大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力
（2）测定不同浓度乙醇溶液的表面张力 配制浓度分别为0.02，0.05，0.10，0.15，0.20， 0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁醇溶液各50ml。 按（1） 数据记录和处理
(1) 记录实验温度，大气压，以及蒸馏水和不 同浓度乙醇溶液的的△h。 (2) 按式（7-66）计算毛细管常数K。不同温度 下纯水的表面张力见附录14。
最大泡压法测表面张力
（3）求乙醇的分子截面积 饱和吸附量
kc 1 kc
(7-68)
c 作 ～c图，由直线斜率求
1 c 1 k
求乙醇分子截面积
1 ＝ L
(7-69)
8
最大泡压法测表面张力
3. 实验步骤
（1） 测定毛细管常数K. 将蒸馏水装于带支管的毛细管，使毛细管的端 面与液面相切，打开滴液漏斗的活塞，使水缓慢滴 下而降低系统的压力，气泡均匀逸出，读取U形压 力计两臂最大高度差。
2
最大泡压法测表面张力
2. 实验原理
体相分子：
（1）溶液的界面吸附 纯液体和其蒸气组成的体系 自由移动不消耗功
表面分子： 液体有自动收缩表面 而呈球形的趋势。
2 G (J m ) γ A T , P ,nB
g
l
比表面自由能（表面张力）
3
最大泡压法测表面张力
溶液： 体系可调节溶质在表面相的浓度来降低 表面自由能。
(3) 按式（7-66）计算不同浓度乙醇溶液的表 面张力。
10
最大泡压法测表面张力
(4)作 ～c/c 曲线，在曲线上分别取c / c 为0.03， 0.05，0.10，0.15，0.20，0.30，0.40的点作 d 切线，求切线斜率 。 dc / c
最大泡压法测定溶液的表面张力（泡压法、滴重法、毛细管升高法）
最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒（泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法）表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理：1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒（装置如下图所⽰）：其中，B是管端为⽑细管的玻璃管，与液⾯相切。
⽑细管中⼤⽓压为P0。
试管A中⽓压为P，当打开活塞E时，C中的⽔流出，体系压⼒P逐渐减⼩，逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝，形成⽓泡。
当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时，其曲率半径逐渐变⼩，⽓泡达最⼤时便会破裂。
此时⽓泡的曲率半径最⼩，即等于⽑细管半径r，⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出，故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体，其表⾯张⼒分别为γ1、γ2，压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2若其中⼀种液体的γ已知，例如⽔，则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2．⽑细管⾝升⾼法（装置如下图所⽰）：⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的，⽆油脂的⽑细管浸进液体，液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。
在平衡时，⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2 （2）式中σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度；d为液体密度；r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法（装置如右图所⽰）：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒，即：mg=2πσr （5）式中m为液滴质量；r为⽑细管外半径；σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度。
(情绪管理)最大气泡压力法测定溶液的表面张力最全版
（情绪管理）最大气泡压力法测定溶液的表面张力最大气泡压力法测定溶液的表面张力壹、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、基本原理在壹个液体的内部，任何分子周围的吸引力是平衡的。
