韦老师-实验二表面活性剂在固-液界面吸附量的测定_表面及胶体化学

溶液表面吸附的测定实验报告实验报告：溶液表面吸附的测定实验目的：1. 了解溶液表面张力的测定方法；2. 理解溶液中表面吸附现象的产生和作用；3. 掌握X方法测定特定物质的表面吸附现象。

实验原理：当溶液与固体表面接触时，由于表面活性剂的存在，表面物质会吸附在固体表面上，形成薄膜。

表面吸附现象与溶液温度、浓度、pH值等因素密切相关，其大小与固体表面性质、溶质分子结构、外界环境温度、压力、湿度等因素有关。

实验中，通过添加已知浓度的物质到溶液中，然后分别测定不同浓度下溶液表面张力值，再将数据代入公式计算出表面吸附物质的吸附量。

实验仪器和试剂：1. 表面张力计；2. 磁力搅拌器；3. 鱼油酸钠试剂（0.1mol/L）；4. 标准盐酸（0.5mol/L）；5. 微量滴定管。

实验步骤：1. 准备工作：清洁实验仪器和试剂瓶口，定量取出所需试剂。

2. 将100mL二甲苯溶液倒入清洁的烧杯中，加入脱氧鱼油酸钠浸泡1小时，搅拌均匀。

3. 用干净针头涂取适量已浸泡好的鱼油酸钠溶液滴到表面张力计的平衡槽中；4. 将磁力搅拌器调整至适当转速，使溶液中的表面张力尽量平衡；5. 记录稳定状态下的表面张力值；6. 依次加入不同浓度的标准盐酸，重复第4-5步操作，测定不同浓度下的表面张力值；7. 计算出不同浓度下的表面吸附物质的吸附量。

实验结果：根据实验数据，我们可以得到如下的表面吸附量数据（单位mg/m2）：【表格】实验结论：通过本次实验的测定，我们可以得到不同浓度下的表面张力值及表面吸附量数据。

从实验数据中可以看出，表面吸附量会随着浓度的增加而增加，这与表面吸附物质分子与溶剂分子接触几率增加的结论相符。

通过本实验可进一步认识表面吸附现象，有助于我们深入了解该现象在工业生产和实际应用中的作用。

实验注意事项：1. 实验仪器需保证干净，以免影响实验结果；2. 实验试剂需定量取用，并注意浓度值，以保证实验数据的准确性；3. 操作过程中需严格按照实验流程进行，确认数据和记录结果时应谨慎。

实验二十 固液吸附法测定比表面一．实验原理实验表明在一定浓度范围内，活性炭对有机酸的吸附符合朗格缪尔(Langmuir)吸附方程： KC KC ΓΓ+=∞1 (2)式中，Г表示吸附量，通常指单位质量吸附剂上吸附溶质的摩尔数；Г∞表示饱和吸附量；C 表示吸附平衡时溶液的浓度；K 为常数。

将(2)式整理可得如下形式： C ΓK ΓΓC∞∞+=11(3)作C /Г-C 图，得一直线，由此直线的斜率和截距可求Г∞和常数K 。

如果用醋酸作吸附质测定活性炭的比表面时，可按下式计算：S 0＝Г∞×6.023×1023×24.3×10-20 (4)式中，S 0为比表面(m 2·kg -1)；Г∞为饱和吸附量(mol·kg -1)；6.023×1023为阿佛加德罗常数；24.3×10-20为每个醋酸分子所占据的面积(m 2)。

式(3)中的吸附量Г可按下式计算()Vm C C Γ-=0 (5) 式中，C 0为起始浓度；C 为平衡浓度；V 为溶液的总体积(dm 3)；m 为加入溶液中吸附剂质量(kg)。

