溶液表面张力的测定

实验七 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法一． 实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。

2. 了解表面张力的性质，表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。

3. 学会镜面法作切线的方法。

二． 实验原理1. 用本法测定[乙醇，水]溶液的数据对[σ，c]，作图将c-σ曲线在不同浓度的斜率c σ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭T 代入吉布斯等温吸附式：Γ=﹣c RT c σ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭T 求出相应的吉布斯吸附量Γ；按朗格茂尔等温吸附变形公式：c 1cα∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量∞Γ，进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度δ，结合直线截距得出吸附系数α：∞Γ=（tg β）-1以上个式中，c 为浓度；T 为绝对温度（K ）；σ为表面张力；Γ为吉布斯吸附量；M 为溶质摩尔质量；ρ为溶质密度；S 为分子截面积；δ为分子长；α为吸附系数；N A 为阿伏伽德罗数（6.02×1023/mol ）；R 为气体常数。

为了求以上参数，关键是测σ。

2. 表面张力及界面张力 ，矢量。

源于凝聚相界面分子受力不平衡，意为表面的单位长度收缩力。

σ也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质，如果恒温 、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功，故亦称为表面自由焓。

σ与凝聚相和表面共存接触相种类有关，还与T,P 有关，与凝聚相纯度和杂志种类有关。

浓度升高，溶液的σ有增有减，随溶质、溶剂而异，表面活性剂是两亲分子，他们的水溶液σ随浓度升高先剧降，后微升，在渐趋稳定。

σ随c 而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离，此现象称为表面吸附。

表面吸附量Γ与浓度有关，用吉布斯等温方程求出c ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭σ为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。

c ∂⎛⎫⎪∂⎝⎭σ<0, Γ>0为正吸附，表面浓度较体浓度高，达饱和吸附时，Γ趋于饱和吸附量∞Γ，此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集，形成单分子膜。

溶液表面张力的测定-最大气泡压力法涉及的实验技术：恒温槽恒温槽的原理和使用注意事项，以及溶液配置技术。

●实验仪器以及用品SHJ-1 型温度测量控制仪、85-2 型磁力搅拌器、微压计（清华大学化学实验中心）洗耳球、移液管（10,25, 50 mL），容量瓶7个（100 mL），1000 mL、500 mL 烧杯各1个，0.4000 和0.5000 mol/L的正丁醇水溶液。

●实验步骤一、溶液配制：由0.4000和0.5000mol/L的正丁醇水溶液，使用10，25或50ml移液管，配置7个浓度从0-0.4 mol/L的溶液，每次实验四个组的同学建议用同样方法稀释，以利于相互讨论。

建议浓度但并不限定于：0.3000、0.2500、0.200、0.1500、0.100、0.0500及0.0250 mol/L。

二、开启仪器1. 恒温槽。

接电源，先开搅拌，再连接温控仪与加热器，开始温度控制。

2. 压差测量。

首先打开测压仪，然后打开电脑。

打开“数据采集”软件，在“参数设置”中设定采样频率为10次/秒如果测量曲线为直线，则需要重新启动电脑。

测量前，应首先走15~20 s基线。

测量过程中不要切换测压器单位。

三、压差的测定1. 标定仪器。

充分洗净大试管及毛细管，在大试管中注入适量的去离子水（即参比样品），使毛细口端口刚好和液面相切。

注意：毛细管与液面垂直，深入液面不宜过深或过浅，2 mm左右可以接受，并在整个实验过程中尽量保持一致。

将大试管安装在水浴中，给抽气瓶注满水，检查活塞，打开三通管与大气相连。

打开抽气瓶旋塞，使瓶内的水缓慢滴出，单击软件窗口的“开始”，稳定10~20 秒后，关闭与大气相连的三通管，观察微压压差计的读数和计算机数据采集界面采集数据的变化。

随着试管压力逐步下降，逐渐伴随气泡的产生与破灭，出现压力的振荡。

建议但并不限定：8~10 s产生一个气泡，记录一定数量的稳定振荡后，停止记录。

（请思考：要测的压差是什么？如何确定一定数量？）2.测量正丁醇溶液。

最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒（泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法）表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理：1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒（装置如下图所⽰）：其中，B是管端为⽑细管的玻璃管，与液⾯相切。

