表面张力测定仪的使用
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mol·L-1、0.15 mol·L-1、0.20 mol·L-1、0.25 mol·L-1、 0.30 mol·L-1、0.35 mol·L-1的正丁醇水溶液各 100 mL待 用。
容量瓶加入正丁醇 之前可先加入适量 的蒸馏水（有什么
作用？）
三、实验步骤
2、毛细管常数的测定
（1）清 洗毛细管 和测定管
（2）调节毛细 管与液面相切并
使溶液恒温
（4）校正零 点并读取最大
压差
（3）调节 气泡速度约 为5-7s一个
3、待测样品表面张力的测定
由稀到浓依次测定正丁醇水溶液的表面张力。
每次测量前，都需用 待测液充分润洗测定
管和毛细管
四、注意事项
1. 畅通大气情况下采零，每个样品测定前都必须采零。 2. 抽气速度不宜过快，平均 5 s 逸出一个气泡。 3. 勿让液体进入胶管内。
基础化学实验Ⅲ （物理化学实验）
最大泡压法 测定溶液表面张力
知识点及实验技能训练要点
知识点： 表面张力、吉布斯吸附方程 、最大泡压法。
实验技能训练要点：
超级恒温槽的调节；表面张力测定仪的使用；最大泡 压法对表面张力相关性质的测定（均为首次训练）
一、实验目的 二、实验原理 三、实验步骤 四、注意事项 五、实验总结 六、实验延伸 七、思考题
pmax
p0
pr
2
r
pmax
p0
pr
2
r
随着放水抽气，大气压力将把该气泡压出管口。曲 率半径再次增大，此时气泡表面膜所能承受的压力差必 然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，故立即 导致气泡的破裂。
用同一根毛细管分别测定具有不同表面张力(1和2)
的溶液时，可得到下列关系式：
1
r 2
pmax1
2
r 2
pmax 2
1 pmax1 2 pmax 2
1
2
pmax1 pmax 2
K pmax1
式中 K 称为毛细管常数，其值可由已知表面张力的物质 来确定。本实验中测定蒸馏水的目的即在于此。
三、实验步骤
1、溶液配制
（1）恒温水浴：25 ℃ 或 30 ℃。 （2）溶液的配制：配制0.02 mol·L-1、0.05 mol·L-1、0.10
表面层的分子垂直作用在界面每单位长度边缘上且 与表面平行或相切的收缩力，称为比表面张力，简称表
面张力，用表示，其单位是N·m-1。
溶质密度、摩尔质量Ｍ 已知
吸附层厚 M (Ⅳ)
度溶质分子横截面积S0
NA为阿伏伽德罗常数
S0
1
NA
(Ⅲ)
饱和吸附量Γ∞
作c/Γ –c曲线
cc
（二）滴重法或滴体积法
液体受重力作用从垂直安放的毛细管向下滴落， 当液滴最大时，其半径等于毛细管半径，此时重力与
表面张力相平衡，因而可以从滴落质量计算。
测定落滴质量——滴重法， 测定落滴体积——滴体积法。
（三）拉脱法
也叫拉环法、环形法、环法。测量一已知周长的金属 圆环（或金属片）从待测液体表面拉出时的最大拉力和圆 环的内外半径，可求得表面张力。
（四）液滴外形法、振动射流法
液滴外形法常用来测定熔融金属以及界面张力低于 10-4 N·m-1体系的表面张力。
振动射流法主要用于测定新生成表面的表面张力， 即动态表面张力。
参考文献
1. 陈六平，邹世春，现代化学实验与技术，北京，科学出 版社，2007年，270页
2. 复旦大学等编，庄继华等修订，物理化学实验，第三版 ，北京，高等教育出版社，2004年，131页
3. 傅献彩等，物理化学（下册），第五版，北京，高等教 育出版社，2006年，313页
七、思考题
1. 温度变化对表面张力有何影响？