二、实验仪器药品带塞三角瓶(250mL ，5只)；三角瓶(150mL ，5只)；滴定管1支；漏斗1只；移液管1支；电动振荡器1台。

活性炭；HAc(0.4mol·dm -3)；NaOH (0.105mol·dm -3)；酚酞指示剂。

三、实验步骤1. 取5个洗净干燥的带塞三角瓶，分别放入约1g(准确到0.001g)的活性炭，并将5个三角瓶标明号数，用滴定管分别按下列数量加入蒸馏水与醋酸溶液。

1 2 3 4 5 V 蒸馏水/mL 50.00 70.00 80.00 90.00 95.00 V 醋酸溶液/mL 50.00 30.00 20.00 10.00 5.002. 将各瓶溶液配好以后，用磨口瓶塞塞好，并在塞上加橡皮圈以防塞子脱落，摇动三角瓶，使活性炭均匀悬浮于醋酸溶液中，然后将瓶放在振荡器上，盖好固定板，振荡30min 。

溶液表面吸附量的测定（3学时）一、目的要求1、了解溶液表面吸附量的物理意义及其测定原理。

2、了解最大气泡法测定溶液表面张力的基本原理和方法。

3、了解弯曲液面的附加压力与液面弯曲度、溶液表面张力之间的关系。

二、实验原理当一种溶质溶于水形成溶液时，溶质在溶液表面的浓度与其在溶液本体中的浓度存在着差别，这种现象称为溶液的表面吸附。

理论上，可用“表面吸附量”（或称表面超量）表示溶液的表面吸附程度大小，表面吸附量的物理化学意义是指溶质在溶液表面处的浓度与其在溶液本体中浓度的差值，通常用符号表示，其SI 单位为mol.m -2。

Γ在恒温、恒压条件下，表面吸附量(mol m -2)、溶液中溶质的活度和溶液表面张力Γa 三者之间的关系可用式（8.1）中的Gibbs 等温式进行描述：()1N m γ−（8.1）a d RT da γΓ=−在浓度不太大时，可以采用浓度代替活度，因此Gibbs 等温式可写成：()1mol L c −a （8.2）c d RT dc γΓ=−可见，只要通过实验测得溶液的表面张力与溶质浓度的关系曲线，即可利用公式γc （8.2）计算得到某一个浓度条件下的表面吸附量。

c Γ例如，图8.1为溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，若要求溶质浓度为时溶液的表1c 面吸附量，可在浓度轴上点作浓度轴的垂线，该垂线与关系曲线相交于A 点，1Γ1c ~c γ则曲线在A 点处切线AB 的斜率即为，由图8.1可知，AD 为纵轴的垂线，则有d dc γ。

又因为，则得到，代入到式（8.2）中即可DB AD d dc γ=1AD c =()1DB c d dc γ=求出浓度为时溶液的表面吸附量。

1c对于溶液表面吸附，可以采用Langmuir 理想吸附模型描述表面吸附量与溶液浓度Γc 之间的关系，即：（8.3）1kc kc θ∞Γ==Γ+γBD 1图8.1表面张力随浓度的变化关系曲线式（8.3）中，为溶质分子对溶液表面的覆盖百分率；为溶液的最大吸附量，对于θ∞Γ给定的体系，一定条件下是常数；为吸附常数∞Γk 可以将式（8.3）重排为直线形式：（8.4）1c c k ∞∞=+ΓΓΓ以对作图可得到一条直线，根据直线的截距和斜率可以求得最大吸c Γc 1k ∞Γ1∞Γ附量和吸附常数。

实验十九 表面吸附量的测定预习题1．为什么表面活性物质水溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化？2．用气泡最大压力法测表面张力时，为什么气泡必须均匀缓慢冒出？3．为什么毛细管端要刚好与液面接触？若毛细管端浸入溶液，则使最大压力差变大还使变小？为什么？4．毛细管常数如何测定？5．表面吸附量Γ的物理意义是什么？6．浓度为4.00×10-4 mol·L -1时的溶液表面吸附量如何得到？此表面吸附量的单位是什么？7．分析影响本实验结果的因素有哪些？一．实验目的1．用气泡最大压力法测定十六烷基三甲基溴化铵水溶液的表面张力。

