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。

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。

溶液表面张力测定实验报告溶液表面张力测定实验报告引言：表面张力是液体分子间相互作用力在液体表面上所产生的一种现象，它使得液体表面呈现出收缩的趋势。

溶液表面张力的测定对于理解液体的性质以及液体与其他物质的相互作用具有重要意义。

本实验旨在通过测定溶液的表面张力，探究溶液的特性及其与其他物质的相互作用。

实验目的：1. 了解溶液表面张力的概念和测定方法。

2. 探究不同浓度的溶液对表面张力的影响。

3. 研究溶液与其他物质（如表面活性剂）的相互作用。

实验原理：表面张力可以通过测量液滴的形状来间接测定。

当液滴悬挂在毛细管或玻璃管的末端时，液滴的形状受到两种力的影响：表面张力和重力。

根据Young-Laplace方程，可以得到表面张力与液滴半径和液滴悬挂高度之间的关系。

通过测量液滴的半径和悬挂高度，可以计算出溶液的表面张力。

实验步骤：1. 准备一根干净的玻璃管，并在一端封闭。

2. 将待测溶液注入玻璃管中，并将另一端浸入溶液中，使液滴悬挂在玻璃管末端。

3. 使用显微镜观察液滴的形状，并测量液滴的半径和悬挂高度。

4. 重复以上步骤，测量不同浓度的溶液的表面张力。

实验结果与分析：根据实验测量数据，我们可以计算出不同浓度溶液的表面张力。

通过对比不同溶液的表面张力值，我们可以发现溶液浓度对表面张力的影响。

一般来说，随着溶液浓度的增加，表面张力会减小。

这是因为溶质的存在会降低溶剂分子之间的相互作用力，从而降低表面张力。

此外，我们还可以研究溶液与其他物质的相互作用。

例如，可以将表面活性剂加入溶液中，观察其对表面张力的影响。

表面活性剂能够在液体表面形成一层分子膜，降低液体表面的张力。

因此，加入表面活性剂后，溶液的表面张力会显著降低。

实验结论：通过本实验，我们了解了溶液表面张力的概念和测定方法。

我们发现溶液浓度对表面张力有一定的影响，浓度越高，表面张力越小。

此外，我们还研究了溶液与表面活性剂的相互作用，发现表面活性剂能够显著降低溶液的表面张力。

溶液表面张力的测定的实验报告摘要：本实验通过测定溶液的表面张力来了解溶液的性质和分子间相互作用力。

实验采用了产生泡沫的方法来测定表面张力，并利用浓度变化方法来研究溶液浓度对表面张力的影响。

实验结果表明，溶液的表面张力与溶液浓度呈负相关关系。

引言：溶液表面张力是指液体表面上的分子间相互作用力所产生的张力。

表面张力的大小取决于液体的性质以及其中溶解物的种类和浓度。

表面张力的测定对于研究溶液的性质和分子间相互作用力具有重要意义。

实验方法：1. 实验仪器和试剂本实验使用的仪器有：玻璃管、注射器、容量瓶、计时器等。

试剂有：水、不同浓度的溶液等。

2. 实验步骤（1）制备不同浓度的溶液：分别取一定量的溶质，加入不同体积的溶剂中，摇匀得到不同浓度的溶液。

（2）产生泡沫：将玻璃管的一端浸入溶液中，用注射器吸取一些溶液，再将玻璃管的另一端封住，并快速取出。

（3）计时：在实验开始后，用计时器计时，记录泡沫保持完整的时间。

（4）重复实验：重复以上步骤，记录多组数据。

实验结果与分析：根据实验数据计算出不同浓度溶液的表面张力，并绘制表面张力与浓度的关系曲线。

实验结果显示，随着溶液浓度的增加，表面张力逐渐降低。

这说明溶液浓度的增加可以降低溶液的表面张力。

结论：通过本实验的测定，我们得出了溶液表面张力与溶液浓度呈负相关的结论。

这一结论对于研究溶液的性质和分子间相互作用力有着重要的意义。

讨论与展望：本实验采用了产生泡沫的方法来测定溶液的表面张力，并通过浓度变化方法研究了溶液浓度对表面张力的影响。

然而，本实验只考虑了溶液浓度对表面张力的影响，还可以进一步研究其他因素对表面张力的影响，如温度、压力等。

此外，本实验只使用了一种溶质，可以尝试使用不同的溶质进行实验，比较它们对表面张力的影响。

结语：通过本实验，我们了解了溶液表面张力的测定方法，并得出了溶液表面张力与溶液浓度呈负相关的结论。

这一实验为进一步研究溶液性质和分子间相互作用力提供了基础。

表面张力的测定一、实验目的1．掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。

2．通过对不同浓度正丁醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能和表面吸附量关系的理解。

