成分、溶质的浓度、温
度及表面气氛等因素有关。
2、溶液的表面吸附
至于恒温水浴内恒温 10min。毛细管需垂直并注意液面位置，然后按图接好测量系统。慢慢
打开抽气瓶活塞，注意气泡形成的速率应保持稳定，通常控制在每分钟 8-12 个气泡为宜，
即数字微压微压差测量仪的读数（瞬间最大压差）约在 700-800pa 之间。读数 3 次，取平均
值。
4、测量乙醇溶液的表面张力
按实验步骤三分别测量不同浓度的乙醇溶液。从稀到浓依次进行。每次测量前必须用少量
根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中溶质的浓度比溶液内部
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低，这种
表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。在指定的温度和压力下，溶质的吸
附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：
1.3435
25%乙醇
-0.478
1.3465
30%乙醇
-0.452
1.3491
35%乙醇
-0.450
1.3516
40%乙醇
-0.422
1.3539
2.数据处理：
（1）以纯水的测量结果按方程计算 K′值。
解得 K′=σ1∕△p1=71.97*10-3N*m-1/(-0.765kpa)=0.094 （2）根据所测折光率，由实验提供的浓度-折光率工作曲线查出各溶液的浓度。
固液界面上的吸附实验报告
固液界面上的吸附实验报告固液界面上的吸附实验报告引言固液界面上的吸附现象是物理化学领域中的一个重要研究方向。
通过吸附实验，我们可以了解物质在固液界面上的吸附行为及其影响因素，从而为解决环境污染、材料制备等问题提供理论依据和实验指导。
本报告将介绍我们进行的一系列固液界面吸附实验及其结果。
实验一：吸附剂的选择与影响因素在第一组实验中，我们选择了不同类型的吸附剂，包括活性炭、硅胶和分子筛，并研究了不同因素对吸附效果的影响。
首先，我们对比了不同吸附剂在吸附有机染料溶液中的效果。
结果显示，活性炭对染料的吸附效果最好，其次是硅胶，而分子筛的吸附效果较差。
这可能是由于活性炭具有较大的比表面积和孔隙结构，有利于染料分子的吸附。
同时，我们还发现吸附剂的颗粒大小和形状对吸附效果也有一定影响，颗粒较小的吸附剂表现出更好的吸附性能。
其次，我们研究了溶液初始浓度、pH值和温度对吸附效果的影响。
实验结果表明，随着溶液初始浓度的增加，吸附剂的吸附量也随之增加，但吸附速率却逐渐减慢。
pH值对吸附效果有显著影响，一般情况下，pH值越低，吸附效果越好。
温度的变化对吸附效果的影响较小，但在一定范围内，温度升高可以提高吸附速率。
实验二：吸附动力学与等温吸附模型在第二组实验中，我们研究了吸附动力学和等温吸附模型。
首先，我们进行了吸附动力学实验，通过测定吸附剂对染料的吸附量随时间的变化，得到了吸附速率常数。
结果显示，吸附速率常数随着初始浓度的增加而增大，但随着温度的升高而减小。
这与实验一的结果一致，说明吸附速率受到溶液浓度和温度的影响。
其次，我们使用了Freundlich和Langmuir等温吸附模型来描述吸附过程。
实验数据拟合结果显示，Freundlich模型适用于活性炭和硅胶的吸附过程，而Langmuir模型适用于分子筛的吸附过程。
这说明吸附剂的吸附机制可能有所不同，需要根据具体情况选择适合的模型。
实验三：吸附剂的再生与循环利用在第三组实验中，我们研究了吸附剂的再生与循环利用问题。
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
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。
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。
物理化学实验报告 G溶液表面吸附的测量
物理化学实验报告溶液表面吸附的测量姓名：学号：班号：指导老师：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 （C22.1） 式中：Γ吸附量；c 溶液浓度；T 温度；R 气体常数；σ表面张力或表面吉布斯自由能。
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。
在一定温度下，测定不同浓度溶液的表面张力σ，以σ对c 作图，求不同浓度时的T c)(∂∂σ值。
由Gibbs 吸附方程求各浓度下的吸附量Γ。
求T c)(∂∂σ值，可以通过镜面法和平行线法，在曲线上做切线。
目前更好的方法是使用计算机处理数据，例如使用数据处理软件origin 或Excel 。
详细内容参见本书绪论部分。
测定液体表面张力的方法较多，如最大气泡压力法、滴体积法、毛细管升高法、环法等，本实验采用最大气泡压力法。
实验装置如图C22.1所示。
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；
实验七最大气泡压力法测定溶液的表面张力
宁波工程学院物理化学实验报告实验名称最大气泡压力法测定溶液的表面张力一、实验目的1．掌握最大气泡压力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、表面张力和吸附量关系的理解。