从而计算溶液在某一浓度时表面吸附量Γ。

2．熟悉斜管压力计的使用方法。

二．实验原理1．在指定的温度下，纯液体的表面张力是一定的，一旦在液体中加入溶质成溶液时情况就不同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类，溶液浓度有关。

这是由于溶液中部分分子进入到溶液表面，使表面层的分子组成也发生了改变，分子间引力起了变化，因此表面张力也随着改变，根据实验结果，加入溶质以后在表面张力发生改变的同时还发现溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称为溶液的表面吸附作用。

根据吉布斯吸附等温式12.303lg cd d RTdc RT d cσσΓ=-=- （1） 式中，Γ代表溶液浓度为c 时的表面上溶质的吸附量（mol·m -2），c 代表平衡时溶液浓度（mol·L -1），R 为理想气体常数（8.314 J·mol -1·K -1），T 为吸附时的温度（K ）。

从（1）式可看出，在一定温度时，溶液表面吸附量与平衡时溶液浓度c 和表面张力随浓度变化率d dcσ成正比关系。

当0d dcσ<时，Γ > 0表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附，此时溶液表面层浓度大于溶液内部浓度。

表面活性剂实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入了解表面活性剂的特性、作用机制以及其在不同条件下的表现，通过实验操作和数据观察，掌握表面活性剂的基本性质和应用。

二、实验原理表面活性剂是一种能够显著降低液体表面张力的物质，其分子结构通常由亲水基团和疏水基团组成。

亲水基团倾向于与水分子相互作用，而疏水基团则倾向于避开水相。

当表面活性剂溶于水中时，它们会在溶液表面定向排列，从而降低表面张力。

此外，表面活性剂还能在溶液中形成胶束，当浓度达到一定值时，胶束的形成会导致溶液性质发生显著变化。

三、实验材料与设备1、实验材料十二烷基硫酸钠（SDS）十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）氯化钠去离子水油酸钠2、实验设备表面张力仪恒温槽磁力搅拌器容量瓶移液管烧杯四、实验步骤1、表面张力的测定用去离子水清洗表面张力仪的测量探头，并用滤纸擦干。

配制一系列不同浓度的表面活性剂溶液，如 0001 mol/L、0005 mol/L、001 mol/L 等的 SDS 溶液和 CTAB 溶液。

将恒温槽温度设定为 25℃，待温度稳定后，将配制好的溶液放入恒温槽中恒温 15 分钟。

用表面张力仪测量各浓度溶液的表面张力，每个浓度测量三次，取平均值。

2、临界胶束浓度（CMC）的测定按照上述方法测定不同浓度表面活性剂溶液的表面张力。

以表面张力对浓度的对数作图，曲线的转折点所对应的浓度即为临界胶束浓度（CMC）。

3、离子强度对表面活性剂性能的影响配制一定浓度的 SDS 溶液和 CTAB 溶液，并向其中分别加入不同量的氯化钠，改变溶液的离子强度。

测定加入氯化钠后溶液的表面张力和 CMC。

4、表面活性剂的乳化性能测定将等量的油和水分别加入两个烧杯中，向其中一个烧杯中加入适量的表面活性剂（如油酸钠），用磁力搅拌器搅拌。

观察并比较两个烧杯中油和水的乳化情况。

五、实验数据与结果1、表面张力测定结果不同浓度 SDS 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|728|｜0005|605|｜001|552|不同浓度 CTAB 溶液的表面张力数据如下：｜浓度（mol/L）｜表面张力（mN/m）｜｜｜｜｜0001|705|｜0005|582|｜001|456|2、临界胶束浓度（CMC）的测定结果通过作图法，得到 SDS 的 CMC 约为 0008 mol/L，CTAB 的 CMC约为 0002 mol/L。

设计实验：表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定一、实验目的1．了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法。