可是在液体表面表面层中，每个分子都受到垂直于且指向液体内部的不平衡力。
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，通常把增大壹平方米表面所需的最大功A或增大壹平方米所引起的表面自由能的变化△G,称为单位表面的表面能，其单位为J·m－1；而把液体限制其表面及力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，其单位是N·m－1。
如欲使液体表面面积增加ΔS时，所消耗的可逆功A应该是：壹A＝ΔG＝σΔS（1）液体的表面张力和温度有关，温度愈高，表面张力愈小。
根据能量最低原则，若溶质能降低溶剂的表面张力，则表面层中溶质的浓度应比溶液内部的浓度大，如果所加溶质能使溶剂的表面张力升高，那么溶质在表面层中的浓度应比溶液内部的浓度低。
这种表面浓度和溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。
在壹定的温度和压力下，溶液表面吸附溶质的量和溶液的表面张力和加入的溶质量（即溶液的浓度）有关，它们之间的关系可用吉布斯(Gibbs)公式表示：Γ＝－()T（2）式中：Γ为吸附量(mol·m－1)；σ为表面张力(J·m-1)；T为绝对温度(K)；c为溶液浓度(mol．L －1)；R为气体常数(8．314J．K—I·mol－1)。
()T表示在壹定温度下表面张力随溶液浓度而改变的变化率。
如果σ随浓度的增加而减小，也即()T<0，则Γ>0，此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附作用。
如果σ随浓度的增加而增加即()T>0，则Γ<0，此时溶液表面层的浓度小于溶液本身的浓度，称为负吸附作用。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测量溶液表面张力
哎哟喂，说起这个“最大泡压法”来测溶液的表面张力，那真是个技术活儿，讲究得很！咱们四川人讲究实干，不扯那些虚的。
你想啊，就跟你泡茶一样，水温、茶叶量都得刚刚好，泡出来的味道才巴适。
这表面张力嘛，就像是你倒杯水在桌子上，那水边儿上紧绷绷的，不容易散开，那就是张力在作怪。
现在，我们要用最大泡压法来量它个准头。
咋个整呢？首先，得有个精密的仪器，里头装起待测的溶液，再慢慢往里头打气儿，就像吹泡泡一样。
关键来了，当那个泡泡刚好要破没破的时候，气压达到顶峰，这时候的气压差值，就跟那溶液的表面张力有直接关系。
咱们四川话说就是“卡点子上”，要的就是这个火候。
操作起来，那可得细心又耐心，手一抖，气打多了少了都不行。
数据一出来，嘿，那才是硬道理。
根据这个数据，咱们就能晓得这溶液的表面张力有多大了，对于研究材料啊、化工啊，那都是顶顶重要的。
所以说，这最大泡压法，别看名字听起来玄乎，其实原理简单得很，就是要个精细和准确。
咱们四川人做事，讲究的就是这个“精益求精”，测出来的结果，那自然是杠杠的！。
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。
最大泡压法测溶液的表面张力
最大泡压法测溶液的表面张力一．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—最大泡压法 二．实验原理表面能：,T pG A γ∂⎛⎫=⎪∂⎝⎭.......................................................................................................① 其意义为在可逆时增加体系单位表面积所需作的功(称表面功)。
单位：J·m -2 表面张力γ：作用于液面上(与液面相切)的单位长度的线段(沿曲线的法线方向)并指向液面内侧的力。
数值与表面能相同，单位：N·m -1。
吸附：向水中加入有机物等，溶液的表面张力将降低。
此时溶质分子在溶液表面作定向排列，且浓度大于本体的浓度，这种现象称为(正)吸附。
吸附量：溶液表面上单位面积内的溶剂所含的溶质与同量的溶剂在溶液本体所含溶质的物质的量的差值，用Γ表示，单位：mol·m -2。
吉布斯吸附公式：d d a R T a γΓ=-⋅ ...................................................................................................②若用浓度代替活度，吉布斯吸附公式为：d d c R TcγΓ=-⋅...................................................................................................③若浓度较大时，Γ不再随浓度增大，此时称饱和吸附，相应地，吸附量为饱和吸附量，用Γ∞表示。