2. 测定中如果毛细管末端插入溶液内部对 pmax 有何
影响？为什么？ 3. 哪些因素会影响表面张力的测量结果？如何降低这些
因素的影响？
一、实验目的
1. 了解表面张力的性质、表面自由能的意义以及表面 张力和吸附的关系；
2. 掌握最大泡压法测定表面张力的原理和技术； 3. 测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算溶液
的表面吸附量和正丁醇分子的横截面积。
二、实验原理
（一）表面张力及其与相关物理量的关系
液体表面缩小是一个自发过程，将使体系总自由能 减小。欲使液体增大单位面积时，要由外界对液体作 功，其所需要的能量称为液体的表面自由能或表面能。
1
k
(Ⅱ)
吸附量Γ
作σ-c曲线
(Ⅰ)
c RT
d
dc
T
表面张力σ
（二）表面张力的测量方法
最大泡压法测表面张 力
（三）测量原理
调毛细管下端端面与被测液体液面相切。抽气，测 定管中压力Pt逐渐减小，毛细管中大气压力P0就会将管中 液面压至管口，形成气泡。其曲率半径恰好等于毛细管 半径r时，此时能承受的压力差为最大，有
6. 由(Ⅲ)式计算正丁醇分子的横截面积S0值，单位换算为 nm2，与文献值0.274~0.289 nm2 比较。
（二）讨论
本实验关键在于毛细管的清洁、毛细管口与液面的 相切、抽气速度的恒定。
六、实验Fra Baidu bibliotek伸
表面张力的其他测定方法：
（一）毛细管上升法
毛细管插入液体后，液体在毛细管内将上升一定 高度。平衡时，上升液柱的重量和液体由于表面张力 的作用而受到向上的拉力相等，由此可计算获得表面 张力值。
五、实验总结
(一)数据处理
1. 计算正丁醇水溶液准确浓度。 2. 根据(V)式计算毛细管常数K值，单位为m。
3. 计算各溶液的表面张力，作 -c曲线。 4. 在-c曲线上取8~10个点，分别作切线，得各点所对应浓
度ci的斜率，由(I)式求得不同浓度下的吸附量值Γi。 5. 作c/Γ-c图，得一直线，斜率的倒数即为Γ∞ (mol·m-2)。
容量瓶加入正丁醇 之前可先加入适量 的蒸馏水（有什么
作用？）
三、实验步骤
2、毛细管常数的测定
（1）清 洗毛细管 和测定管
（2）调节毛细 管与液面相切并
使溶液恒温
（4）校正零 点并读取最大
压差
（3）调节 气泡速度约 为5-7s一个
3、待测样品表面张力的测定
由稀到浓依次测定正丁醇水溶液的表面张力。
每次测量前，都需用 待测液充分润洗测定
管和毛细管
四、注意事项
1. 畅通大气情况下采零，每个样品测定前都必须采零。 2. 抽气速度不宜过快，平均 5 s 逸出一个气泡。 3. 勿让液体进入胶管内。
基础化学实验Ⅲ （物理化学实验）
最大泡压法 测定溶液表面张力
知识点及实验技能训练要点
知识点： 表面张力、吉布斯吸附方程 、最大泡压法。
实验技能训练要点：
超级恒温槽的调节；表面张力测定仪的使用；最大泡 压法对表面张力相关性质的测定（均为首次训练）
一、实验目的 二、实验原理 三、实验步骤 四、注意事项 五、实验总结 六、实验延伸 七、思考题
pmax
p0
pr
2
r
pmax
p0
pr
2
r
随着放水抽气，大气压力将把该气泡压出管口。曲 率半径再次增大，此时气泡表面膜所能承受的压力差必 然减小，而测定管中的压力差却在进一步加大，故立即 导致气泡的破裂。
用同一根毛细管分别测定具有不同表面张力(1和2)
的溶液时，可得到下列关系式：
1
r 2
pmax1
2
r 2
pmax 2
1 pmax1 2 pmax 2
1
2
pmax1 pmax 2
K pmax1
式中 K 称为毛细管常数，其值可由已知表面张力的物质 来确定。本实验中测定蒸馏水的目的即在于此。
