最大泡压法测定溶液的表面张力
- 格式:doc
- 大小:30.00 KB
- 文档页数:1


最⼤泡压法测定溶液的表⾯张⼒(泡压法、滴重法、⽑细管升⾼法)表⾯张⼒的测定——最⼤⽓泡压⼒法、滴重法、⽑细管升⾼法⼀、实验原理:1.最⼤⽓泡压⼒法测定表⾯张⼒(装置如下图所⽰):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若其中⼀种液体的γ已知,例如⽔,则另⼀种液体的表⾯张⼒可由上式求得。
2.⽑细管⾝升⾼法(装置如下图所⽰):⽑细管法测定表⾯张⼒仪器⽑细管表⾯张⼒⽰意图当⼀根洁净的,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:2πσrcosθ=πr2gdhσ=gdhr/2cosθ(1)如果液体对玻璃润湿,θ=0,cosθ=1(对于很多液体是这样情况),则:σ=gdhr/2 (2)式中σ为表⾯张⼒;g为重⼒加速度;d为液体密度;r为⽑细管半径。
上式忽略了液体弯⽉⾯。
如果弯⽉⾯很⼩,可以考虑为半球形,则体积应为:πr3 -2/3πr3 =1/3πr3从(2)可得:σ=gdr/2(h+1/3r)(3)更精确些,可假定弯⽉⾯为⼀椭圆球。
(3)式应变为:σ=gdhr/2(1+1/3(r/h)-0.1288(r/h)2+0.1312(r/h)3)(4)3. 滴重法(装置如右图所⽰):从图中可看出,当达到平衡时,从外半径为r的⽑细管滴下的液体重量应等于⽑细管周边乘以表⾯张⼒,即:mg=2πσr (5)式中m为液滴质量;r为⽑细管外半径;σ为表⾯张⼒;g为重⼒加速度。
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。