一定温度下，吸附量与浓度的关系可表示为兰格缪尔式：1K c K cΓΓ∞=+ ...................................................................................................④上式重排为：1ccK ΓΓΓ∞∞=+................................................................................................⑤以cΓ对c 作图，由斜率可求出Γ∞。
实验八十三 最大泡压法测定溶液的表面张力
EMBED Equation.3 （3）
式中k为经验常数，与溶质的表面活性大小有关。由上式可知，当浓度很小时，Γ与c成直线关系；当浓度较大时，Γ与c成曲线关系；当浓度足够大时，则呈现一个吸附量的极限值，即 EMBED Equation.3 。此时若再增加浓度，吸附量不再改变。所以 EMBED Equation.3 称为饱和吸附量。 EMBED Equation.3 可以近似的看做是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时溶质的物质的量。求出 EMBED Equation.3 值，即可算出每个被吸附的表面活性物质分子的横截面积As。
式中L为阿伏加德罗常数。
因此，如测得不同浓度溶液的表面张力，从γ-c曲线可求得不同浓度的斜率dγ/dc，即可求出不同浓度的吸附量Γ，再从c/Г-c直线上求出Г∞，便可计算出溶质分子的横截面积As。
4、最大泡压法
测定表面张力的方法很多，本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。实验装置如图83-4所示。
式中γ为液体的比表面自由能，单位为J·m-2，即增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量，或者单位表面积上的分子比相同数量的内部分子“超额的” 吉布斯自由能。也可将γ看作液体限制其表面，力图使它收缩的单位直线长度上所作用的力，称为表面张力，单位为N·m-1。γ表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其值与液体的成分、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
纯液体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，由于溶质能使溶剂表面张力发生改变，因此，可以通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力
预习思考题
1. 表面张力的定义是
，单位
。测定表面张力的意义是
。
2. 溶 液 的 表 面 吸 附 是 指
，当
时，发生正吸
附
；当
时，发生负吸附，此时溶液本体浓度
液体
表面浓度，此时，溶液本体浓度
液体表面浓度。
3. 表面活性剂是能够
的物质。
4. 最大泡压法测定表面张力，保持仪器和药品的清洁是实验成功的关键，因为
如果以 N 代表 1m2 表面层的分子数，则：
N Γ NA
式中， NA 为 Avogadro 常数，则每个分子的截面积 A 为：
2
A
1 Γ N
A
测定表面张力的方法很多，有最大泡压法、拉环法、张力计法等，在本实验中，采用最
大泡压法来测定液体的表面张力。装置图如下。
待测液体置于支管试管中，使毛细管端面与液面相切，液面随着毛细管上升至一定高度。
量。吸附量与浓度之间的关系可以用 Langmuir 等温吸附方程式表示：
Γ
Γ
1
Kc Kc
式中，Γ 表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Γ∞表示饱和吸附量；c
表示吸附平衡时溶液的浓度；K 为常数。将上式整理可得如下形式: cc 1 Γ Γ KΓ
作 c/Γ ~ c 图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求常数 Γ∞和 K。
力学方法研究表面现象时采用的物理量，液体的表面张力和表面吉布斯自由能在数值上是相
等的，但是具有不同的物理意义。
液体的表面张力与温度、纯度等因素有关。温度愈高，表面张力愈小；纯度发生变化时，
表面张力也相应发生变化，其变化的大小决定于溶质的本性和加入量的多少。
大泡压法测定溶液的表面张力
03
实验材料与设备
实验溶液
实验溶液的种类
选择不同种类的溶液进行实验， 如纯水、盐水、表面活性剂溶液
等。
实验溶液的浓度
根据实验需求，选择适当的溶液浓 度，以获得准确的表面张力数据。
实验溶液的纯度
确保实验溶液的纯度，以减小误差。
