基础化学实验教学示范《物理化学实验》课程教学课件（PPT讲稿）实验04 最大泡压法测定表面张力

实验4：最大泡压法测定溶液的表面张力化学化工学院

化学化工学院 实验4：最大泡压法测 定溶液的表面张力

实验4：最大泡压法测定溶液的表面张力实验目的一、1）测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，根据吉布斯（Gibbs）吸附公式计算溶液的表面吸附量和乙醇分子的横截面积。2）通过气泡最大压力的测定，进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系。3）掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。化学化工学院

化学化工学院 1）测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，根据吉布 斯（Gibbs） 吸附公式计算溶液的表面吸附量和乙 醇分子的横截面积。 2）通过气泡最大压力的测定，进一步了解表面张力的 性质以及表面张力和吸附的关系。 3）掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。 一、实验目的 实验4：最大泡压法测定溶液的表面张力

二、实验原理本实验就是测定不同浓度溶液的表面张力，从?一c曲线上求出不同浓度的吸附量I，再从一C曲线上求出I。，进而计算溶质分子的横截面积A由于溶质分子的存在，表面浓度与溶液内部不同的现象叫做溶液的表面吸附。用热力学方法导出了溶液表面张力随浓度变化率与表面吸附量厂之间的关系式。对两组分的稀溶液：I=-C.doRTdc式中：T为单位表面上被吸附物质的量（单位：mo1/cm2），c为物质的量浓度。在一c曲线上任选一点i作切线，可得该点所对应的浓度的斜率，再由上式可求得不同浓度下的工值。化学化工学院

化学化工学院 二、实验原理 由于溶质分子的存在，表面浓度与溶液内部不同的现 象叫做溶液的表面吸附。 用热力学方法导出了溶液表面张力随浓度变化率与表 面吸附量Γ之间的关系式。对两组分的稀溶液： dc d RT c   = −  本实验就是测定不同浓度溶液的表面张力，从σ— c曲线上求出不同浓度的吸附量Γ，再从—c 曲线 上求出Γ∞，进而计算溶质分子的横截面积A 式中：Γ为单位表面上被吸附物质的量（单位：mol/cm2），c为 物质的量浓度。 在σ—c曲线上任选一点i作切线，可得该点所对应的浓度的斜率， 再由上式可求得不同浓度下的Γ值

朗谬尔（1angmair）提出吸附量与浓度c的关系可表示为:KT一c作图，直线斜率的倒数为T°如果以N代表1m2表面上溶质的分子数，则：N=I.·L式中L为阿伏加得罗常数。那么每个分子在表面上所占得面积为：A=1/I。.L化学化工学院

化学化工学院 朗谬尔（langmair）提出吸附量与浓度c的关系可表示 为：   +  =  k c c 1 Γ— c作图，直线斜率的倒数为Γ∞ 如果以N代表1m2 表面上溶质的分子数，则： 式中L为阿伏加得罗常数。那么每个分子在表面上 所占得面积为：A=1/Γ∞.L N =   L N =   L

实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。根据拉普拉斯（laplace）公式：2gPMAXr对两种溶液的表面张力为α1和α2用同一支毛细管测定时。可得：Pmax (1)0 = 02 Pmx (2)如果以测定某已知表面张力的液体（如水）作标准，则另一溶液的表面张力，可迅速测定其Pmax求出。即对同一毛细管，有：02 Pm (1)g.=Pmax (2)= k - Pmx (I)式中，k毛细管常数,其值可由α,及实验数据Pmax(2)求得化学化工学院

化学化工学院 • 本实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。 • 根据拉普拉斯（laplace）公式： r PMAX 2  = 对两种溶液的表面张力为σ1和σ2用同一支毛细管测定 时。可得： (2) (1) max max 1 2 P P  =  如果以测定某已知表面张力的液体（如水）作标准， 则另一溶液的表面张力，可迅速测定其Pmax求出。即 对同一毛细管，有： (1) (1) (2) max ' max max 2 1 k P P P =  =    式中,k' 毛细管常数,其值可由σ2及实验数据Pmax(2)求得

三、实验步骤1、具体操作方法1）溶液的配制。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）仪器常数k值的测定3）不同浓度的乙醇水溶液表面张力的测定4）不同浓度乙醇水溶液折光率的测定化学化工学院

化学化工学院 三、实验步骤 1、具体操作方法 1） 溶液的配制。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）仪器常数k’值的测定 3）不同浓度的乙醇水溶液表面张力的测定 4）不同浓度乙醇水溶液折光率的测定

2、注意事项测定时气泡逸出的速度不能太快。以每分钟8一12个为宜。3、提问1）在测定中如果毛细管插入溶液内部对结果有无影响，为什么？2）在测定中为什么要读取最大压力值？化学化工学院

化学化工学院 2 、注意事项 测定时气泡逸出的速度不能太快。以每分钟8－12 个为宜。 3、 提问 1） 在测定中如果毛细管插入溶液内部对 结果有无影响，为什么？ 2） 在测定中为什么要读取最大压力值？

四、实验总结1、数据处理1）测定纯水的Pmax，计算毛细管常数k值。水的表面张力见附录。2）根据不同浓度的折光率，由乙醇浓度一折光率工作曲线上确定其准确浓度（工作曲线可由实验室提供）。3）计算各溶液的表面张力。4）作一c图，在曲线上取8一10个点，分别作出曲线，并求其斜率。5）计算各浓度的吸附量，作一c图，由直线斜率求出F8，并计算分子截面积AB值。化学化工学院

化学化工学院 四、实验总结 1 、数据处理 1）测定纯水的Pmax，计算毛细管常数k’值。水的 表面张力见附录。 2）根据不同浓度的折光率，由乙醇浓度—折光率 工作曲线上确定其准确浓度（工作曲线可由实验 室提供）。 3）计算各溶液的表面张力σ。 4）作σ—c图，在曲线上取8—10个点，分别作出 曲线，并求其斜率。 5）计算各浓度的吸附量Γ，作—c图，由直线斜 率求出Γ∞，并计算分子截面积AB值

五、实验延伸1）研究型用此方法可以测定许多有机物液体的表面张力。2）其它方法表面张力的测定还有拉片法、吊环法等。3）参考书：复旦大学编.物理化学实验（第三版）.北京：高等教育出版社，2004化学化工学院

化学化工学院 1）研究型 用此方法可以测定许多有机物液体的表面张力。 2）其它方法 表面张力的测定还有拉片法、吊环法等。 3）参考书： 复旦大学编.物理化学实验（第三版）.北京：高等教育 出版社，2004 五、实验延伸