⽑细管中⼤⽓压为P0。

试管A中⽓压为P，当打开活塞E时，C中的⽔流出，体系压⼒P逐渐减⼩，逐渐把⽑细管液⾯压⾄管⼝，形成⽓泡。

当⽓泡在⽑细管⼝逐渐长⼤时，其曲率半径逐渐变⼩，⽓泡达最⼤时便会破裂。

此时⽓泡的曲率半径最⼩，即等于⽑细管半径r，⽓泡承受的压⼒差也最⼤△P=P0-P=2γ/r 此压⼒差可由压⼒计D读出，故γ=r△P/2若⽤同⼀⽀⽑细管测两种不同液体，其表⾯张⼒分别为γ1、γ2，压⼒计测得压⼒差分别为△P1、△P2则：γ1/γ2=△P1/△P2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。

2．⽑细管⾝升⾼法（装置如下图所⽰）：⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的，⽆油脂的⽑细管浸进液体，液体在⽑细管内升⾼到h⾼度。

在平衡时，⽑细管中液柱重量与表⾯张⼒关系为：2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ（1）如果液体对玻璃润湿，θ=0，cosθ=1（对于很多液体是这样情况），则：σ=gdhr/2 （2）式中σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度；d为液体密度；r为⽑细管半径。

上式忽略了液体弯⽉⾯。

如果弯⽉⾯很⼩，可以考虑为半球形，则体积应为：πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从（2）可得：σ=gdr/2（h+1/3r）（3）更精确些，可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。

（3）式应变为：σ=gdhr/2（1+1/3（r/h）-0.1288（r/h）2+0.1312（r/h）3）（4）3. 滴重法（装置如右图所⽰）：从图中可看出，当达到平衡时，从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒，即：mg=2πσr （5）式中m为液滴质量；r为⽑细管外半径；σ为表⾯张⼒；g为重⼒加速度。

实验七 溶液表面张力的测定——最大气泡压力法一． 实验目的1. 用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力。

2. 了解表面张力的性质, 表面自由能的意义以及表面张力和吸附的关系。

3. 学会镜面法作切线的方法。

二． 实验原理用本法测定[乙醇, 水]溶液的数据对[σ, c], 作图将c-σ曲线在不同浓度的斜率 T 代入吉布斯等温吸附式:Γ=﹣c RT c σ∂⎛⎫ ⎪∂⎝⎭T 求出相应的吉布斯吸附量Γ；按朗格茂尔等温吸附变形公式:c 1c α∞∞=+ΓΓΓ C/Γc-C 直线斜率tg β求出饱和吸附量 , 进而得出乙醇分子横切面积S 和分子长度 , 结合直线截距得出吸附系数α:∞Γ=（tg β）-1以上个式中, c 为浓度；T 为绝对温度（K ）；σ为表面张力；Γ为吉布斯吸附量；M 为溶质摩尔质量；ρ为溶质密度；S 为分子截面积；δ为分子长；α为吸附系数；NA 为阿伏伽德罗数（6.02×1023/mol ）；R 为气体常数。

