2-溶液的表面张力与表面吸附
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实验报告课程名称: 大学化学实验(P ) 指导老师: 成绩:_______________实验名称: 溶液表面张力的测定及等温吸附 实验类型: 测量型实验 同组学生姓名: 无 【实验目的】1. 加深理解表面张力、表面吸附等概念以及表面张力和吸附的关系。
2. 掌握用最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。
【实验原理】最大气泡法测定表面张力:当表面张力仪中的毛细管尖端与待测液体相切时,液面即沿毛细管上升。
打开滴液漏斗的活塞,使水缓慢下滴而减小系统压力,这样毛细管内液面上受到一个比试管中液面上大的压力,当此压力差在毛细管尖端产生的作用力稍大于毛细管管口液体的表面张力时,气泡就从毛细管口逸出,这一最大压力差可由数字式微压差测量仪测出:p 最大=p 大气-p 系统 =p ∆。
毛细管内气体压力必须高于大试管内液面上压力的附加压力以克服气泡的表面张力,此附加压力与表面张力成正比,与气泡的曲率半径R 成反比,其关系式为:2P Rγ∆=如果毛细管半径很小,则形成的气泡基本上是球形的,当气泡刚开始形成时,表面几乎是平的,这时曲率半径最大,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 与毛细管内半径r 相等,曲率半径达到最小值,由上式可知此时附加压力达最大值,气泡进一步长大,R 变大附加压力则变小,直到气泡逸出。
R = r 时的最大附加压力m p ∆2rγ=,从此式得2m r P γ=∆,当使用同一根毛细管及相同的压差计介质时,对两种具有表面张力为1γ,2γ的液体而言,γ正比于p ∆,且同温度下有:2121//p p ∆∆=γγ,若液体2的2γ为已知,则12121/p K p p ∆=∆∆=γγ式中:K 为仪器常数,可用已知表面张力的液体2来测得,因此,通过该式求得1γ。
本实验就是通过测定已知表面张力的水的2p ∆来求得不同浓度正丁醇溶液的表面张力。
溶质若能降低溶液的表面张力,则表面层中溶质的浓度就比溶液内部的大;反之,溶质若使溶液的表面张力升高,则它的表面层中的浓度比在内部的浓度小,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。