清洁度
确保实验环境的清洁度， 以减小尘埃等杂质对表面 张力测量的影响。
04
实验步骤与操作
实验准备
实验器材
实验环境
准备大泡压计、恒温水槽、表面张力 计、烧杯、天平等。
确保实验室温度和湿度适宜，避免气 流干扰。
实验试剂
选择适当的溶液，如纯水、不同浓度 的电解质溶液等。
实验操作流程
溶液准备
将所选溶液倒入烧杯中，确保 溶液量适中。
大泡压法操作简便，实验设备 相对简单，易于实现。
对环境友好
该方法不需要使用有害的化学 试剂，对环境较为友好。
研究展望
理论模型建立
进一步建立和完善大泡压法的理论模型，提 高实验数据的解释能力。
与其他方法的比较研究
开展大泡压法与其他表面张力测定方法的比 较研究，深入了解其优缺点。
拓展应用领域
将大泡压法应用于更多类型的溶液和界面体 系，拓展其应用领域。
显著性检验
通过统计学方法对实验组和对照组的 数据进行显著性检验，判断实验结果 是否具有统计学差异。
结果讨论与误差分析
结果讨论
根据实验结果，讨论不同浓度溶 液对表面张力的影响，分析可能 的原因和机制。
误差分析
分析实验过程中可能存在的误差 来源，如测量误差、操作误差等， 并评估其对实验结果的影响。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力、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，了解兰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，计算饱和吸附量醇分子的截由表面张力的实验数据求正丁面积及吸附层的厚度。
二、实验原理1表面张力的产生液体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，由于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，如图所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积。
在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的表面自由能的增值称为单位表面的表面能（J ∙m2）。
若看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N∙ m1）。
事实上不仅在气液界面存在表面张力，在任何两相界面都存在表面张力。
表面张力的方向是与界面相切，垂直作用于某一边界，方向指向是表面积缩小的一侧。
液体的表面张力与液体的纯度有关。
在纯净的液体（溶剂）中如果掺进杂质（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。
由于表面张力的存在，产生很多特殊界面现象。
2、弯曲液面下的附加压力静止液体的表面在某些特殊情况下是一个弯曲表面。
由于表面张力的作用，弯曲表面下的液体或气体与在平面下情况不同，前者受到附加的压力。
弯曲液体表面平衡时表面张力将产生一合力P s,而使弯曲液面下的液体所受实际压力与外压力不同。
当液面为凹形时，合力指向液体外部，液面下的液体受到的实际压力为：P = P o - F S ;当液面为凸形时，合力指向液体内部，液面下的液体受到的实际压力为：P = P o + P S 。
这一合力P S ,即为弯曲表面受到的附加压力，附加压力的方向总是指向曲率中心。
附加压力与表面张力的关系用拉普拉斯方程表示：（式中σ为表面张力，R 为弯曲表面的曲率半径，该公式是拉普拉斯方程的特殊式，适用于当弯曲表面刚好为半球形的情况）。
最大泡压法测定溶液的表面张力
将（14-3）式化成直线方程则：
C kC 1 C 1 k k
（14-4）
若以σ—C作图可以得到一条直线，有直线斜率 即可求出假设在饱和吸附的情况下，在气液截面 上铺满一单分子层，由此可得每个溶质分子在表 面所占据的横截面积S0。
S 1 N 0
式中L为阿伏加得罗常数。因此若测得不 同浓度的溶液的表面张力，从σ—c曲线上 求出，便可计算出溶质分子的横截面积S0。
• 由于存在表面张力平衡过程，故用最大泡压法测 平衡表面张力，泡速要慢。
• 对于一些从体相迁移到表面相速度很慢的物质， 即使泡速很慢，测出的表面张力实际上仍是动表 面张力,往往和用其它方法测定值相差较大，即通 常所讲最大泡压法平衡性能较差．但它对测定冶 金中液态金属有较大优越性，可把耐高温毛细管 插在液态金属中，而远距离测出ΔP。
数据处理
• 根据溶液温度查表可知水的表面张力。
•
根据公式 力。
p m a x
2
r气
，可得各溶液的表面张
• 作ΔPmax -浓度图，并在曲线上取两个点 （C=0.05和0.20处），分别作出切线并求相 应的斜率，求出这两个点的吸附量。