为了求以上参数, 关键是测σ。

表面张力及界面张力, 矢量。

源于凝聚相界面分子受力不平衡, 意为表面的单位长度收缩力。

σ也是在个条件下凝聚系表面相得热力学强度性质, 如果恒温、恒压下扩大单位表面积所需的可逆功, 故亦称为表面自由焓。

1. σ与凝聚相和表面共存接触相种类有关, 还与T,P 有关, 与凝聚相纯度和杂志种类有关。

浓度升高, 溶液的σ有增有减, 随溶质、溶剂而异, 表面活性剂是两亲分子, 他们的水溶液σ随浓度升高先剧降, 后微升, 在渐趋稳定。

σ随c 而变化的本质是溶液表面浓度对体相浓度的偏离, 此现象称为表面吸附。

表面吸附量Γ与浓度有关, 用吉布斯等温方程求出 为σ-c 曲线在指定浓度的斜率。

<0, Γ>0为正吸附, 表面浓度较体浓度高, 达饱和吸附时, Γ趋于饱和吸附量 , 此时两亲分子在溶液表面处于高度有序的竖立密集, 形成单分子膜。

,2. 若将兰格缪尔等温吸附式中的吸附量赋予吉布斯吸附量的特定意义, 则可从其变形式求出 设分子吸附层厚δ, δ即两亲分子长。

溶液表面张力的测定实验报告一、实验目的1、掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和方法。

2、测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和表面活性剂分子的横截面积。

3、了解表面张力与溶液浓度之间的关系，加深对表面化学基本概念的理解。

二、实验原理1、表面张力在液体内部，每个分子都受到周围分子的吸引力，合力为零。

但在液体表面，分子受到指向液体内部的合力，使得液体表面有自动收缩的趋势。

要增大液体的表面积，就需要克服这种内聚力而做功。

在温度、压力和组成恒定时，增加单位表面积所做的功即为表面张力，用γ表示，单位为 N·m⁻¹或 mN·m⁻¹。

2、最大气泡压力法将毛细管插入待测液体中，缓慢打开滴液漏斗的活塞，让体系缓慢减压。

当压力差在毛细管端产生的作用力稍大于毛细管口液体的表面张力时，气泡就会从毛细管口逸出。

此时，气泡内外的压力差最大，这个最大压力差可以通过 U 型压力计测量得到。

根据拉普拉斯方程：＼（＼Delta p ＝＼frac{2\gamma}｛r}＼）其中，＼（＼Delta p\）为最大压力差，＼（r\）为毛细管半径，＼（＼gamma\）为液体的表面张力。

对于同一根毛细管，＼（r\）是定值。

只要测出\（＼Delta p\），就可以算出液体的表面张力\（＼gamma\）。

3、表面吸附与吉布斯吸附等温式在一定温度下，溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化。

当溶质能降低溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部大，称为正吸附；反之，当溶质能升高溶剂的表面张力时，溶质在表面层中的浓度比溶液内部小，称为负吸附。

吉布斯吸附等温式为：＼（＼Gamma ＝＼frac{1}｛RT}＼frac{d\gamma}｛dC}＼）其中，＼（＼Gamma\）为表面吸附量（单位：mol·m⁻²），＼（R\）为气体常数（＼（8314 J·mol⁻¹·K⁻¹\）），＼（T\）为绝对温度，＼（C\）为溶液浓度，＼（＼frac{d\gamma}｛dC}＼）为表面张力随浓度的变化率。

溶液表面张力的测定（拉环法）一实验目的（1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系。

（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握拉环法测定表面张力的原理和技术。

二实验原理（1）表面张力在温度、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（J·m-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（N·m-1）。

位表面层上分子比同数量内层分子引起体系自由能的增加量称为比表面自由能。

比表面和表面张力在数值和量纲上一致，故常用表面张力度量比表面自由能。

（2）影响表面张力的因素液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。

液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会发生变化。

（3）表面张力与吸附量的关系表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。

如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。

由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：Γ= -（dγ/dc）T（c/RT）其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，γ为溶液的表面张力a若dγ/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。

b若dγ/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。

溶液的饱和吸附量：c/Γ= c/Γ∞＋1/KΓ∞分子的截面积：S B = 1/（Γ∞L） L=6.02×1034（4）吊环法测表面张力的原理测表面张力的方法很多，有毛细管上升法，滴重法，最大气泡压力法，吊环法等。

吊环法是将吊环浸入溶液中，然后缓缓将吊环拉出溶液，在快要离开溶液表面时，溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜，随着吊环被拉出液面，溶液的表面张力将阻止吊环被拉出，当液膜破裂时，吊环的拉力将达到最大值。

