学号：201214140123 得分：
基础物理化学实验报告
实验名称：溶液表面张测定
12届药学 班级1组号
实验人姓名：李楚芳
同组人姓名：罗媛，兰婷
指导老师：邓斌
实验日期：2014-05-30
湘南学院化学与生命科学系
一、 实验目的：
1．加深理解表面张力的性质，表面吉布斯能的意义以及表面张力和吸附的关系。
2. 掌握最大气泡法测定表面张力的原理和技术。
二、 主要实验原理，实验所用定律、公式以及有关文献数据：
当加入溶质后，溶剂的表面张力要发生变化。根据能量最低原理，若溶液质能降低溶剂的表面张力，则表面层溶质的浓度应比溶液内部的浓度大；如果所加溶质能使溶剂的表面张力增加，那么，表面层溶液质的浓度应比内部低。这种现象为溶液的表面吸附。用吉布斯公式(Gibbs)表示：
Tcσ)dd(RTcΓ (1)式
式中，Г为表面吸附量(mol.m-2)；σ为表面张力（J.m-2）；Ｔ为绝对温度（Ｋ）；Ｃ为溶液浓度（mol/L）；)(dcdσT表示在一定温度下表面张力随浓度的改变率。 当 )(dcdT < 0，Г>0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的浓度大于内部的浓度，称为正吸附作用。
)(dcdT >0，Г<0，溶质能增加溶剂的表面张力，溶液表面层的 浓度小于内部的浓度，称为负吸附作用。
可见，通过测定溶液的浓度随表面张力的变化关系可以求得不同浓度下溶液的表面吸附量。
本实验采用最大气泡压力法测定正丁醇水溶液的表面张力值。将欲测表面张力的液体装入试管中，使毛细管的端面与液面相切，液体即沿毛细管上升，直到液柱的压力等于因表面张力所产生的上升力为止。若管内增加一个与此相等的压力，毛细管内液面就会下降，直到在毛细管端面形成一个稳定的气泡；若所增加的压力稍大于毛细管口液体的表面张力，气泡就会从毛细管口被压出。可见毛细管口冒出气泡的需要增加的压力与液体的表面张力成正比。
表面活性剂表面张力测定
1．测试原理
本实验用鼓泡法测定表面活性剂的表面张力，其原理是：如从浸入液面下的毛细管端鼓出空气泡，则需要高于外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力△P与表面张力Υ成正比，与气泡的曲率半径R成反比：
△P=2Υ/R
若毛细管半径很小，则形成的气泡基本上是球形。当气泡开始形成时，表面几乎是平的，这时曲率半径最大；但随着气泡的形成，曲率半径逐渐变小，直到形成半球形，这时曲率半径R=毛细管半径r，曲率半径达最小值，此时根据Laplace方程，这时附加压力达最大值。气泡进一步长大，R增大，附加压力变小，直到气泡逸出。
△Pmax=2Υ/r
Υ=(r/2)△Pmax
则：Υ=K△Pmax
式中的系数K可用已知表面张力的标准物质测定（如蒸馏水，25℃，Υ=71.97 mN· m-1 ）
本实验用AF-02型数字式微压式测量仪测定△Pmax
Υ=K△Pmax
2．测试仪器和试剂
（1）测试仪器：
AF-02型数字式微压测量仪，数控恒温槽，5ml,10ml移液管各一支，碱式滴定管1支，50lml容量瓶6个，样品管1个，毛细管1个，抽气瓶1个，锥形瓶1个，玻璃漏斗1个。
（2）测试试剂：
浓度为0.1%表面活性剂试样溶液：取一定量的待测表面活性剂溶液，加蒸馏水配制而成。
3．测试方法
（1） 调节恒温槽的温度在25℃，打开AF-02型数字式微压式测量仪的电源，预热20min。测试仪器装置如图5-1所示。
（2）0.1%表面活性剂试样溶液已配好，利用上述溶液，用50mL容量瓶配制成下列浓度的溶液0.01%、0.02%、0.04%、0.06%、0.08%、0.1%各50ml。
(3) 用洗液洗净大试管与毛细管,再用自来水和蒸馏水洗净，在大试管中注入适量蒸馏水,使毛细管端刚和液面垂直相切。 (4) 将大试管安装在恒温水溶液内,用小漏斗给抽气瓶装满自来水,连接好装置，无漏气。
(5) 在体系通大气压的条件下按调零按钮，使显示器值为0.000Kpa。
实验报告：表面张力的测定
一、实验目的