3．学习用Origin或Excel处理实验数据二、实验原理其中，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/△P2三、实验步骤1、将恒温水槽温度调至（20±0.1）℃。

2、在已洗净的表面张力测定管中装入适量的蒸馏水，使毛细管口与液面恰好相切，注意使测定装置垂直放置。

放入恒温水槽中约5-8min，然后将其接入系统，检验系统不漏气，胶管内不得有水。

将滴液漏斗内装满水，打开活塞，水慢慢滴出，使体系减压。

当减至一定程度，即有气泡逸出，使气泡形成的时间不少于5秒。

当气泡刚好脱离管口的瞬间，读取数字压力计显示的最大值，连续测三次，取其平均值。

3、 用同样的方法测定无水乙醇，正丁醇，环己烷的表面张力。

每次更换溶液时都要用待测液洗涤包细管内壁及试管2-3次。

注意保护毛细管口，不要碰损。

四、 数据处理温度：20℃ 压强： 水的表面张力：0.07288N\m△P Rr 2=→pR r 5.0= R=2r 水/△P 水=0.370C (mol/l) △P 1 △P 2 △P 3 平均△P r(N/m) 0.000 0.391 0.390 0.391 0.391 0.0729 0. 025 0.364 0.365 0.364 0.3640.0677 0.050 0.349 0.351 0.350 0.3500.0651 0.100 0.316 0.317 0.316 0.3160.0588 0.150 0.303 0.300 0.302 0.3020.0562 0.200 0.273 0.273 0.271 0.2710.0508 0.250 0.265 0.263 0.263 0.2630.0489 0.300 0.258 0.250 0.254 0.2540.0472 0.400 0.238 0.241 0.241 0.2400.0446 0.600 0.194 0.198 0.196 0.196 0.0365拟合曲线可得0.000024.5630.1537rC e -=-。

一．引言[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吸附分子层厚度。

3. 学会镜面法作切线的方法。

[实验原理]在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的，可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较大的势能，如欲使液体产生新的表面就需对其作功。

在温度、压力和组成恒定时，可逆的使表面积增加dA 所需作的功为δ-W=γdA (1)比例系数γ等于在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其比值等于作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力。

在纯物质情况下，表面层的组成与内部的相同，但溶液的情况却不然，加入溶质后溶液的表面张力发生变化。

根据能量最低原则，当溶质降低溶剂的表面张力时，表面层中的溶质的浓度比溶液内部的大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表层中的浓度比在内部的浓度低。

这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。

显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表面张力随浓度的变化率有关，从热力学可知，他们之间的关系遵守吉布斯吸附公式：γγ,Γ⎪⎭⎫⎝⎛-=Γdc d RT c （2） 式中；。

摩尔气体常数，热力学温度，溶质的浓度，表面张力，吸附量，11312314.8;K ;;;-----••------•---•---•---ΓK mol J R T m mol c m N m mol γ称为负吸附。

时，称为正吸附；当时，当0000,,<Γ>⎪⎭⎫⎝⎛<Γ<⎪⎭⎫ ⎝⎛ΓΓγγγγdc d dc d 溶于溶液中能使其表面张力降低的物质称为表面活性物质，工业和日常生活中广泛应用的去污剂，乳化剂，润滑剂以及起泡剂等都是表面活性物质。

它们的主要作用发生在界面上，所以研究这些物质的表面效应是有实际意义的。

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。