• 根据方程（14-2）求算各浓度的吸附量，并 作出(c/ Γ)-c图，由直线斜率求其Γ ∞，并计 算横面积S0值。
• 用最大泡压法测定易发泡液体的表面张力 时应注意哪些问题？
• 有些物质（如十二烷基硫酸钠）用最大泡 压法测定其溶液的表面张力往往和用其它 方法（如滴重法）测量结果相差较大，试 简单分析其原因。
在σ—c曲线上任意选一点i做切线，即可 得该点所对应浓度ci的斜率（d/dci）T代入 （14-2）式，可求出不同浓度时的吸附量Γ。
饱和吸附与溶质分子的横截面积。
最大泡压法测定溶液的表面张力
最大泡压法测定溶液的表面张力
1. 连接电源，打开电源开关（在仪器后面板上），在水浴槽中加入蒸
馏水至加热棒的上沿处。
2. 设置水浴温度（一般设置为25℃，当气温较高时，一般设置为气
温+5℃），开启加热开关和搅拌开关，调节合适的搅拌速率（一般为550-600r/min左右）。
3. 清洗样品管，装入蒸馏水至刻度线处，调节液位调节器，使毛细
管与液面相切，恒温10-15min，进行毛细管常熟测定。
4. 将仪器的出气口与样品管的增压操作口连接，将增/减压操作切换
开关打到增压侧，调节气速调节器使压力变化容易读数，记录压力表显示的最大正压力值，读取三组数据；将增/减压操作切换开关打到中间位置（断路位置），将仪器的出气口与样品管的减压操作口连接，将增/减压操作切换开关打到减压侧，调节气速调节器使压力变化容易读数，记录压力表显示的最大负压力值，读取三组数据；用水的标准表面张力值和上述测定的最大正压力值与最大负压力值的差值计算毛细管常数。
5. 依照步骤4和5，对待测样品溶液进行测量。
从小浓度依次到大浓
度，每次测完后将样品倒入废液回收处，直接用下一个高浓度样品涮洗样品管，再次装入样品，恒温10-15min后进行测量。
（应注意液位计的液位高度变化，切不可液位相差过高）
6. 测量结束，关闭增/减压开关，关闭搅拌，关闭控温开关，打开平
衡开关，使两液位计液位向平，关闭平衡开关。
7. 数据处理，计算待测溶液溶质（正丁醇）的分子截面积。
最大泡压法测溶液的表面张力
五、实验注意事项
1、测定用的毛细管一定要清洗干净，否则气泡 不能连续稳定地通过，而使压力计读书不稳定。
2、控制好出泡速度，不要使气泡一连串地脱 出，，读取压力计的压差时，应取气泡单个逸 出时的最大压力差。
3、洗涤毛细管时不能用热风吹干或烘烤，避免毛 细管的结构发生变化。
4、实验结束后要将所用仪器全部洗涤干净。
最大泡压法测定溶液的表面张力
三峡大学化学与生命科学学院化学系物理化学教研室制
一、实验目的及要求
1、通过测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面 张力，计算表面吸附量与浓度的关系及吸附量 和正丁醇分子的横截面积。
2、了解表面张力的性质，表面能的意义及表 张力和吸附的关系。
3、掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和 技术。
六、数据处理
1、以纯水测得结果按（15～8）式计算仪器 常数K’值，水的表面张力由附录表中查出
2、用表格列出各浓度的溶液压力差值，并求 得其表面张力值。
3、在方格坐标纸上作σ-c图 ，并在σ-c曲线上 取10～20个点，分别作出切线，并求得对
应的斜率。
4、根据方程（15-2）求算各浓度的吸附量，并 作出(c/ Γ)-c图，由直线斜率求其Γ ∞，并计 算横面积S0值。
二、实验原理
图1 最大气泡法表面张力测定装置 1-滴液漏斗，2-支管试管，3-毛细管，4-恒 温槽，5-压差计
根据拉普拉斯公式，气泡承受的压力差也最大。 （15-6）
三、仪器与试剂
表面张力测定装置 洗耳球 滴管 不同浓度的乙醇溶液
1套 1个 1个
四、实验步骤
仪器常数的测定 溶液的表面张力的测定
七、思考题
1、有哪些因素影响表面张力测定的结果？如 何减小以致消除这些因素对实验的影响？
最大泡压法测定溶液的表面张力
根据能量最低原则，当溶质能降低溶剂的表面张力时，它在表面层中的溶质浓度比溶液内部的大；
最大泡压法测定溶u液的有表些面张物力质溶入溶剂以后，能使溶剂的表面张力显著降低，这类物质 P根m据a能x =量ρΔ最h低g 原则被，称当溶为质表能降面低活溶剂性的物表面质张。力时工，业它在和表面日层常中的生溶活质浓中度被比溶广液泛内部使的用大；的去污剂、乳化剂、 它表示了液体表面润自湿动缩剂小以趋势及的起大小泡，剂其量等值等也液都体是的成表分面、溶活质性的浓物度质、温。度及表面气氛等因素有关。 σ乙为醇液水体溶的液表的面浓自度u由由能阿以，贝亦表折称光面表仪面张测张定力力。（对单浓位为度J·m作-2）图。，可得到σ-c曲线，开始σ随浓度增加而迅速 3、测定不同浓度下乙醇降水，溶液以的后表面的张变力，化计算比表较面吸缓附慢量 。在σ-c曲线上任选一点作切线，即可得该 当以最同大样 泡方压>法法0将测时大定，试溶点管液<所中的0,换表对称以面为应不张负同力浓吸浓附度度。的的乙斜醇溶率液（，dd测c 出) T不同。的压力差，再用公式求出表面张力。 以同样方法将大试u管中本换实以不验同采浓度用的乙最醇大溶液气，泡测出法不测同的定压乙力差醇，再水用溶公式液求的出表表面面张力张。力 ， 通 过 乙 醇 水 溶 P以m同a样x =方ρΔ法h将g 大试液管的中换表以面不同张浓力度的和乙浓醇溶度液的，测关出系不同求的出压力表差面，再吸用附公式量求，出表仪面器张力装。置如图：