溶液表面张力的测定溶液表面张力的测定在物质的世界中，溶液是一种常见的存在形式。

无论是在日常生活中还是科学研究中，我们都离不开溶液的概念和应用。

而作为溶液中一项重要的性质，表面张力一直以来都备受关注。

表面张力，顾名思义，是指液体表面上的张力，也就是液体分子在表面处受到的内聚力，使得表面呈现出一种紧绷的状态。

这种状态使得液体表面上的分子比液体内部的分子更紧密地结合在一起，形成一个紧密的网络。

这种现象是由于表面上的分子只能与周围其他分子相互作用，而无法形成完整的相互作用力。

那么，如何测定溶液的表面张力呢？目前，人们常用的方法有很多种，下面我将就其中一些方法进行介绍。

1. 附加负荷法：附加负荷法是一种通过在液体表面添加附加负荷来测量表面张力的方法。

这种方法主要依靠重力作用和附加负荷之间的平衡关系来测定表面张力的大小。

具体操作时，将一个附加负荷缓慢放置在液体表面上，直到液体表面开始变形。

通过测量负荷的大小和对应的表面变形，可以计算出溶液的表面张力。

2. 比重差法：比重差法是一种利用液体表面张力与液滴形状的关系来测定溶液表面张力的方法。

在实验中，液体滴下至一定高度时会形成一个液滴，液滴的形状与液体表面张力相关。

通过测量液滴的直径和高度，以及液体的密度，可以计算出溶液的表面张力。

除了以上两种常用的测定方法外，还有许多其他的方法，如旋转圆盘法、自制法、毛细管法等。

这些方法个别在实验操作上有所不同，但本质上都是通过测量液体表面的变形来确定表面张力的大小。

通过测定溶液的表面张力，可以获得关于溶液性质的重要信息。

表面张力的大小与液体的粘度、温度、溶剂性质等密切相关。

了解溶液的表面张力，有助于我们理解液体在各种应用中的行为，例如在液体传感器、涂料、胶水等领域中的应用。

对于生物体系中的液体，如细胞内液体、血液等，研究其表面张力也有着重要的意义。

总结起来，溶液表面张力的测定是一项重要且具有挑战性的实验工作。

有效的测定方法能够帮助我们更好地理解溶液的特性和应用。

溶液表面张力测定一 实验目的1. 掌握气泡的最大压力法测定溶液表面张力原理和技术。

2. 测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量。

3. 了解超级恒温槽的构造及使用方法。

二 实验原理处于液体表面的分子由于受到液体内部分子与表面层外介质分子的不平衡力作用，具有表面张力。

定义单位长度上沿着表面的切线方向垂直作用于表面的收缩力为表面张力σ，单位。

1m −⋅N p ∆气泡的最大压力法(或最大泡压法)是测定液体表面张力的方法之一。

它的基本原理如下：当玻璃毛细管一端与液体接触，并往毛细管内加压时，可以在液面的毛细管口处形成气泡。

设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差(即施加于气泡的附加压力)与气泡的半径r 、液体表面张力σ之间的关系可由拉普拉斯(Laplace)公式表示，即p =∆ (2-70) rσ2 图2-42 气泡形成过程中其半径的变化情况示意 显然，在气泡形成过程中，气泡半径由大变小，再由小变大(如图2-42中(a)、(b)、(c)所示)，而压力差∆p 则由小变大，然后再由大变小。

当气泡半径r 等于毛细管半径R 时，压力差达到最大值∆p max 。

因此 Rp max =∆ (2-71) σ2由此可见，通过测定R 和，即可求得液体的表面张力。

max p ∆由于毛细管的半径较小，直接测量R 误差较大。

通常用一已知表面张力为的液体(如水、甘油等)作为参考液体，在相同的实验条件下，测得相应最大压力差为，则毛细管半径0σmax ,0p ∆max,002p ∆=R σ。

代入上式，求得被测液体的表面张力0,0max max σσp p ∆∆=（2-72） 本实验中用数字式微压差测量计测量压力差∆p 。

在同一温度下，若测定不同浓度c 的溶液表面张力，按吉布斯(Gibbs)吸附等温式可计算溶质在单位界面过剩量，即吸附量：(1)2Γ cRT c d d (1)2σΓ−= (2-73) 式中R 为气体摩尔常数。

溶液表面张力的测定一、实验目的：1、掌握最大气泡法压力测定表面张力的原理和技术；2、测定不同浓度的正丁醇水溶液的表面张力，根据吉布斯吸附公式计算溶液的吸附量，以及饱和吸附时每个分子所占的表面面积和吸附分子层厚度。

二、实验原理：在一定温度和压力下，溶液的表面吸附量（Γ）与溶液本体浓度（c ）之间的关系为：Tc d d RT c⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=Γγ- 其中R 为气体常数，T 为绝对温度。

