最大泡压法测定溶液表面张力实验报告

最大泡压法测定溶液表面张力。实验报告

:、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义;;。

:,另一方面受到液面外部气体分子的吸引,由于前者的作用要比后者大,因此在液体表面层中,每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力,如图1所示,这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积,因此,液体表面缩小是一个自发过程。

在温度、压力、组成恒定时,每增加单位表面积,体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能-2,用γ表示。

也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力,即表面张力-1。

欲使液体产生新的表面Δ,就需对其做表面功,其大小应与Δ成正比,系数为即为表面张力γ:-=γΔ1图1液体表面与分子内部受力状况图在定温下纯液体的表面张力为定值,当加入溶质形成溶液时,分子间的作用力发生变化,表面张力也发生变化,其变化的大小打算于溶质的性质和加入量的多少。

水溶液表面张力与其组成的关系大致有以下三种状况:1随溶质浓度增加表面张力略有上升;2随溶质浓度增加表面张力降低,并在开头时降得快些;3溶质浓度低时表面张力就急剧下降,于某一浓度后表面张力几乎不再转变。

以上三种状况溶质在表面层的浓度与体中的相浓度都不相同,这种现象称为溶液表面吸附。

依据能量最低原理,溶质能降低溶剂的表面张力时,表面层中溶质的浓度比溶液内部大;反之,溶质使溶剂的表面张力上升时,它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。

在指定的温度和压力下,溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯吸附方程:Γ=2式中,Г为溶质在表层的吸附量,单位2,γ为表面张力,溶质的浓度。

若0,则Γ0,此时表面层溶质浓度大于本体溶液,称为正吸附。

引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性剂。

若0,则Γ0,此时表面层溶质浓度小于本体溶液,称为负吸附。

通过试验测得表面张力与溶质浓度的关系,作出γ-曲线,并在此曲线上任取若干点作曲线的切线,这些切线的斜率就是与其相应浓度的,将此值代入2式便可求出在此浓度时的溶质吸附量Γ。

吉布斯吸附等温式应用范围很广,但上述形式仅适用于稀溶液。

,较为常用的有最大泡压法其测量方法基本原理可参见图2。

图2最大抛压法测液体表面张力装置图中是管端为毛细管的玻璃管,与液面相切。

毛细管中大气压为。

试管中气压为,当打开活0塞时,中的水流出,体系压力渐渐减小,渐渐把毛细管液面压至管口,形成气泡。

在形成气泡的过程中,液面半径经受:大→小→大,即中间有一微小值=,此时气泡的曲率半径最小,依据拉普拉毛斯公式,气泡承受的压力差也最大,有公式:20此压力差可由压力计读出,故待测液的表面张力为24若用同一支毛细管测两种不同液体,其表面张力分别为γ、γ,压力计测得压力差分别为Δ、Δ1212则:51212若其中一种液体的γ已知,例如水,则另一种液体的表面张力可由上式求得。

即:1621122式中称为仪器常数,可用某种已知表面张力的液体常用蒸馏水测得。

:最大泡压法表面张力仪,精密数字压力计,吸耳球,移液管各种量程,容量瓶50,正丁醇分析纯,蒸馏水。

:。

将自来水注入抽气管中;在试管中注入约50蒸馏水,使毛细管下端较深地浸入到水中;打开活塞,这时抽气管中水流出,使体系内的压力降低留意:勿降低到使毛细管口冒泡,当压力计指示出若干压力差时,关闭活塞,停止抽气。

若2~3内,压力计指示压力差不变,则说明体系不漏气,可以进行试验。

,使毛细管口与水面相切。

打开活塞抽气,调整抽气速度,使气泡由毛细管尖端成单泡逸出,且每个气泡形成的时间为为6~10。

若形成时间太短,则吸附平衡来不及在气泡表面建立起来,测得的表面张力也不能反映该浓度之真正的表面张力值。

在形成气泡的过程中,液面半径经受:大→小→大,同时压力差计指示值的肯定值则经受:小→大→小的过程,记录下肯定值最大的压力差,三次,取其平均值。

再由附录中,查出试验温度时水的表面张力γ,、、、、、-1的系列正丁醇溶液,与测仪器常数相同的方法,按由稀到浓的挨次测定各溶液最大压力差,求出各溶液的表面张力γ。

测定管每次应用待测液淌洗一次。

:数据记录参考格式如下表计算时留意单位换算温度:℃水的表面张力::-1γГ-210--10-