三、实验步骤
1、溶液配制
（1）恒温水浴：25 ℃ 或 30 ℃。 （2）溶液的配制：配制0.02 mol·L-1、0.05 mol·L-1、0.10
表面层的分子垂直作用在界面每单位长度边缘上且 与表面平行或相切的收缩力，称为比表面张力，简称表
面张力，用表示，其单位是N·m-1。
溶质密度、摩尔质量Ｍ 已知
吸附层厚 M (Ⅳ)
度溶质分子横截面积S0
NA为阿伏伽德罗常数
S0
1
NA
(Ⅲ)
饱和吸附量Γ∞
作c/Γ –c曲线
cc
（二）滴重法或滴体积法
液体受重力作用从垂直安放的毛细管向下滴落， 当液滴最大时，其半径等于毛细管半径，此时重力与
表面张力相平衡，因而可以从滴落质量计算。
测定落滴质量——滴重法， 测定落滴体积——滴体积法。
（三）拉脱法
也叫拉环法、环形法、环法。测量一已知周长的金属 圆环（或金属片）从待测液体表面拉出时的最大拉力和圆 环的内外半径，可求得表面张力。
（四）液滴外形法、振动射流法
液滴外形法常用来测定熔融金属以及界面张力低于 10-4 N·m-1体系的表面张力。
振动射流法主要用于测定新生成表面的表面张力， 即动态表面张力。
参考文献
1. 陈六平，邹世春，现代化学实验与技术，北京，科学出 版社，2007年，270页
2. 复旦大学等编，庄继华等修订，物理化学实验，第三版 ，北京，高等教育出版社，2004年，131页
3. 傅献彩等，物理化学（下册），第五版，北京，高等教 育出版社，2006年，313页
七、思考题
1. 温度变化对表面张力有何影响？
2. 测定中如果毛细管末端插入溶液内部对 pmax 有何
影响？为什么？ 3. 哪些因素会影响表面张力的测量结果？如何降低这些
因素的影响？
一、实验目的
1. 了解表面张力的性质、表面自由能的意义以及表面 张力和吸附的关系；
2. 掌握最大泡压法测定表面张力的原理和技术； 3. 测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算溶液
的表面吸附量和正丁醇分子的横截面积。
二、实验原理
（一）表面张力及其与相关物理量的关系
液体表面缩小是一个自发过程，将使体系总自由能 减小。欲使液体增大单位面积时，要由外界对液体作 功，其所需要的能量称为液体的表面自由能或表面能。
1
k
(Ⅱ)
吸附量Γ
作σ-c曲线
(Ⅰ)
c RT
d
dc
T
表面张力σ
（二）表面张力的测量方法
最大泡压法测表面张 力
（三）测量原理
调毛细管下端端面与被测液体液面相切。抽气，测 定管中压力Pt逐渐减小，毛细管中大气压力P0就会将管中 液面压至管口，形成气泡。其曲率半径恰好等于毛细管 半径r时，此时能承受的压力差为最大，有
6. 由(Ⅲ)式计算正丁醇分子的横截面积S0值，单位换算为 nm2，与文献值0.274~0.289 nm2 比较。
（二）讨论
本实验关键在于毛细管的清洁、毛细管口与液面的 相切、抽气速度的恒定。
六、实验Fra Baidu bibliotek伸
表面张力的其他测定方法：
（一）毛细管上升法
毛细管插入液体后，液体在毛细管内将上升一定 高度。平衡时，上升液柱的重量和液体由于表面张力 的作用而受到向上的拉力相等，由此可计算获得表面 张力值。
五、实验总结
(一)数据处理
1. 计算正丁醇水溶液准确浓度。 2. 根据(V)式计算毛细管常数K值，单位为m。
3. 计算各溶液的表面张力，作 -c曲线。 4. 在-c曲线上取8~10个点，分别作切线，得各点所对应浓
度ci的斜率，由(I)式求得不同浓度下的吸附量值Γi。 5. 作c/Γ-c图，得一直线，斜率的倒数即为Γ∞ (mol·m-2)。