吸附量与浓度之间的关系可以用Langmuir 等温吸附方程式表示 T c d d RT c kc kc ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=+Γ=Γ∞γ1 所以可得RTd kc kd c ∞Γ-=+γ1，两边积分得 RT k c k c ∞Γ--=⎪⎭⎫ ⎝⎛+-⎪⎭⎫ ⎝⎛+0011ln 1ln γγ 当c 1=0时，RTkc ∞Γ--=+0011ln γγ RT RT e e kk c ∞∞Γ-Γ+-=γγ011 作γ-C 图测得RT ∞Γ，计算出Γ。

三、仪器和试剂：恒温槽装置；数字微压差计；支管试管；毛细管；液滴漏斗；烧杯； 正丁醇；蒸馏水。

四、实验步骤：1、仪器常数的测定：（1）仔细洗净支管试管与毛细管，连接装置；（2）加入适量的蒸馏水于支管试管中，毛细管端面与液面相切，恒温（20℃）20min ；（3）打开滴液漏斗缓慢抽气，使气泡从毛细管缓慢逸出，调节逸出气泡没1min20个左右。

读出压差计最大高度差，读3次，取平均值。

2、待测样品表面张力的测定：配制从0.02-0.08mol/L（0.025、0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.40、0.60、0.80）的正丁醇溶液（正丁醇 =0.8109）。

可先配制0.80mol/L的溶液，其他的溶液用稀释的方法配制。

3、用待测溶液洗净支管试管和毛细管后，方法同1，装入待测样品，测定气泡缓慢逸出时的最大压差。

五、数据处理：六、注意事项：1、测定时毛细管及支管试管应洗涤干净，否则气泡不能连续形成，而影响最大压差的测量。

溶液表面张力的测定2篇溶液表面张力的测定（一）溶液表面张力是指溶液分子表面与空气之间相互作用的力量，它决定了溶液的表面活性和液滴的形状。

测定溶液表面张力的方法有很多种，下面介绍两种常用的方法。

第一种方法是通过测定液滴的形成与脱落来确定溶液的表面张力。

首先，将待测溶液注入一支细玻璃管，然后将玻璃管封住一端，形成一个液滴。

将液滴悬挂在一支细玻璃管的口部，在注射器的作用下，逐渐减小外界下拉力的大小，当拉力减小到一定程度时，液滴会从玻璃管口部脱落。

通过测量拉力减小的大小以及液滴脱落的时间，可以计算出溶液的表面张力。

第二种方法是通过测定表面活性剂的背压差来确定溶液的表面张力。

表面活性剂能够降低液体与气体之间的表面张力，当表面活性剂存在于溶液中时，其背压会发生变化。

通过测量溶液在不同表面活性剂浓度下的背压差，可以计算出溶液的表面张力。

以上两种方法都有各自的优缺点。

第一种方法简单易行，但由于液滴形成与脱落时间的测量存在一定误差，可能会影响测定结果的准确性。

第二种方法相对较准确，但需要复杂的仪器设备和数据处理方法，操作难度较大。

溶液表面张力的测定（二）除了上述介绍的两种常用的方法外，还有一种称为测定溶液表面张力的最大持续重量的方法。

该方法利用张力的重要特性：液体表面张力越大，液表面上能负载的最大质量也就越大。

具体步骤如下：首先，准备一个长而细的玻璃管，管内注入待测溶液，然后将管封住一端，形成一个长液柱。

然后，将液柱的另一端固定在一支水平的金属丝上。

接着，逐渐挂载负重砝码在液柱上，直到液柱断裂为止。

断裂时所挂载的质量即为液柱所能负载的最大质量，通过对液柱的几何参数和质量进行测量和计算，可以得到溶液的表面张力。

这种方法的优点是测定结果的准确性高，且不受液滴形成与脱落时间的影响。

但缺点是需要精确测量液柱的几何参数，并且操作相对较为复杂。

综上所述，测定溶液表面张力的方法有多种，每种方法都有各自的优缺点。

实际应用中，可以根据具体情况选择最适合的方法进行测定。

希望对大家有所帮助，多谢您的浏览！实验二十六 溶液表面张力的测定(一) 最大气泡法【目的要求】1. 掌握最大气泡法(或扭力天平)测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。

2. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量, 由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。

【实验原理】1. 溶液中的表面吸附从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，欲使液体产生新的表面ΔA ，就需对其做功，其大小应与ΔA 成正比：－W ′＝σ·ΔA (1)如果ΔA 为1m 2，则－W ′＝σ是在恒温恒压下形成1m 2新表面所需的可逆功，所以σ称为比表面吉布斯自由能，其单位为J ·m -2。

