溶液表面張力的測(cè)定

1、溶液表面張力的測(cè)定溶液表面張力的測(cè)定—最大氣泡法最大氣泡法實(shí)驗(yàn)報(bào)告實(shí)驗(yàn)報(bào)告材332013012030張鵬翔張鵬翔實(shí)驗(yàn)日期：實(shí)驗(yàn)日期：2015.03.19同組姓名：汪偉男同組姓名：汪偉男實(shí)驗(yàn)?zāi)康膶?shí)驗(yàn)?zāi)康?用最大氣泡法測(cè)定不同濃度正丁醇溶液的表面張力。2利用吉布斯公式計(jì)算不同濃度下正丁醇溶液的吸附量，進(jìn)而求出正丁醇分子截面積和飽和吸附分子層厚度。3.掌握用計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的方法。實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理在液體內(nèi)部，任何分子受周圍分子的吸引力是平衡的，

2、可是表面層的分子受內(nèi)層分子的吸引與受表層外介質(zhì)的吸引并不相同，所以，表面層的分子處于力不平衡狀態(tài)，表面層的分子比液體內(nèi)部分子具有較大勢(shì)能，如欲使液體產(chǎn)生新的表面就需要對(duì)其作功。在溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆地使表而積增加所需作的功為dA(1)dAW????比例系數(shù)表示在等溫等壓下形成單位表面所需的可逆功，其數(shù)值等于作用在界面上每單位長度邊?緣上的力，稱為表面張力。在純物質(zhì)情況下表面層的組成與內(nèi)部的相同，但溶液的情況卻不然，加入溶質(zhì)后溶劑

3、的表面張力發(fā)生變化。根據(jù)能量最低原則，當(dāng)溶質(zhì)降低該劑的表面張力時(shí)，表面層中溶質(zhì)的濃度比溶膠內(nèi)部的大，反之，溶質(zhì)使溶劑的表面張力升高時(shí)，它在表面層中的濃度比在內(nèi)部的濃度的大。這種表面濃度與溶液內(nèi)部濃度不同的現(xiàn)象叫做溶液的表面吸附。顯然，在指定的溫度和壓力下，溶質(zhì)的吸附量與溶液的濃度及溶液的表面張力隨濃度的變化率有關(guān)，從熱力學(xué)可知，它們之間的關(guān)系遵守吉布斯吸附公式：（2）PTdcdRTc??????????式中；——吸附量，；?2??mmo

4、l——表面張力，；?1??mNc——溶質(zhì)的濃度，；3??mmolT——熱力學(xué)溫度，K；R——摩爾氣體常數(shù)8.314。11????KmolJ當(dāng)時(shí)，稱為正吸附；當(dāng)時(shí)，稱為負(fù)吸附。0???????PTdcd?0??0???????PTdcd?0??溶于溶液中能使其表面張力降低的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)，工業(yè)和日常生活中廣泛應(yīng)用的去污劑、乳化劑、潤滑劑以及起泡劑等都是表面活性物質(zhì)。它們的主要作用發(fā)生在界面上，所以研究這些物質(zhì)的圖2：測(cè)定表面張力裝置

5、1毛細(xì)管2壓力計(jì)3抽氣瓶4大試管將待測(cè)液體裝入大試管4中，使毛細(xì)管1的端面與液面相切液面即沿毛細(xì)管上升。打開抽氣瓶3的活塞抽氣。毛細(xì)管內(nèi)液面上受到比大試管4較大的壓力，當(dāng)此壓力差在毛細(xì)管端面上產(chǎn)生的作用力稍大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，氣泡就從毛細(xì)管口被壓出。這個(gè)最大的壓力差值可由U型壓力計(jì)2讀出：ghp???max式中為U型壓力計(jì)兩邊讀數(shù)之差，g為重力加速度，為壓力計(jì)內(nèi)液體的密度。在實(shí)際實(shí)驗(yàn)中，Uh??型壓力計(jì)被電子壓力計(jì)所替代，準(zhǔn)確

6、度更高。另一方面，當(dāng)氣泡在毛細(xì)管口逐漸長大時(shí)，其曲率半徑逐漸變小。氣泡達(dá)到最大時(shí)便會(huì)破裂，此時(shí)曲率半徑最小，等于毛細(xì)管半徑R。這時(shí)氣泡能夠承受的壓力差最大，為2／R，它應(yīng)等于：?maxpRgh??2??即(7)ghR????2若用同一支毛細(xì)管和壓力計(jì)，對(duì)兩種具有不同表面張力和的液體進(jìn)行測(cè)量下列關(guān)系式成立：1?2?2121hh?????故有(8)11221hKhh???????式中的K值對(duì)同一支毛細(xì)管及同一種壓力計(jì)介質(zhì)是常數(shù)，稱作儀器常數(shù)