复旦大学：《物理化学实验》课程教学资源（PPT实验课件讲稿）最大泡压法测定表面张力 Surface Tension of Solutions

最大泡压法测定溶液 的表面张力 Surface Tension of solutions E 剩墨引 化学系基础实验中心

化学系基础实验中心 最大泡压法测定溶液 的表面张力 ——Surface Tension of Solutions

目的腰 实验原理 实验方法乃步骤 室验操作意点 剧考题

➢目的要求 ➢实验原理 ➢实验方法及步骤 ➢实验操作注意点 ➢思考题

写的要求 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。 掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力,计算表面吸 附量和乙醇分子的横截面积

➢ 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。 ➢ 掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 ➢ 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力,计算表面吸 附量和乙醇分子的横截面积。 目的要求

实验原理 表面张力(表面自由能)σ是液体表面缩小的 驱动力; σ与液体(溶液)组成、温度和表面气氛有关, 其他条件一定时,σ只与溶液组成有关。加入 表面活性剂(双亲物质)可降低溶液的表面 张力σ。表面活性剂在溶液体相与表层的浓度 不同→≯溶液的表面吸附;(能量最低原理)

实验原理 ➢ 表面张力（表面自由能）是液体表面缩小的 驱动力； ➢ 与液体（溶液）组成、温度和表面气氛有关， 其他条件一定时，只与溶液组成有关。加入 表面活性剂（双亲物质）可降低溶液的表面 张力。表面活性剂在溶液体相与表层的浓度 不同→溶液的表面吸附；（能量最低原理）

在T、P一定的条件下,溶质的表面吸附量r与 溶液浓度c之间的关系遵守Gibb吸附方程 c do rt( dc T r为表面吸附量(单位:mom2)T为热力学温度 (单位:Kc为稀溶液浓度(单位: moldm3)R为 气体常数

➢ 在T、P一定的条件下，溶质的表面吸附量与 溶液浓度c之间的关系遵守Gibbs吸附方程 Γ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·dm-3 );R为 气体常数。 T d dc c RT         = −

当溶质的表面吸附量/达到一定值时,其 占据了所有表面,达到饱和吸附,饱和吸附量为F。 F、与浓度c的关系可用 Langmuir吸附等温式表示: K 1+Kc 上式取倒数整理得:CC+1 KI 做(c厂)c图,斜率的倒数即为厂。 若以N代表1m2表面上溶质的分子数,则N=IL(L: Avogadro常数)

❖ 当溶质的表面吸附量达到一定值时，其 占据了所有表面，达到饱和吸附，饱和吸附量为。 、与浓度c的关系可用Langmuir吸附等温式表示： 上式取倒数整理得： 做（c/Г）-c 图，斜率的倒数即为。 若以N代表1m2 表面上溶质的分子数, 则 N =  L （L ： Avogadro 常数） 1 K c K c   =  +   +  =  K c c 1

可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积: T 因此若测得不同浓度下溶液的表面张力从c曲线 上求出不同浓度的吸附量/再从(c/c直线上求 出r,便可以计算出溶质分子的横截面积g

➢ 可得每个溶质分子在表面上所占据的横截面积: 因此,若测得不同浓度下溶液的表面张力,从σ-c曲线 上求出不同浓度的吸附量Γ,再从(c/Γ)-c直线上求 出Γ∞ ,便可以计算出溶质分子的横截面积σB 。 B 1 L   = 

②最大泡压法测定表面张力的原理与技术 拉普拉斯( Laplace)公式 △P △P=P0-P,=2G/r max 抽气和压气(负压与正压法)的优缺点。 (教材上与仪器上的不同连接法)

❖ 最大泡压法测定表面张力的原理与技术 ➢ 拉普拉斯（Laplace）公式： △Pmax =△Pr =P0 -Pr =2σ/r ❖ 抽气和压气（负压与正压法）的优缺点。 （教材上与仪器上的不同连接法）

实验方法及步骤影 1.调节水浴温度至25(或30C) 2洗净测定管和有关玻璃器皿; 3依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡 压及折光率; 毛细管 凋定管 淠液 恒温水浴 测定表面张力实验装置图

实验方法及步骤 1.调节水浴温度至25oC(或30oC）； 2.洗净测定管和有关玻璃器皿； 3.依次测定纯水和不同浓度乙醇水溶液的最大泡 压及折光率；

实验作注意事项 ◇洗净所用容器及测量管,并用少许待测液润洗测量管 管;确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠; ◇测量管装液时,要确保液面与毛细管恰好相切(判断标 准?),若恒温后液面升高,要吸出多余部分; ◆操作中手不要接触测量管磨口,以防手上油脂污染测量液; 毛细管和测量管放入恒温水浴中时,要保证它们垂直且全浸 入 必测量管接入测量系统前,要确认表面张力测定仪(数显式压 差计)已校零,接好后,气密性确认 必调节系统压力改变速度一定要细心,以使压力调节缓慢,气 泡冒出及最大泡压读数稳定(装液量和活塞开度); 今用测完表面张力的溶液进行折光率测定; 今使用折光仪时,要注意保护其光学系统及样品台

实验操作注意事项 ❖ 洗净所用容器及测量管，并用少许待测液润洗测量管及毛细 管；确认毛细管端口平整、内壁无残留液珠； ❖ 测量管装液时，要确保液面与毛细管恰好相切（判断标 准？），若恒温后液面升高，要吸出多余部分； ❖ 操作中手不要接触测量管磨口，以防手上油脂污染测量液； ❖ 毛细管和测量管放入恒温水浴中时，要保证它们垂直且全浸 入； ❖ 测量管接入测量系统前，要确认表面张力测定仪（数显式压 差计）已校零，接好后，气密性确认； ❖ 调节系统压力改变速度一定要细心，以使压力调节缓慢，气 泡冒出及最大泡压读数稳定（装液量和活塞开度）； ❖ 用测完表面张力的溶液进行折光率测定； ❖ 使用折光仪时，要注意保护其光学系统及样品台