二、实验原理1、表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵循吉布斯吸附等温式：Γ = –（c/RT）*（dγ/dc）①式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。
根据朗格谬尔（Langmuir）公式：Γ =Γ∞Kc/（1＋Kc）②Γ∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Γ∞c/Γ =（1＋Kc）/（Γ∞K）= c/Γ∞＋1/Γ∞K ③以c/Г对c作图，则图中该直线斜率为1/Г∞。
由所得的Г∞代入Am=1/Г∞L可求被吸附分子的截面积（L为阿伏伽德罗常数）。
2、本实验用气泡最大压力法测定溶液的表面张力，其仪器装置如图1所示：图1、最大气泡压力法测量表面张力的装置示意图1、恒温套管；2、毛细管（r在0.15～0.2mm）；3、U型压力计（内装水）；4、分液漏斗；5、吸滤瓶；6、连接橡皮管。
将待测表面张力的液体装于表面张力仪中，使毛细管的端面与液面相切，液面即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活塞缓缓抽气，毛细管内的液面上受到一个比A瓶中液面上大的压力，当此压力差——附加压力（△P=P大气–P系统），附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为：ΔP=2γ/R ④式中，ΔP为附加压力；γ为表面张力；R为气泡的曲率半径。
根据上式，R=r时的最大附加压力为：ΔP最大= 2γ/r ⑤实际测量时，使毛细管端刚与液面接触，则可忽略气泡鼓起所需克服的静压力，这样就可以直接用上式进行计算。
当将其它参数合并为常数K时，则上式变为：γ=KΔP最大⑥式中仪器常数K可用已知表面张力的标准物质测得。
最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
最大泡压法测溶液表面张力（物理化学实验报告）一.实验目的1. 掌握最大泡压法测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定结果的因素。
2. 了解弯曲液面下产生附加压力的本质，熟悉拉普拉斯方程、吉布斯吸附等温式，了解朗格缪尔单分子层吸附公式的应用。
3. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算正丁醇的饱和吸附量，由表面张力的实验数据求正丁醇分子的截面积和吸附层的厚度。
二.实验原理1.表面张力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。
（如图一）图一液体内部和表面分子受力情况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。
2.表面张力的产生①在任何两相界面处都存在表面张力；表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向使表面积缩小的一侧。
② 液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。
到达临界温度时，液体与气体不分，表面张力趋近于零。
③ 液体的表面张力也与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺迚杂质（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。
3.弯曲液面下的附加压力静止液体的表面一般是一个平面，但在某些特殊情况下（例如在毛细管中），则是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，在弯曲页面内外所受到的压力不相等。
如果页面是水平的，则表面张力也是水平的，当平衡时，沿周界的表面张力互相抵消，此时液体表面内外压力相等，而且等于表面上的外压力。
附加压力与表面张力成正比，它们之间的关系用拉普拉斯方程表示：Rp σ2=∆ 式中，Δp 为附加压力；σ为表面张力；R 为弯曲表面的曲率半径。
《物化实验报告范本》溶液表面张力的测定
溶液表面张力的测定——最大气泡法周阳 2009030009 生94实验日期：2011年4月16日星期六 提交报告日期：2011年4月23日星期六助教老师：张老师 同组实验同学：曹逸涵1 引言1.1 实验目的1． 用最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
2． 利用吉布斯公式计算不同浓度下正丁醇溶液的吸附量，进而求出正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。
3． 学会镜面法作切线的方法。
1.2 实验原理1.2.1 表面张力分子在表面层内比在液体内部有较大的势能，这势能就是表面自由能。
在恒温、恒压及组成不变的条件下，使表面积可逆地增加dA ，体系自由能的增量dG 应等于环境对体系所做的表面功−δw ′即dG ＝−δw ′＝γdA （1）式中γ为比例常数，称为比表面自由能，其量纲为J ·m ‐2。