1．液体表面张力的测定，了解物质体系性质、溶液表面结构、分子间相互作用（特别是表面分子相互作用），可用来帮助计算等张比容，工业设计中用来帮助估算塔板效率等。
2．熟悉表面张力中常用的测定方法：（1）毛细管升高法（2）滴重法。
二、实验原理
（1）毛细管升高法： 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22cosrrgh
2cosghr 式中，为表面张力，g为重力加速度，为液体密度，r为毛细管半径。
如果液体对玻璃润湿=0，cos=1，则2ghr。
（2）滴重法：
当达到平衡时，从外半径为r的毛细管滴下的液体质量，应等于毛细管周边乘以表面张力，即2mgr式中：m为液滴质量，r为毛细管外半径，为表面张力，g为重力加速度。
事实上，滴下来的仅仅是液滴的一部分。因此，式中给出的仅仅是理想液滴。经实验证明，滴下来的液滴大小是V/3r的函数，即有f(V/3r)所决定（其中V是液滴体积）所以式子可变为32(/)mgryfVr或32(/)mgrfVr其中F称为校正因子。
三、实验仪器
毛细管升高法：约25cm长、0.2mm直径的毛细管毛细管，读数显微镜，小试管，25°C恒温槽。
滴重法：毛细管（末端磨平），称量瓶，读数显微镜。 四、实验步骤
毛细管升高法：
1、将毛细管洗净、干燥，于小试管中倾入蒸馏水，按图装好。
2、用吸耳球在X管处慢慢地将空气吹入试管中，待毛细管中液体升高后，停止吹气并使试管内外压力相等。待液体回到平衡位置，用度数显微镜测量其高度h。测定完毕后从X管吸气，降低毛细管内液面，停止吸气并使管内外压力相等，恢复到平衡位置测量高度。如果毛细管洁净，则两次测量的高度应相等，否则应清洗毛细管。
3、测定毛细管内径。将毛细管插入高锰酸钾溶液后，洗净毛细管外层，用读数显微镜测量毛细管的内径。
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1 基础知识 2
第三讲 表（界）面张力
思考题
（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？
（2）简述：表面张力的测定方式（常常利用的有7种）及各自的适用范围。
（3）解释：毛细上升法、脱环法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法。
（4）写出Szyszkowski公式，指出其研究内容和用途。
（5）解释：表面张力曲线的最低点现象。
（6）什么是表面活性剂样品纯净与否的重要标志？
（7）正、负离子表面活性剂混合会发生什么现象？为何？
（8）解释：表面活性剂降低水表面张力的能力、效率
（9）什么是溶液的平衡表面张力、动表面张力？影响动表面张力的因素存在哪些定性规律？
（10）什么是溶液表面张力时间效应？如何测定？影响因素？
（11）简述：振荡射流法的大体原理。
（12）液液界面由哪些途径形成，是不是自发进行？ 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
2 （13）解释：界面张力、界面自由能、界面张力曲线转折点。
（14）何谓“超低界面张力”？有何实际应用？简述旋滴法测定超低界面张力的大体原理。
大体概念
1. 界面、界面现象、界面张力（界面自由能）
2. 毛细上升法、脱水法、滴重法、吊片法、最大气泡法、停滴法、悬滴法（7种测定界面张力的方式）
3. 表面张力曲线的最低点现象
4. 振荡射流法
5. Szyszkowski公式
6. 超低界面张力、旋滴法
大体原理
1. 测定界面张力方式的原理（常常利用的7种方式）
①毛细上升法
②脱环法
③滴重法
④吊片法
⑤最大气泡法
⑥停滴法 百度文库 - 让每个人平等地提升自我
3 ⑦悬滴法
2. 振荡射流法的工作原理。
3. 应用“超低界面张力”技术解决注水油井后期石油开采的大体原理。
思考题参考答案
（1）什么是表（界）面张力？降低表（界）面张力有什么意义？
答：表（界）面张力是指由于液相表面分子受到的内部份子作使劲大于外界气相（或另一相）分子的作使劲而形成向内收缩的合力。
