最大泡压法测定表面张力 - 化学教学实验中心.ppt

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 目的要求 实验原理 实验方法及步骤 实验操作注意点 思考题 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）?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?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。 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） 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 。 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 调节水浴温度至25oC(或30oC）； 洗净测定管和有关玻璃器皿； 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。 思考题 1.用最大气泡法测定表面张力时为什么要读最大压力差? 2.如果毛细管末端插入溶液中进行测量行吗？为什么？ 3.负压法（抽气法）测定最大泡压时，为什么要用同一瓶溶液其折光率？ 4.测定管的清洁与否和温度不恒定对测量数据有何影响？