也可将σ看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N ·m -1。

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，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。

根据能量最低原理，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升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低，这种表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。

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(Gibbs)吸附方程：TC RT C Γ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=d d σ (2) 式中，Г为溶质在表层的吸附量；σ为表面张力；C 为吸附达到平衡时溶质在介质中的浓度。

当 TC ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＜0时，Г＞0称为正吸附；当 T C ⎪⎭⎫ ⎝⎛d d σ＞0时，Г＜0称为负吸附。

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。

引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度，这可由图2-26-1看出。

图2-26-1中(1)和(2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列。

溶液表面张力的测定
溶液的表面张力是指溶液表面的分子间作用力造成的表面膜的收缩能力，一般用mN/m单位来表示。

测定溶液的表面张力可以使用以下方法：
1. 静态滴法：将溶液滴在一个垂直毛细管的顶端，并测量液滴的半径。

根据液滴的形态、重力和表面张力的关系，可以计算得到表面张力。

2. 干涉法：利用光的干涉现象测量溶液表面膜的厚度，从而推断表面张力。

3. 面张力法：使用浮力法或附加负荷法，通过测量不同负荷下的表面张力，推断溶液的表面张力。

4. 颜色法：在溶液表面加入某种颜料或指示剂，根据颜色的分布或溶液颜色的变化，推算表面张力。

需要注意的是，不同的测定方法适用于不同类型的溶液和浓度范围。

因此，在选择测定方法时需要考虑溶液的性质和测量条件。

溶液表面张力的测定——最大气泡法
仪器与药品
计算机及接口；LZ-P2微压（压差）计；表面张力仪（自制）一套；900ml、500 ml烧杯各一个；100 ml容量瓶5个；50 ml、25 ml移液管各一支；滴管一支；吸耳球；洗瓶；
0.4 mol·dm-3正丁醇水溶液
实验操作步骤
1、配制溶液
用实验室已准备好的0.4mol·dm-3正丁醇水溶液分别稀释配制0.3、0.2、0.1、
0.05、0.025 mol·dm-3的正丁醇水溶液。

2、打开电源，检查仪器装置与药品。

读取水浴温度计的读数。

3
4、测定仪器常数。

用去离子水充分洗净大试管和毛细管，并往大试管中注入适
量去离子水，使毛细管端口与水面刚好垂直相切。

将大试管安装在水浴中，
给抽气瓶注满水，检查活塞，打开三通管与大气相连，稳定10~20
秒后，关闭与大气相连的三通管，打开抽气瓶的活塞，使瓶内的水漫漫滴出，观察微压压差计的读数和计算机数据采集界面采集数据的变化。

稳定后，记
录100
5、测定正丁醇水溶液的表面张力。

方法同4，分别测定0.4、0.3、0.2、0.1、
0.05、0.025mol·dm-3的正丁醇水溶液。

注意每次测量前应用待测溶液清洗
大试管和毛细管。

测定完毕后退出。

观察并读取水浴温度计的读数。

数据处理
度、正丁醇密度、水的表面张力，
件并打开，将光标移动到三通管与大气相连起始的10~20秒处，
E就会显示出来，
E就会在下表显示出
结果。

溶液表面张力的测定（拉环法）一实验目的（1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系。

（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握拉环法测定表面张力的原理和技术。

二实验原理（1）表面张力在温度、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（J·m-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（N·m-1）。

位表面层上分子比同数量内层分子引起体系自由能的增加量称为比表面自由能。

比表面和表面张力在数值和量纲上一致，故常用表面张力度量比表面自由能。

（2）影响表面张力的因素液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。

液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会发生变化。

（3）表面张力与吸附量的关系表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。

如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。

由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：Γ= -（dγ/dc）T（c/RT）其中Γ为溶质的表面超额，c 为溶质的浓度，γ为溶液的表面张力a 若dγ/dc＜0，Γ＞0，为正吸附，表面层溶质浓度大于本体溶液，溶质是表面活性剂。

b 若dγ/dc＞0，Γ＜0，为负吸附，表面层溶质浓度小于本体溶液，溶质是非表面活性剂。

溶液的饱和吸附量：c/Γ= c/Γ∞＋1/KΓ∞分子的截面积：S B = 1/（Γ∞L） L=6.02×1034（4）吊环法测表面张力的原理测表面张力的方法很多，有毛细管上升法，滴重法，最大气泡压力法，吊环法等。