若3、用测同定一不支同毛浓细度发管乙，生醇同水变一溶压化液力的，计表，因面对张此两力种可，具计以有算表通表面面过张吸力调附σ量1节，σ溶2的质液在体而表言面，则层有的下列浓关度系式来：降低表面自由能。 （二）毛细管洁u净根与否据对能所测量数最据有低何原影响则？，当溶质能降低溶剂的表面张力时，它在表面层中 反面之吸， 附溶。质使溶的剂的溶表质面张浓力度升高比时溶，它液在内表面部层的中的大浓度；比反溶液之内，部的溶浓质度低使，溶这种剂表的面浓表度面和内张部力浓度升不高同的时现，象叫它做溶液的表
实验十 最大泡压法测定溶液的表面张力
实验十最大泡压法测定溶液的表面张力一、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——最大泡压法。
二、实验原理1．物体表面分子和内部分子所处的环境不同，表面层分子受到向内的拉力。
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，可逆地使表面增加dA 所需对体系做的功，叫表面功，可以表示为：dA W ⋅=-σδ'(1) 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时所必须对体系做的可逆非体积功，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 ／m 2)。
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，若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”。
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：T dcd RT c )(σ-=Γ(2) 式中Γ为表面超量(mol ／m 2)；σ为溶液的表面张力(J ／m 2)；T 为热力学温度；c 为溶液浓度(mol ／m 3)；R 为气体常数。
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法测定溶液表面张力
最大泡压法，又称为担子法，是测量溶液表面张力的常用方法。
它通过测量在溶液表面上创建的泡压来测定溶液表面张力。
实验过程简单，但实验技巧很重要，数据准确性较高。
最大泡压法测定溶液表面张力主要由以下几个步骤：1.准备实验设备，包括显微镜、放大器、调制器等；2.将实验条件（如测试液、温度等）设置好；3.在溶液表面上插入微型担子，担子被排入溶液表面后，用微型调制器调节其偏移量；4.随着微型调制器的偏移量的增加，担子将会创建一个泡压，泡压会不断增大，当到达最大时，测定溶液表面张力的值；5.测定完成后，将担子及时取出，表面张力测定完成。
最大泡压法是一种快速、简单、准确的溶液表面张力测定方法，但是需要有正确的实验技巧才可以确保测定结
果的准确性。
此外，操作过程中应注意安全，避免伤害自身。
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最大泡压法测定溶液的表面张力07应化1w07331120宋强一、实验目的1、测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和溶质分子的横截面积；2、了解表面张力的性质，比表面吉布斯函数的意义以及表面张力和吸附的关系；3、掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
二、实验原理 1．比表面吉布斯函数从热力学观点看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总的比表面吉布斯函数减小的过程。
如欲使液体产生新的表面△A ，则需要对其做功。
功的大小应与△A 成正比：式中σ为液体的比表面吉布斯函数，亦称表面张力。
它表示了液体表面自动缩小趋势的大小，其量值与液体的成分、溶质的浓度、温度及表面气氛等因素有关。
2．溶液的表面吸附纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低比表面吉布斯函数的惟一途径是尽可能缩小其表面积。
对于溶液，由于溶质能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比表面吉布斯函数。
