物理化学实验报告-表面吸附

物理化学实验报告实验人：*****学号：*********班级：**********实验日期：2012/3/17实验一计算机联用测定无机盐溶解热一、实验目的的积分溶解热。

（1）用量热计测定KNO3（2）掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。

二、实验原理盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。

前者为吸热过程，后者为放热过程。

溶解热是这两种热效应的总和。

因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小决定的。

在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化放映出来。

如下图：由图可知，恒压下焓变△H为△H1和△H2之和，即：△H=△H1+△H2绝热系统，Q p =△H1所以，在t1温度下溶解的恒压热效应△H为：△H=△H2=K（t1-t2）=-K(t2-t1) 式中K是量热计与KNO3水溶液所组成的系统的总热容量，（t2-t1）为KNO3溶解前后系统温度的变化值△t溶解。

设将质量为m的KNO3溶解于一定体积的水中，KNO3的摩尔质量为M，则在此浓度下KNO3的积分溶解热为：△sol Hm=△HM/m=-KM/m·△t溶解K值可由电热法求取。

K·△t加热=Q。

若加热电压为U，通过电热丝的电流强度为I，通电时间为τ则：K·△t加热=IUτ所以K =IUτ/△t加热真实的△t加热应为H与G两点所对应的温度tH与tG之差。

三、试剂与仪器试剂：干燥过的分析纯KNO3。

仪器：量热计，磁力搅拌器，直流稳压电源，半导体温度计，信号处理器，电脑，天平。

四、实验步骤1用量筒量取100mL去离子水，倒入量热计中并测量水温。

2称取2.7~2.9gKNO3（精确到±0.01g）。

3先打开信号处理器、直流稳压器，再打开电脑。

自动进入实验测试软件，在“项目管理”中点击“打开项目”，选择“溶解热测定”，再点击“打开项目”，输入自己学号和称取的样品重量。

溶液表面张力的测定——最大气泡法实验者：杨岳洋 同组实验者：张知行学号：2015012012 班级：材54实验日期：2016年10月10日助教：汤妍1 引言1.1实验目的（1）测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。

（2）根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。

（3）掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。

1.2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势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。

在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA 所需做的功为dA W γδ=- （1）比例系数γ表示在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其数值等于作用在界面上每单位长度边缘的力，称为表面张力。

纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。

对于溶液，由于溶质使溶剂表面张力发生变化，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。

根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层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，表面层溶质的浓度比内部的浓度低。

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，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯公式：PT dc d RT c 、⎪⎭⎫ ⎝⎛-=Γγ （2） 式中：Г为表面吸附量（mol •m -2）；γ为表面张力（N •m -1）；c 为溶质的浓度（mol •m -3）；T 为热力学温度（K ）；R 为摩尔气体常数（8.314 J •mol •K -1）。

Г值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。

显然，Г不仅能表明吸附的性质，而且其值还能说明表面吸附的程度：Г=0表明无吸附现象；其值越远离0；表明吸附程度越大。

实验名称：溶液的表面吸附
实验目的：
用最大气泡压力法测同浓度的醇溶液的表面张力σ，作出σ-c曲线，并计算吸附量；作吸附量Γ对浓度c的曲线，找出最大吸附量Γ∞；掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术
实验原理：
当液体中加入溶质时，体表面张力发生变化，随着溶液的浓度变化不同，表面张力发生的变化也不相同。

附加压力与表面张力成正比，与气泡曲率半径成反比，此本实验采用最大气泡压力法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力
操作步骤：
数据处理：
<第一部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3254，记录室温25℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为60.5×10−11mol∙cm−2 <第二部分>
由K=
σ
水
∆p水
，求出仪器常数K=-1.3304，记录室温35℃
根据上图可知该温度下最大吸附量Γ∞为55.7×10−11mol∙cm−2
分析与讨论：
1.实验时，确保粗细两毛细管插入液面下的位置一致，且橡胶塞密封完好
2.鼓泡速率不能太快也不能太慢，适宜的速率为5-6秒产生一个气泡。

物理化学实验报告实验人：*****学号：*********班级： **********实验日期：2012/3/17实验一计算机联用测定无机盐溶解热一、实验目的的积分溶解热。

