胶体化学实验讲义

北京林业大学化学教研室编胶体化学（2017版）11实验一最大泡压法测溶液的表面张力1:1一、实验目的1、测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力，计算吸附量；2、了解气液界面的吸附作用，计算表面层被吸附分子的截面积;3、掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术。二、实验原理从热力学观点来看，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 AA,就需对其做功，其大小应与△A 成正比：W'=b・AA(7.1)如果 AA 为 InA 则是在恒温恒压下形成新表面所需的可逆功，所以。称为比表面吉布斯自由能，其单位为〕・十。也可将。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・mt 在恒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，溶质能使溶剂的表面张力降低时,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：r=-^(7.2)式中，「为溶质在表层的吸附量；。为表面张力；c 为吸附达到平衡时溶质在介质—j<0 时，「>0 称为正吸附；当吸附。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。为了获得表面吸附量「，可先测定不同浓度溶液的表面张力，作。〜c 曲线图,中的浓度。当>0 时，「<0 称为负如图 7-1 所示。在曲线上任选一点作切线，则可得该点对应浓度的斜率de)T再由式(7.2)可求得此浓度下溶液的表面吸附量「，再作「〜c 图，如图 7-2 所示，外推可在纵轴上得到溶液表面的饱和吸附量匚，则每个溶质分子在溶液表面所占据的截面积 s〃为SB=(7.3)式(7.3)中 Z 为阿伏加徳罗常数。2测定溶液的表面张力有多种方法，较为常用的有最大泡压法、毛细管升高法、滴重法和圆环法等。本实验用最大泡压法测定正丁醇水溶液的表面张力。最大泡压法的仪器装置如下图所示:1-样品管 2-毛细管 3-微压差计 4-滴液漏斗由与液面相切的毛细管 4 鼓出空气泡时，需要高出外部大气压的附加压力以克服气泡的表面张力，此附加压力与表面张力成正比，与气泡的曲率半径成反比，其关系式为A2b—(7.4)r图 7-3最人泡压图 7」表面张力对浓度图图 7-2 表面吸附量对浓度图APmax2a(...