因其量纲又可以写成N /m, 所以γ还可称为表面张力1.2.2 溶液的表面吸附溶质能引起溶剂表面张力的变化，在一定的温度和压力下，吉布斯用热力学的方法推导出了溶液表面吸附量与溶液的表面张力和溶液浓度之间的关系，即Tdc d RT c ⎟⎠⎞⎜⎝⎛−=Γγ （2） 式中Γ为表面吸附量（mol ·m ‐2）, γ为溶液的表面张力（J ·m ‐2），T 为热力学温度（K ），c 为溶液的浓度（mol ·dm ‐3），R 为气体常数。
由吉布斯吸附等温式可看出，只要测得某—温度下不同浓度溶液的表面张力，以γ~ c 作图，在γ~c 的曲线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率Tdc d ⎟⎠⎞⎜⎝⎛γ，将斜率代入（2）式中，即可求出不同浓度时气一液界面上的吸附量Γ。
1.2.3 饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量Γ与浓度c 之间的关系，可用Langmuir 吸附等温式表示KcKc+Γ=Γ∞1 (3)式中Γ∞ 为饱和吸附量，K 为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。
大学物理化学实验报告-电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度
物理化学实验报告院系化学化工学院班级化学061学号13姓名沈建明实验名称电导法测定水溶性表面活性剂的临界胶束浓度日期2009.5.10 同组者姓名史黄亮室温25℃气压101.1 kPa成绩一、目的和要求1.了解表面活性剂的特性及胶束形成原理；2.掌握电导率仪的使用方法；3.用电导法测定十二烷基硫酸钠的临界胶束浓度。
二、基本原理1.表面活性剂是一类具有“两亲”性质的分子组成的物质，其分子由极性和非极性两部分组成。
按离子的类型可分为阴离子型表面活性剂、阳离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂三大类；2.当表面活性剂溶于水中后，不但定向地吸附在水溶液表面，而且达到一定浓度时还会在溶液中发生定向排列而形成胶束(图1)；3.随着表面活性剂在溶液中浓度的增长，球形胶束还可能转变成棒形胶束，以至层状胶束。
如图2所示。
后者可用来制作液晶，它具有各向异性的性质。
图2 胶束的球形结构和层状结构4.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，以CMC表示。
在CMC点上，由于溶液的结构改变导致其物理及化学性质与浓度的关系曲线出现明显转折，如下图所示。
图3 25℃时十二烷基硫酸钠水溶液的物理性质和浓度关系5.本实验通过测定不同浓度的十二烷基磺酸钠水溶液的电导值，作电导率-浓度关系图，由图中的转折点即可求出十二烷基磺酸钠水溶液在该温度下的临界胶束浓度。
三、仪器、试剂DDS-320型电导率仪 1 台DJS-1C型铂黑电极 1 支SC-15A数控超级恒温槽1台容量瓶(50mL) 3只移液管(5mL) 1 支移液管(10mL) 1 支氯化钾(分析纯)十二烷基硫酸钠(分析纯)蒸馏水四、实验步骤1.了解和熟悉DDS-320型电导率仪的构造和使用注意事项;2.用电导水或重蒸馏水准确配制0.01mol·L-1的KCl标准溶液(由老师配制)；3.十二烷基硫酸钠在80℃烘干3小时后，用电导水或重蒸馏水准确配成0.020mol·L-1的溶液(由老师配制)；4.预热恒温水浴；5.将0.020mol·L-1的十二烷基硫酸钠溶液准确稀释成浓度为0.002、0.004、0.006、0.007、0.008、0.009、0.010、0.012、0.014、0.016、0.018和0.020mol·L-1的溶液各50ml(由于容量瓶有限，以三个浓度的溶液为一组，分四组完成)；6.用电导仪从稀到浓分别测定上述各溶液的电导率(用后一个溶液荡洗存放过前一个溶液的电极及容器3次以上，各溶液测定前需恒温10min);7.每个溶液的电导率读数3次，取平均值；五、原始数据T=25℃P=101.1 kPa浓度/mol?L-1G1/ms G2/ms G3/ms G平均/ms0.002 0.1629 0.1630 0.1631 0.16300.004 0.308 0.309 0.309 0.3090.006 0.427 0.428 0.429 0.4280.007 0.483 0.484 0.486 0.4840.008 0.542 0.542 0.543 0.5420.009 0.588 0.588 0.589 0.5880.010 0.637 0.637 0.637 0.6370.012 0.709 0.709 0.710 0.7090.014 0.793 0.793 0.793 0.7930.016 0.871 0.871 0.872 0.8710.018 0.964 0.964 0.965 0.9640.020 1.027 1.027 1.027 1.027备注：0.002 mol?L-1下的读数单位本为μs，此处已换算六、数据处理图（一）因为实验所得结果的转折点不明显，采用如下方法：先从图（一）粗略估计出转折点在浓度为0.009 mol·L-1处，在用EXCEL以0.009mol·L-1点为转折点画出两条直线，再根据所得方程求解转折点浓度（近似估计）。