（1）用量热计测定KNO3（2）掌握量热实验中温差校正方法以及与计算机联用测量溶解过程动态曲线的方法。

二、实验原理盐类的溶解过程通常包含着两个同时进行的过程：晶格的破坏和离子的溶剂化。

前者为吸热过程，后者为放热过程。

溶解热是这两种热效应的总和。

因此，盐溶解过程最终是吸热或放热，是由这两个热效应的相对大小决定的。

在恒压条件下，由于量热计为绝热系统，溶解过程所吸收的热或放出的热全部由系统温度的变化放映出来。

如下图：v1.0 可编辑可修改△H△H 1=0绝热由图可知，恒压下焓变△H 为△H 1和△H 2之和，即：△H=△H 1+△H 2 绝热系统，Q p =△H 1所以，在t 1温度下溶解的恒压热效应△H 为：△H=△H 2=K （t 1-t 2）=-K(t 2-t 1) 式中K 是量热计与KNO 3水溶液所组成的系统的总热容量，（t 2-t 1）为KNO 3溶解前后系统温度的变化值△t 溶解。

设将质量为m 的KNO 3溶解于一定体积的水中，KNO 3的摩尔质量为M ，则在此浓度下KNO 3的积分溶解热为：△sol H m =△HM/m=-KM/m ·△t 溶解 K 值可由电热法求取。

K ·△t加热=Q 。

若加热电压为U ，通过电热丝的电流强度为I ，通电时间为τ则：K ·△t 加热=IU τ 所以K =IU τ/△t 加热真实的△t 加热应为H 与G 两点所对应的温度t H 与t G 之差。

三、 试剂与仪器试剂：干燥过的分析纯KNO 3。

仪器：量热计，磁力搅拌器，直流稳压电源，半导体温度计，信号处理器，电脑，天平。

四、 实验步骤1用量筒量取100mL 去离子水，倒入量热计中并测量水温。

2称取~（精确到量热器+水+ KNO 3量热器+ KNO 3水溶液量热器+ KNO 3水溶液±）。

南昌大学物理化学实验报告学号：5802216018 实验日期：2018-3-27实验二最大泡压法测定溶液的表面张力一、实验目的1、 掌握最大泡压法测定表面张力的原理及操作；2、 了解表面张力、表面功、表面吉布斯函数、表面吸附的概念及相互关系3、 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。

二、实验原理液体表面层中的分子与体相中的分子所处的力场不同，内部分子所受合力为 零，而表面层中的分子，所受到的作用力指向液体内部，这种作用力使表面层中的 分子有离开液面进入内部的趋势，即液体表面有自动缩小的倾向。

这种使液面收 缩的单位长度上的力即为 表面张力（Y ,单位N-m -1） 0液体的表面张力是液体的 重要性质之一，与液体的温度、压力和组成均有关系。

从热力学角度看，液体表面 层中的分子比内部分子具有更高的平均位能，即表面吉布斯自由能（表面吉布斯 函数）。

通常把增加单位面积表面所引起系统的吉布斯函数的改变量称为单位表 面吉布斯函数（单位为J ・m -2） °它等于恒温恒压下增加单位面积表面，系统从外 界得到的可逆非体积功，即单位表面功（单位为J ・m -2） °表面张力与单位表面吉 布斯函数、单位表面功虽为不同的物理量，但其量值与量纲均相同：恒温恒压下，系统表面吉布斯函数减小的过程为自发过程。

与纯液体依靠缩 小表面积来低表面吉布斯函数不同，溶液除了缩小表面积，还可以通过改变表面 层中溶质的浓度来降低表面吉布斯函数。

一定温度下，将溶质加入到纯液体中，会出现溶液表面层中溶质浓度与溶液 本体浓度不同的现象，称为表面吸附。

若溶质加入后溶液表面张力下降，则溶质将 自动富集于表面层，这种情况称为正吸附；反之则为负吸附；单位面积表面层中溶 质物学生姓名：李江生 专业班级：安工161Y (dA s质的量与溶液本体中等量溶剂所含溶质物质的量的差值，称为溶质的表面过剩3（也称为表面吸附量）。

一定的温度、压力下，溶质的表面过剩与溶液表面张力、浓度之间的关系满足吉布斯吸附等温式：C B ? d YRT dc B式中,r B为溶质B的表面过剩，mol ・m2;c B为溶质B在溶液本体中的平衡浓度,mol • dm 3；丫为溶液的表面张力,N • m 1；T为热力学温度，K。

