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1、表面张力 的测定,实验室:化学楼609,1.用最大气泡法测定不同浓度乙醇溶液的表面张力； 2.利用吉布斯公式计算不同浓度下乙醇溶液的吸附量 。,一实验目的,1. 表面张力,在液体内部，任一分子受四周分子的吸引力是平衡的，但液体表面层的分子却要受到向内的拉力。,二实验原理,因此要使液体的表面积增大，就必须反抗分子向内的拉力而作功，说明了分子在表面层内比在液体内部有较大的势能，这势能就是表面自由能。,dGwdA,式中为比例常数，其物理意义是在恒温恒压组成不变的条件下，增加单位表面积时引起体系自由能的增加值，因此称为比表面自由能，其量纲为Jm-2,还可称为表面张力，其物理意义是沿着与表面相切的方向，
2、垂直作用于表面单位长度上的力。表面张力是液体的重要特性之一，它与所处的温度、压力、浓度以及共存的另一相的组成有关。,2.溶液的表面吸附,纯液体表面层的组成与内部组成相同，因此液体只能通过尽可能地缩小其表面以降低体系的表面自由能。对于溶液，由于溶质能引起溶剂表面张力的变化，因此可通过调节溶质在表面层的浓度来降低表面能。若溶质能降低溶剂的表面张力时，则表面层中溶质的浓度大于溶液内部溶质的浓度；反之，如果溶质能使溶剂的表面张力升高，则表面层中溶质的浓度小于溶液内部溶质的浓度。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。,在一定的温度和压力下，吉布斯推导出了溶液表面吸附量与溶液的表面张力和
3、溶液浓度之间的关系，即,式中为表面吸附量（molm-2）, 为溶液的表面张力（Jm-2），T为热力学温度（K），c为溶液的浓度（moldm-3），R为气体常数。,a.如果加入溶质使液体表面张力降低，即(d/dc)0，则0，此时溶液表面层的浓度大于溶液内部的浓度，称为正吸附，此类物质称为表面活性物质。如果加入溶质使液体表面张力升高，即(d/dc)0，则0，此时溶液表面层的浓度小于溶液内部的浓度，称为负吸附，此类物质称为非表面活性物质。,b.由吉布斯吸附等温式可看出，只要测得某温度下不同浓度溶液的表面张力，以 c作图，在 c的曲线上作不同浓度下的切线，可获得不同浓度所对应的斜率，即可求出不同浓度时
4、气一液界面上的吸附量。,3.最大气泡法,4.最大气泡法,测定表面张力的方法有许多种 ：毛细管上升法,环法,滴体积法, 最大压力气泡法 等。,a.当玻璃毛细管一端与液体接触，并往毛细管内加压时，可以在液面的毛细管口处形成气泡。,b. 设气泡在形成过程中始终保持球形，则气泡内外的压力差(即施加于气泡的附加压力)P与气泡的半径r 、液体表面张力之间的关系可由拉普拉斯公式表示。,显然，在气泡形成过程中，气泡半径由大变小，再由小变大，而压力差P则由小变大，然后再由大变小。当气泡半径r等于毛细管半径R时，压力差达到最大值Pmax。,c. 通过测定R和Pmax，可求得液体的表面张力。,d.由于毛细管的半径较
5、小，直接测量R误差较大。通常用一已知表面张力为的液体(如水、甘油等)作为参考液体，在相同的实验条件下，测得相应最大压力差为Pmax,0。本实验中选择蒸馏水作为参考物。,三实验仪器与药品,仪器：超级恒温槽，表面张力测定实验装置，阿贝折射仪。 试剂：蒸馏水，系列乙醇溶液 。,四.实验步骤,1. 管中装入一定量的参考液体(去离子水)，按图接好管路，调节毛细管高度，使毛细管管口处于刚好接触溶液表面的位置，并将超级恒温槽调节至25.0 0.1或30.0 0.1。 2. 待溶液恒温十分钟后，通过活塞来调节水滴滴入瓶中的速度，使气泡从毛细管口逸出，速度控制在每分钟515个。记录微压差仪读数，得P max,0 。(要求至少测定三次，然后取平均值) 3. 同上17号乙醇溶液的Pmax。 4.测定17号乙醇溶液的的折射率。,五.实验数据处理,1.求出不同浓度时乙醇水溶液的。 2.求出不同乙醇水溶液的浓度c。 3. 作c图，曲线要平滑。 4.在光滑曲线上取67个点，作切线求出Z值。 5.求出不同浓度时乙醇水溶液的 。 6.作c曲线。,