2．设定两种或两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC。

二、实验原理三、实验要求1．根据本实验提供的仪器与药品：表面张力测定仪；电导率仪；超级恒温槽；十二烷基硫酸钠(SDS)。

设计出2种以上测定CMC的实验方法，用这些方法测定表面活性剂的CMC。

2．确定表面活性剂溶液的浓度范围，写出实验操作步骤，并指出实验的注意事项。

3．采用多种数据处理方法确定CMC。

例如：在表面张力法的处理数据时，可以作σ－c曲线图,由转折点确定CMC；也可以由四个低浓度点和四个高浓度点分别作两条σ－lgc直线，由两线的交叉点确定CMC。

而在用电导法时，可以作κ－c曲线，也可以作Λm－c曲线。

指出转折点明显直观，误差小的数据处理方法。

4．对2种方法测得的数据进行比较，据此分析两种方法的优缺点。

5．实验报告必须打印，数据处理用Origin软件或用Microsoft Excel作图。

设计实验：表面活性剂溶液临界胶束浓度的测定姓名庾翔；班级 0903班；学号 2009113020302 ; 分数1. 实验目的1.1 了解表面活性剂溶液临界胶束浓度(CMC)的定义及常用测定方法。

1.2 设定两种以上实验方法测定表面活性剂溶液的CMC。

2. 实验原理凡能显著降低水的表面张力的物质都称为表面活性剂。

当表面活性剂溶入极性很强的水中时，在低浓度是成分散状态，并且三三两两地把亲油集团靠拢而分散在水中，部分分子定向排列于液体表面，产生表面吸附现象。

当溶液表面吸附达到饱和后，进一步增加浓度时，表面活性剂分子会立刻自相缔合，即疏水亲油的集团相互靠拢，而亲水的极性基团与水接触，这样形成的缔合体称为胶束。

以胶束形式存在与水中的表面活性物质是比较稳定的，表面活性物质在水中形成胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度（critical micelle concentration,CMC）。

物理化学实验报告溶液表面吸附的测量姓名：学号：班号：指导老师：溶液表面吸附的测量一、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) 根据吉布斯（Gibbs ）吸附方程式，计算溶质（乙醇）在单位溶液表面的吸附量Γ，并作Γ-c 图。

二、实验原理在定温下，纯物质液体的表面层与本体（内部）组成相同，根据能量最低原理，为降低体系的表面吉布斯自由能，将尽可能地收缩液体表面。

对溶液则不同，加入溶质后，溶剂表面张力发生变化，根据能量最低原理，若加入的溶质能降低溶剂表面张力时，则溶质在表面层的浓度比在溶液本体的浓度大，反之，若溶质使溶剂表面张力升高，溶质在表面层的浓度小于在溶液本体中的浓度。

溶质在溶液表面层与在溶液本体中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附，即溶液借助于表面吸附来降低表面吉布斯自由能。

溶液表面吸附溶质的量Γ与表面张力σ、浓度c 有关，其关系符合Gibbs 吸附方程T cRT c )(∂∂-=Γσ （C22.1） 式中：Γ吸附量；c 溶液浓度；T 温度；R 气体常数；σ表面张力或表面吉布斯自由能。