固液界面上的吸附实验报告固液界面上的吸附实验报告引言固液界面上的吸附现象是物理化学领域中的一个重要研究方向。

通过吸附实验，我们可以了解物质在固液界面上的吸附行为及其影响因素，从而为解决环境污染、材料制备等问题提供理论依据和实验指导。

本报告将介绍我们进行的一系列固液界面吸附实验及其结果。

实验一：吸附剂的选择与影响因素在第一组实验中，我们选择了不同类型的吸附剂，包括活性炭、硅胶和分子筛，并研究了不同因素对吸附效果的影响。

首先，我们对比了不同吸附剂在吸附有机染料溶液中的效果。

结果显示，活性炭对染料的吸附效果最好，其次是硅胶，而分子筛的吸附效果较差。

这可能是由于活性炭具有较大的比表面积和孔隙结构，有利于染料分子的吸附。

同时，我们还发现吸附剂的颗粒大小和形状对吸附效果也有一定影响，颗粒较小的吸附剂表现出更好的吸附性能。

其次，我们研究了溶液初始浓度、pH值和温度对吸附效果的影响。

实验结果表明，随着溶液初始浓度的增加，吸附剂的吸附量也随之增加，但吸附速率却逐渐减慢。

pH值对吸附效果有显著影响，一般情况下，pH值越低，吸附效果越好。

温度的变化对吸附效果的影响较小，但在一定范围内，温度升高可以提高吸附速率。

实验二：吸附动力学与等温吸附模型在第二组实验中，我们研究了吸附动力学和等温吸附模型。

首先，我们进行了吸附动力学实验，通过测定吸附剂对染料的吸附量随时间的变化，得到了吸附速率常数。

结果显示，吸附速率常数随着初始浓度的增加而增大，但随着温度的升高而减小。

这与实验一的结果一致，说明吸附速率受到溶液浓度和温度的影响。

其次，我们使用了Freundlich和Langmuir等温吸附模型来描述吸附过程。

实验数据拟合结果显示，Freundlich模型适用于活性炭和硅胶的吸附过程，而Langmuir模型适用于分子筛的吸附过程。

这说明吸附剂的吸附机制可能有所不同，需要根据具体情况选择适合的模型。

实验三：吸附剂的再生与循环利用在第三组实验中，我们研究了吸附剂的再生与循环利用问题。

实验33 溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定预习要求1． 液体表面张力的概念。

2． 溶质对溶液表面张力的影响的类型。

3． 测定表面张力在恒温槽中进行的原因。

4． 思考本实验中测标准样品的表面张力的目的。

实验目的1． 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力。

2． 了解吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。

3． 了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法。

实验原理1．表面张力σ与溶液表面的过剩物质的量Γ表面张力，也称为比表面自由能，即单位表面积的表面分子比体相分子多余的能量。

表面张力是液体的重要特性之一，与温度、压力、组成和共存的另一相有关。

纯液体的体相与表面相的组成相同，因此在温度、压力不变时，纯液体降低表面张力的唯一途径是尽量缩小表面积。

而对溶液，溶质的种类和浓度都会影响表面张力。

溶质对溶液表面张力的影响有三种情况：①溶质浓度增加引起溶液表面张力增大；②溶质浓度增加引起溶液表面张力减小；③少量溶质使溶液的表面张力急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力几乎不变，见图3-20。

根据能量最低原则，能降低溶液表面张力的物质，其在表面相的浓度必然大于在体相的浓度，否则反之。

这种表面相的浓度与体相浓度不同的现象，叫“吸附”。

在指定的温度和压力下，定量地描述这一规律的方程是Gibbs 等温吸附方程：()c RT c ΓTd d σ-= （3-35） 式中，Γ 为表面过剩物质的量（mol·m -2）。

对某些溶液（如电解质溶液），式中的浓度c 要用活度a 代换。

当（d σ/d c ）T ＞0，Γ＜0，称为负吸附（图3-20曲线①）；当（d σ/d c ）T ＜0，Γ＞0，称为正吸附（曲线②③）。

本实验研究正吸附的情况。

只要获得了溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微分法得到某一浓度下的（d σ/d c ）T，然后依据式（3-35）得到表面过剩物质的量Γ。

2．饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积在一定温度下，若溶质在溶液表面是单分子层吸附，则表面过剩物质的量Γ与溶液浓度之间的关系可由Langmuir 等温式表示：Kc1Kc ΓΓ+=∞ （3-36） Γ∞ 为饱和表面过剩物质的量，K 为经验常数，与溶质的性质有关。

实验十二溶液中的吸附作用和表面张力的测定摘要：本实验采用最大气泡压力法测定了液体表面张力，通过对不同浓度下正丙醇溶液的表面张力研究其和浓度之间的关系。

初步探讨了表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附作用的关系。

关键词：吸附作用、表面张力、最大气泡法The measurement of the adsorption effect andsurface tensionAbstract：In this experiment, according to Gibbs formula and Langmuir equal-temperature equation, we apply the biggest bladder pressure method to research the relationship between the amount of absorption and the consistency of a substance in the solution besides the surface tension. The phenomenon show that the consistency of a substance in the surface of the solution is different from that inside is called absorption.Keyword：Surface tension, The biggest bubble pressure method, Absorption effect1. 序言物体表面的分子和内部的分子所处的境况不同，因此能量也不同，表面张力就是内部分子对表面分子的作用力，它是液体的重要属性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一面的组成等因素都有关。

对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。