溶液表面张力测定

关于溶液表面张力测定第1页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三一、实验目的

1、测定不同浓度正丁醇（乙醇）水溶液的表面张力；

2、了解表面张力的性质，表面自由能的意义及表面张力和吸附的关系；

3、由表面张力—浓度曲线（σ—c曲线）求界面上吸附量和正丁醇分子的横截面积S；

4、掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。第2页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三

测定液体表面张力的方法很多，如毛细管升高法、滴重法、环法、滴外形法等等。本实验采用最大泡压法，实验装置如图一所示。图一中A为充满水的抽气瓶；B为直径为0.2～0.3mm的毛细管；C为样品管；D为U型压力计，内装水以测压差；E为放空管；F为恒温槽。二．实验原理第3页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三图一最大泡压法测液体表面张力仪器装置图第4页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三将毛细管竖直放置，使滴口瓶面与液面相切，液体即沿毛细管上升，打开抽气瓶的活栓，让水缓缓滴下，使样品管中液面上的压力渐小于毛细管内液体上的压力（即室压），毛细管内外液面形成一压差，此时毛细管内气体将液体压出，在管口形成气泡并逐渐胀大，当压力差在毛细管口所产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡破裂，压差的最大值可由U型压力计上读出。

第5页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三若毛细管的半径为r，气泡从毛细管出来时受到向下的压力为：

式中，△h为U型压力计所示最大液柱高度差，g为重力加速度，ρ为压力计所贮液体的密度。第6页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三气泡在毛细管口所受到的由表面张力引起的作用力为2πr•γ，气泡刚脱离管口时，上述二力相等：第7页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三若将表面张力分别为和的两种液体用同一支毛细管和压力计用上法测出各自的和，则有如下关系：即

第8页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三对同一支毛细管来说，K值为一常数，其值可借一表面张力已知的液体标定。本实验用纯水作为基准物质，20.0℃时纯水的表面张力为7.275×10－2N/m(或J/m2)。第9页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三表面张力测定装置（包括恒温槽）1套；容量瓶100ml1个，50ml5个；1ml刻度移液管1支；吸耳球1个；正丁醇（二级）；去离子水。

三．仪器和试剂第10页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三第11页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三三、实验步骤

1、分别配制浓度为0.01、0.02、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35mol/L的正丁醇溶液100mL。2、将仪器仔细洗涤干净，调节恒温槽温度为25℃。3、样品管中装入蒸馏水，使液面与毛细管端面向切，注意保持毛细管与液面垂直。4、打开抽气瓶活塞，让水缓慢流下，使毛细管中气泡逸出速度为5—10秒/个。5、纪录压力计最大值，重复二次，求出P最大1平均值。6、同法测定各浓度下正丁醇水溶液的P最大2值。第12页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三四、数据记录与处理

（1）按下表将所得数据记入下表:

（2）利用公式计算毛细管常数（3）由正丁醇溶液的实验数据计算各溶液的表面张力，并作σ—C曲线。（4）由σ—C曲线分别求出各浓度的值。第13页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三（5）利用Gibbs吸附等温式计算出各浓度下的Γ，将Γ及由3、4式算出的各项结果列表：

（6）作C/Γ~C图，应得一直线，由直线斜率求出Γ∞；（7）计算正丁醇分子的横截面积S0。（文献值19.5A2）第14页，讲稿共16页，2023年5月2日，星期三五、思考题

1、表面张力仪的清洁与否对所测数据有何影响？2、测定不同浓度溶液的表面张力时应注意什么？3、安装仪器时为什么要使毛细管与液面垂直，且管口端面刚好与液面向切？4、实验时，为