T c)(∂∂σ表示在一定温度下，表面张力随浓度的变化率。

如果溶液表面张力随浓度增加而减小，即T c)(∂∂σ<0，则Γ>0，此时溶液中溶质在表面层中的浓度大于在溶液本体中的浓度，称为正吸附。

如果T c)(∂∂σ>0，则Γ<0，称为负吸附。

在一定温度下，测定不同浓度溶液的表面张力σ，以σ对c 作图，求不同浓度时的T c)(∂∂σ值。

由Gibbs 吸附方程求各浓度下的吸附量Γ。

求T c)(∂∂σ值，可以通过镜面法和平行线法，在曲线上做切线。

目前更好的方法是使用计算机处理数据，例如使用数据处理软件origin 或Excel 。

详细内容参见本书绪论部分。

测定液体表面张力的方法较多，如最大气泡压力法、滴体积法、毛细管升高法、环法等，本实验采用最大气泡压力法。

实验装置如图C22.1所示。

12.1实验目的与要求：1. 通过测定不同浓度（C ）正丁醇水溶液的表面张力（b ），由b -c 丁醇分子的横截面积（S o ）。

2. 了解表面张力的性质、表面能的意义以及表面张力和吸附的关系。

3. 掌握一种测定表面张力的方法一一最大气泡法。

12.2预习要求：1. 掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理。

2. 了解影响表面张力测定的因素。

3. 了解如何由表面张力的数据求正丁醇的横截面积。

12.3 实验原理：1.物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。

如要把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉力而 作功，故表面分子的能量比内部分子大。

增加体系的表面，即增加了体系的总能量。

体系产生新的表面 A ）所需耗费功（W ）的量，其大小应与△ A 成正比。

-W=b^ A （12.1 ）如果△ A =l rf,则-W= b,即在等温下形成1 rf 新的表面所需的可逆功。

故 b 称为单位表面的表面能，其 单位为N- m 1。

这样就把b 看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，通常称为表面张力。

它表示表面 自动缩小的趋势的大小。

表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一 相的组成等有关。

纯液体的表面张力通常指该液体与饱和了其自身蒸气的空气共存的情况而言。

图12-1 分子间作用力示意图2.在纯液体情形下，表面层的组成与内部的组成相同，因此液体降低体系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。

根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之， 溶质使溶液的表面张力升高时，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低。

这种表面浓度与溶液里面浓度不 同的现象叫“吸附”。

显然，在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。

表面吸附量的测定实验十九表面吸附量的测定1．为什么表面活性物质水溶液的表面张力随溶液浓度的变化而变化？2．用气泡最小压力法测表面张力时，为什么气泡必须光滑缓慢冒著出来？3．为什么毛细管端要刚好与液面接触？若毛细管端浸入溶液，则使最大压力差变大还使变小？为什么？4．毛细管常数如何测量？5．表面吸附量γ的物理意义是什么？6．浓度为4.00×10-4mol·l-1时的溶液表面溶解量如何获得？此表面溶解量的单位就是什么？7．分析影响本实验结果的因素有哪些？1．用气泡最小压力法测定十六烷基三甲基溴化铵水溶液的表面张力。

从而排序溶液在某一浓度时表面溶解量γ。

2．熟悉斜管压力计的使用方法。

1．在选定的温度下，氢铵液体的表面张力就是一定的，一旦在液体中重新加入溶质成溶液时情况就相同了，溶液的表面张力不仅与温度有关，而且也与溶质的种类，溶液浓度有关。

这就是由于溶液中部分分子步入至溶液表面，并使表面层的分子共同组成也出现了发生改变，分子间引力起至了变化，因此表面张力也随着发生改变，根据实验结果，重新加入溶质以后在表面张力出现发生改变的同时还辨认出溶液表面层的浓度与内部浓度有所差别，有些溶液表面层浓度大于溶液内部浓度，有些恰恰相反，这种现象称作溶液的表面吸附作用。

根据吉布斯吸附等温式γ=-cdσ1dσ=-（1）rtdc2.303rtdlgc式中，γ代表溶液浓度为c时的表面上溶质的吸附量（mol·m-2），c代表平衡时溶液浓度（mol·l-1），r为理想气体常数（8.314j·mol-1·k-1），t为吸附时的温度（k）。

从（1）式可以窥见，在一定温度时，溶液表面溶解量与均衡时溶液浓度c和表面张力随其浓度变化率dσ成正比关系。

dcdσ0表示溶液表面张力随浓度增加而降低，则溶液表面发生正吸附，此时溶液当dc当表面层浓度大于溶液内部浓度。

dσ>0时，γ液表面层浓度小于溶液内部浓度。