吊环法是将吊环浸入溶液中，然后缓缓将吊环拉出溶液，在快要离开溶液表面时，溶液在吊环的金属环上形成一层薄膜，随着吊环被拉出液面，溶液的表面张力将阻止吊环被拉出，当液膜破裂时，吊环的拉力将达到最大值。

精品文档- 1 -溶液表面张力的测定−−最大气泡法吴大维 2006030027 生64 同组实验者：王若蛟实验日期：2008年3月21日 提交报告日期：2007年4月18日助教：卢晋1 引言 1.1 实验目的1． 用最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。

2． 利用吉布斯公式计算不同浓度下正丁醇溶液的吸附量，进而求出正丁醇分子截面积和饱和吸附分子层厚度。

3． 学会镜面法作切线的方法。

1.2 实验原理1.2.1 表面张力分子在表面层内比在液体内部有较大的势能，这势能就是表面自由能。

在恒温、恒压及组成不变的条件下，使表面积可逆地增加dA ，体系自由能的增量dG 应等于环境对体系所做的表面功-δw ′即dG ＝-δw ′＝γdA （25.1）式中γ为比例常数，称为比表面自由能，其量纲为J ·m -2。

因其量纲又可以写成N ．m －1, 所以γ还可称为表面张力， 1.2.2 溶液的表面吸附溶质能引起溶剂表面张力的变化，在一定的温度和压力下，吉布斯用热力学的方法推导出了溶液表面吸附量与溶液的表面张力和溶液浓度之间的关系，即Tdc d RT c ⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ （25.2） 式中Γ为表面超量（mol ·m -2）, σ为溶液的表面张力（J ·m -2），T 为热力学温度（K ），c 为溶液的浓度（mol ·dm -3），R 为气体常数。

由吉布斯吸附等温式可看出，只要测得某—温度下不同浓度溶液的表面张力，以γ~ c 作图，在γ~c 的曲线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率Tdc d ⎪⎭⎫⎝⎛γ，将斜率代入（25.2）式中，即可求出不同浓度时气一液界面上的吸附量Γ。

1.2.3 饱和吸附量和溶质分子的横截面积在一定的温度下，吸附量Γ与浓度c 之间的关系，可用Langmuir 吸附等温式表示KcKc+Γ=Γ∞1 (25.3)式中Γ∞ 为饱和吸附量，K为经验常数，其值与溶质的表面活性大小有关。

溶液表面张力测定实验
溶液表面张力测定实验是用来测量溶液的表面张力的实验方法。

表面张力是指液体分子之间的相互作用力使液体表面存在一种趋向于减小表面积的特性。

实验装置：
1. 准备一个测量表面张力的仪器，如测滴管或平衡管。

2. 准备一台电子天平。

3. 准备一定量的溶液样品。

4. 准备一定量的去离子水。

实验步骤：
1. 将测量仪器安装在支架上，并将管道尖端放在溶液表面上。

2. 用电子天平称取一定质量的去离子水，然后将其倒入测量仪器中，直至溶液表面几乎接触到仪器尖端。

3. 轻轻调节测量仪器，使水滴可以从尖端滴下，在滴下前停止调节。

4. 观察水滴从尖端滴下的现象，记录下滴下的时间。

5. 将水滴滴到称量纸上，用电子天平称取水滴的质量。

6. 重复以上步骤2-5，但用溶液样品代替去离子水。

7. 根据所得的数据，计算出溶液的表面张力。

注意事项：
1. 实验过程中要保持仪器和溶液表面的洁净，避免外界因素的干扰。

2. 测量仪器的管道尖端要与液体表面保持水平。

3. 实验前要确保电子天平的准确性，及时校正仪器漂移。

4. 每次实验完成后要清洗测量仪器，以免前后实验结果相互影响。

实验原理：溶液的表面张力可以由静态法或动态法测定。

静态法是通过测量液体在测量仪器中形成平衡的液滴的质量来确定表面张力；动态法则是通过测量液滴从测量仪器中滴下所需的时间来确定表面张力。