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物理化学实验报告-表面吸附
物理化学实验报告
溶液表面吸附的测量
1.实验目的
（1）掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的方法。
（2）根据Gibbs吸附方程式，计算溶质（乙醇）在单位溶液表面的吸附量，并作图。
2.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，若溶质降低溶剂表面张力，c（表面层）> c（本体）；反之，若溶质升高表面张力，c（表面层）<c（本体）。
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 c
RT c )(∂∂-
=Γσ
式中：Γ吸附量；c 溶液浓度；T 温度；R 气体常数；σ表面张力或表面吉布斯自由能。
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
，Γ>0，此时溶液中溶质在表面层中的
浓度大于在溶液中的浓度，称为正吸附。
相反，Γ<0，称为负吸附。
在一定温度下，测定不同浓度溶液的表面张力
，以 对c 作图，求不同浓度时的T
c
)(∂∂σ
值。
由Gibbs 吸附方程求各浓度下的吸附量Γ。
对于求各点斜率值可以借助计算机软件。
测定液体表面张力的方法较多，如最大气泡压力法，滴体积法，毛细管升高法，环法等，本实验采用最大气泡压力法。
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，其液面所受压力为大和附加压力ΔP。
根据拉普拉斯气压力P
（Laplace）方程：
式中：r为弯曲液面曲率半径；σ为液体与气体表面（界面）张力。
因是凹液面，弯曲液面的曲率半径，Δ（指向大气）。
当打开漏斗的活塞，让水缓慢滴入下面密封的加压瓶中，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。
气泡逸出前能承受的最大压力差为ΔPmax ，可以由微压差计测出。
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。
则有
r
P σ
2max =
∆ max
2
P r
∆=
σ
测定毛细管的半径r 和ΔPmax 即可求得液体表面张力σ。
直接测定毛细管半径r 容易带入较大的误差，可用同一支毛细管，在相同条件下分别测出已知表面张力为σ1的参考液体的ΔPmax,1和待测液体的ΔPmax ，由③式得
1max,1max 22P P r ∆=∆=
σσ
max 1
max,1
P P ∆∆=
σσ
由上式可求出其它液体的表面张力σ。
3.仪器与试剂 微差压测量仪 恒温槽 表面张力仪 滴管 烧杯 容量瓶 无水乙醇
4.实验步骤
（1）配制溶液：根据实验所要求的不同浓度的溶液称取不同质量的无水乙醇。
（2）按照实验要求连接仪器。
设定恒温槽温度为30摄氏度，通入恒温水。
（3）在表面张力仪中加入适量去离子水，恒温10分钟以上。
通过表面张力仪下端的活塞调节液面高度，使毛细管下端与液面相切。
（4）将毛细管与乳胶管连接断开，将毛细管内外用吹气法处理干净，将毛细管连入整个装置，盖紧活塞。
按下微差压计的置零键，再将乳胶管与毛细管连接好。
（5）缓慢打开漏斗活塞，是水滴慢慢滴下，毛细管此时上方的压力不断增大，之后毛细管口开始出现气泡，待气泡形成稳定后，在微差压测量计读取压力的最大值，读数三次，取平均值。
（6）使用上述方法，将去离子水换成不同浓度的溶液。
在更换溶液时必须洗刷表面张力仪3
次，并且将毛细管内外吹干净。
每次更换的溶液都必须保证恒温10分钟以上。
（7）实验完毕，整理仪器。
5.实验数据
水在30℃下表面张力为71.18（ mN*）
/(mol
*
)
7 4 1 9
1 57
4
47
1
40
8
37
7
346 317 297 27
9
267
2 57
4
47
1
40
8
37
7
346 318 297 27
9
267
3 57
3
47
1
40
8
37
7
346 316 298 28
267 57474037346 317 29727267
012
345630354045505560657075c/mol*l 上图为 曲线图 01234560.00400.00450.00500.00550.0060Y A x i s T i t l e X Axis Title B
此图为 -c 曲线图
6.数据分析
本次试验的误差来源有如下几项
（1）无水乙醇是一种极易挥发的物质，尽管在称量时我们可以先加入一些水以防止乙醇挥发，但是挥发还是在所难免的，所以可能会对溶液浓度造成一定影响。
（2）毛细管与液面相切也会引起误差，因为肉眼并不能准确判断是否相切，而毛细管如果插入稍深，则会影响读数。
（3）在洗涤仪器时所引起的误差，包括洗涤表面张力仪，还有处理毛细管时都可能有少量的之
前测量溶液的残留。
7.思考题
（1）实验前为什么一定要确保表面张力仪和毛细管的洁净？
主要是为了保证再加入溶液后不会出现杂质，不会影响溶液本身的浓度，而且毛细管的洁净也是为了使气泡更均匀。
（2）为什么不直接测毛细管的半径，而用标定的方法？
毛细管的半径非常小，直接测量必然会带来很大的误差，而通过其他测量值来算毛细管的半径则可以很好的避免这种误差。