一．引言[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。2.利用吉布斯公式计算不同浓度下正丁醇溶液的吸附量，进而求出正丁醇分子截面积和吸附分子层厚度。3.学会镜面法作切线的方法。[实验原理]在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的，可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较大的势能，如欲使液体产生新的表面就需对其作功。在温度、压力和组成恒定时，可逆的使表面积增加所需作的功为W=dA (1)比例系数等于在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其比值等于作用在界面上每单位长度边缘上的力，称为表面张力。在纯物质情况下，表面层的组成与内部的相同，但溶液的情况却不然，加入溶质后溶液的表面张力发生变化。根据能量最低原则，当溶质降低溶剂的表面张力时，表面层中的溶质的浓度比溶液内部的大；反之，溶质使溶剂的表面张力升高时，它在表层中的浓度比在内部的浓度低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表面张力随浓度的变化率有关，从热力学可知，他们之间的关系遵守吉布斯吸附公式： （2）式中；溶于溶液中能使其表面张力降低的物质称为表面活性物质，工业和日常生活中广泛应用的去污剂，乳化剂，润滑剂以及起泡剂等都是表面活性物质。它们的主要作用发生在界面上，所以讨论这些物质的表面效应是有实际意义的。假如作曲线，开始时随 c 的增加而下降较快，以后的变化比较缓慢。根据曲线，可以用作图法求出不同浓度的值。在曲线上任取一点 a，过 a 点作曲线的切线以及平行于横坐标的直线分别交纵坐标轴于、，令曲线上取不同的点，就可以得出不同的值，从而可以求出不同浓度下的吸附量。吸附量与浓度之间的关系可以用朗格缪尔等温吸附方程表示。在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间有如下关系： （3）式中为饱和吸附量，k 为常数。上式可以改写为如下形式： （4）若以对作图，应为一直线，其斜率的倒数即为由于单位面积上的分子数为（为阿弗加德罗常数），所以每个分子在表面上所占的面积，即分子的截面积为： （5）我们还可以从下式求出表面活性物质饱和吸附分子层的厚度： （6）其中为溶质摩尔质量，为溶质密度。本实验采纳最大气泡法测定液体表面张力，原理如图 31-2 所示。将待测液体装入大试管 4 中，...
