实验二十六 溶液表面张力的测定 (一) 最大气泡法 【目的要求】 1. 掌握最大气泡法(或扭力天平)测定表面张力的原理，了解影响表面张力测定的因素。 2. 测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量, 由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。 【实验原理】 1. 溶液中的表面吸附 从热力学观点来看，液体表面缩小是一个自发过程，这是使体系总自由能减小的过程，欲使液体产生新的表面ΔA，就需对其做功，其大小应与ΔA 成正比： － W ′＝ σ· ΔA (1) 如果ΔA 为 1m2，则－W ′＝ σ 是在恒温恒压下形成1m2 新表面所需的可逆功，所以σ 称为比表面吉布斯自由能，其单位为J· m-2。 也可将σ 看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力，其单位是N· m-1。在定温下纯液体的表面张力为定值，当加入溶质形成溶液时，表面张力发生变化，其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少。根据能量最低原理，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层中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，它在表面层中的浓度比在内部的浓度低，这种表面浓度与内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布斯(Gibbs)吸附方程： TCRTCΓdd (2) 式中，Г 为溶质在表层的吸附量；σ 为表面张力；C 为吸附达到平衡时溶质在介质中的浓度。 当 TC dd＜ 0 时， Г＞ 0 称为正吸附；当 TC dd＞0 时，Г＜ 0 称为负吸附。吉布斯吸附等温式应用范围很广，但上述形式仅适用于稀溶液。 引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质，被吸附的表面活性物质分子在界面层中的排列，决定于它在液层中的浓度，这可由图2-26-1 看出。 图 2-26-1 中 (1)和 (2)是不饱和层中分子的排列，(3)是饱和层分子的排列。 当界面上被吸附分子的浓度增大时，它的排列方式在改变着，最后，当浓度足够大时，被吸附分子盖住了 图 2-26-1 被吸附的分子在界面上的排列图 第二篇 基础实验 2 所有界面的位置，形成饱和吸附层，分子排列方式如图2-26-1(3)所示。这样的吸附层是单分子层，随着表面活性物质的分子在界面上愈益紧密排列，则此界面的表面张力也就逐渐减小。如果在恒温下绘成曲线σ＝f(C)(表面张力等温线)，当C 增加时，σ 在开始时显著下降，而后下降逐...