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，表面层中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表面张力及溶液的浓度有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程：式中：Г为表面吸附量(单位：mol ·m -2)；T 为热力学温度(单位：K)；C 为稀溶液浓度(单位：mol ．L —1)； R 为气体常数。
若C d dc σ⎛⎫ ⎪⎝⎭<o ，P>0，称为正吸附；若 T d dc σ⎛⎫⎪⎝⎭>o ，则P<0，称为负吸附。
本实验研究正吸附情况。
有一类物质，溶入溶剂后，能使溶剂的表面张力降低，这类物质被称为表面活性物质。
表面活性物质具有显著的不对称结构，它们是由亲水的极性基团和憎水的非极性基团构成的。
对于有机化合物来说，表面活性物质的极性部分一般为-NH+3，-OH，-SH，-COOH，-SO2OH等。
乙醇就属这样的化合物。
它们在水溶液表面排列的情况随其浓度不同而异。
如图A所示，浓度很小时，分子可以平躺在表面上；浓度增大时，分子的极性基团取向溶液内部，而非极性基团基本上取向空间；当浓度增至一定程度，溶质分子占据了所有表面，就形成饱和吸附层。
以表面张力对浓度作图，可得到σ-c曲线，如图B所示。
从图中可以看出，在开始时σ随浓度增加而迅速下降，以后的变化比较缓慢。
在σ-c曲线上任选一点i作切线，即可得该点所对应浓度Ci的斜率(dσ/dci)，再由Gibbs吸附方程式，可求得不同浓度下的T值。
3．饱和吸附与溶质分子的横截面积吸附量Γ与浓度C之间的关系，可用郎格茂(Langmuir)吸附等温式表示：式中Г∞为饱和吸附量；K为常数。
将上式取倒数可得：作cc-Γ图，直线斜率的倒数即为Г∞。
如果以N代表1 m2表面上溶质的分子数，则有：N L∞=Γ式中L为阿伏加德罗常数，由此可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积：12SL∞=Γ因此，若测得不同浓度的溶液的表面张力，从σ-c曲线上求出不同浓度的吸附量P，再从P-c直线上求出T∞，便可计算出溶质分子的横截面积S。
4．最大气泡法测定表面张力测定表面张力的方法很多。
本实验用最大气泡法测定乙醇水溶液的表面张力，其实验装置和原理如图C所示。
将被测液体装于测定管中，使玻璃管下端毛细管端面与液面正好相切，液面沿毛细管上升。
打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气，则测定管中的压力户逐渐减小，毛细管中压力p0就会将管中液面压至管口，并形成气泡，其曲率半径由大而小，直至恰好等于毛细管半径r，根据拉普拉斯(Laplace)公式，这时能承受的压力差也最大：随后大气压力将把此气泡压出管口，曲率半径再次增大，因此气泡表面膜所能承受的压力差必然减少，实际上测定管中的压力差却在进一步加大，所以立即导致气泡的破裂。
最大压力差可通过数字压力计测得。
用同一根毛细管分别测定具有不同表面张力的溶液时，可得下列关系σ1 =r/2ΔP1 σ2 =r/2ΔP2σ1 = K ΔP三、仪器与试剂仪器：表面张力测定装置1套，恒温水浴1套，阿贝折射仪1台，洗耳球1个， 200mL 烧杯1只试剂：乙醇(分析纯)四、实验内容1、配制溶液用称重法粗略配制5％，10％，15％，20％，25％，30％，35％，40％的乙醇水溶液待用。
2、测定仪器常数调节恒温槽温度为25℃。
将仪器认真洗涤干净，在测定管中注入蒸馏水，使管内液面刚好与毛细管口相接触，置于恒温水浴内恒温10min。
注意使毛细管保持垂直并注意液面位置，然后按图C接好系统。
慢慢打开抽气瓶活塞，进行测定。
注意气泡形成的速度应保持稳定，通常以每分钟约8～12个气泡为宜。
记录U型压力计两边最高和最低读数各3次，求出平均值。
3、测定醇溶液的表面张力以不同浓度的乙醇或正丁醇溶液进行测量。
从稀到浓依次进行。
每次测量前必须用少量被测液洗涤测定管，尤其是毛细管部分，确保毛细管内外溶液的浓度一致。
4、乙醇系列溶液的折光率测定乙醇水溶液的准确浓度，用阿贝折射仪来确定。
五、数据记录与处理原乙醇溶液浓度C(V%)压力差（Pa）折光率1 2 3 平均0 577 570 568 571.75 470465467467.3 1.334210 400399407402.0 1.336215 363367360363.3 1.339720 345356349350.0 1.340725 306309301305.3 1.344930 285289279284.3 1.347235 269275268270.7 1.349740 261264260261.7 1.35121、以纯水测量结果计算K1值。
