最大气泡压力法测定液体的表面张力

实验七 最大气泡压力法测定液体的表面张力 一、实验目的 1、用最大气泡法测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算溶液表面吸附量、被吸附分子的截面积和吸附层厚度。 2、掌握最大气泡法测定溶液表面张力的原理和技术。 二、实验原理 一定温下纯液体的表面张力σ 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。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: TCRTCσ∂⎛⎞Γ = −⎜⎟∂⎝⎠ 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0TCσ∂⎛⎞<⎜⎟∂⎝⎠时，Г>0 称为正吸附；当0TCσ∂⎛⎞>⎜⎟∂⎝⎠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. 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，被吸附分子盖住了所有界面的位置，形成饱和吸附层。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。 以σ对 C 作图，可得到σ-C 曲线，从图可以看出，在开始时随浓度增加，σ迅速下降，以后变化趋缓。 被吸附的分子在界面上的排列图 表面张力和浓度关系图 在曲线上任选一点 a 作切线，即可得到该点所对应浓度的斜率 TZCCσ∂⎛⎞= −⎜⎟∂⎝⎠ 再由 TCZRTCRTσ∂⎛⎞Γ = −=⎜⎟∂⎝⎠ 求出不同浓度下的吸附量Γ 。 据朗格谬尔(Langmu ir)吸附公式: 以C/Г对 C 作图，得一直线，该直线的斜率为 1/∞Γ 。 由所求得的代入 ∞Γ1AL∞= Γ截 可求被吸附分子的截面积(L 为阿佛加得罗常数)。 若已知溶质的密度 ρ，分子量 M，就可计算出吸附层厚度 δ σ 的最大气泡法测定原理是： 毛细管插入测定管待测液体中，液柱上升一定高度。当抽气瓶缓慢抽气时，体系压力下降，与大气压力产生压力差 pΔ ,液柱下降以液泡逸出时 2Upppg hRσρ=Δ =−=Δ大气体系型管 实验...