查表得σ = K ΔPK= 71.97*10-3/572 =1.26*10-4M2、根据所测折光率，由实验室提供的浓度折射率工作曲线查出各溶液的浓度。
图1-------折光率和乙醇浓度百分含量关系图3、计算各溶液的σ值。
原乙醇溶液浓度C(V%) 实际乙醇溶液浓度C(V%)实际乙醇溶液浓度C压力差（Pa ）σ/10(-3)N/m 12 3 平均值 5 2.2 0.38 470 465 467 467.3 58.83 10 4.9 0.83 400 399 407 402.0 50.61 15 9.7 1.66 363 367 360 363.3 45.74 20 11.1 1.91 345 356 349 350.0 44.06 25 17.5 3.01 306 309 301 305.3 38.44 30 21.3 3.66 285 289 279 284.3 35.79 35 25.8 4.42 269 275 268 270.7 34.07 40 28.64.91 261264260261.732.944、作σ-c 图，并在曲线上读出10个点的表面张力，分别作出切线，并求得对应的斜率。
项目C σ K /10(-3) Γ/10(-3) C/Γ/(mol/L)/10(-3) mol ·m -2/10(3) ( m 2/L)N/m1 0.4 56.93 -10.165 0.0016402 243.87 2 0.9 52.12 -9.0726 0.0032938 273.243 1.4 47.86 -7.9697 0.0045009 311.05 4 1.9 44.15 -6.8667 0.005263 361.01 5 2.4 40.99 -5.7585 0.0055751 430.496 2.9 38.38 -4.6608 0.0054524 531.887 3.4 36.32 -3.5579 0.0048798 696.75 8 3.9 34.82 -2.4527 0.0038587 1010.71 9 4.4 33.86 -1.3508 0.0023976 1835.19 104.933.45-0.2619 0.00051779465.325.根据Gibbs方程求算各浓度的吸附量T，并作出图，由直线斜率求其，并计算值。
图2-------乙醇浓度与表面张力图图3------------C与 C/Γ关系图=1/k=1/1194.35= 8.373*10-7MOL·M -2=1.984*10-18 M-2文献值表-----1.浓度折射率关系图0 5 10 15 20 25 30 35 40浓度折光率25℃ 1.3326 1.3362 1.3398 1.3432 1.3465 1.3494 1.3520 1.3542 1.3564表-----2.纯水温度与表面张力关系图t/℃σ/10(-3)N/m25 71.9735 70.1845 68.74表-----3.乙醇溶液浓度与表面张力关系六、思考题1、在测量中，如果抽气速度过快，对测量结果有何影响?答：本实验的关键在于控制抽气速率，气泡形成的速率应保持稳定，若抽气速率过快，气泡形成过快，使测量读数偏高，影响测量结果。
2、如果毛细管末端插入到溶液内部进行测量行吗?为什么?答：不行。
毛细管末端应与液体液面相切，而此时的压力才是大气压力。
若插入液面内部，压力将发生变化，导致测量结果不准确。
`七注意事项1.仪器系统不能漏气。
2.所用毛细管必须干净、干燥，应保持垂直，其管口刚好与液面相切。
3.打开滴液漏斗的活塞时要求使气泡尽可能慢的鼓出。
4.毛细管要求出泡均匀，内径不可太粗，否则误差太大。
毛细管头部必须平整光滑，不沾油污，以免出泡不均匀。
5.测定表面活性剂溶液时，溶液要沿管壁慢慢加入，防止大量气泡。
测定时也应放掉一些气泡后，才读出最大压力差，不能让泡沫在液面上过多堆积影响溶液和形成的压力差。
6.毛细管必须干净，保持垂直，其管口刚好与液面相切．每次测量前用待测液洗涤毛细管，保持毛细管与样品管所测液浓度一致。
7.读取压力计的压差时，应取气泡单个逸出时的最大压力差。
用吸耳球洗毛细管时，要打开活塞八讨论1．误差实验结果表明，运用单一毛细管插入液面以下一定深度进行溶液表面张力测定，它既能够克服气泡逸出不稳定，难以调节毛细管端面正好与液面相切的缺点，又能保证实验结果的准确性．具有操作简单、快速、准确度高等优点．对于物质不同温度下的表面张力数据的准确获得，具有较好的推广应用价值．此外，还可通过某溶液两温度时的表面张力，测定另一温度时溶液的密度．本实验产生误差的原因主要有以下几个方面（1） 垂直相切没调好（2） 读高度差时误差较大2.讨论由溶液的单位表面吸附量可求得每一个溶质分子在溶液表面占据的面积S 。
方法如下： 若溶质在溶液表面是单分子层吸附，按兰缪尔（Laugmuir ）吸附等温式 2221c c b ∞∞=+ΓΓΓ （5-17）式中，∞Γ为单位溶液表面被溶质单分子层吸附的饱和吸附量，b 为常数。