基础物理化学实验 最大泡压法测定溶液的表面张力.

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1 基础物理化学实验 最大泡压法测定溶液的表面张力

2 Ⅰ 实验目的 1）测定不同浓度的乙醇水溶液的表面张力，根据吉布斯（Gibbs） 吸附公式计算溶液的表面吸附量和乙醇分子的横截面积。
2）通过气泡最大压力的测定，进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系。 3）掌握用最大泡压法测定表面张力的原理和技术。

3 Ⅱ 实验原理 本实验就是测定不同浓度溶液的表面张力，从σ—c曲线上求出不同浓度的吸附量Γ，再从—c 曲线上求出Γ∞，进而计算溶质分子的横截面积A 由于溶质分子的存在，表面浓度与溶液内部不同的现象叫做溶液的表面吸附。 用热力学方法导出了溶液表面张力随浓度变化率与表面吸附量Γ之间的关系式。对两组分的稀溶液： 式中：Γ为单位表面上被吸附物质的量（单位：mol//cm2），c为物质的量浓度。 在σ—c曲线上任选一点i作切线，可得该点所对应的浓度的斜率，再由上式可求得不同浓度下的Γ值。

4 朗谬尔（langmair）提出吸附量与浓度c的关系可表示为：
如果以N代表1m2 表面上溶质的分子数，则： 式中L为阿伏加得罗常数。那么每个分子在表面上所占得面积为：A=1/Γ∞.L

5 本实验用最大泡压法测定乙醇水溶液的表面张力。 根据拉普拉斯（laplace）公式：
对两种溶液的表面张力为σ1和σ2用同一支毛细管测定时。可得： 如果以测定某已知表面张力的液体（如水）作标准，则另一溶液的表面张力，可迅速测定其Pmax求出。即对同一毛细管，有： 式中,k' 毛细管常数,其值可由σ2及实验数据Pmax(2)求得.

6 Ⅲ 实验步骤 1、具体操作方法 1） 溶液的配制。用称重法粗略配制5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％的乙醇水溶液待用。 2）DP— A精密数字压力计的调节与使用 3）仪器常数k’值的测定 4）不同浓度的乙醇水溶液表面张力的测定 5）不同浓度乙醇水溶液折光率的测定

7 2 、注意事项 3、 提问 测定时气泡逸出的速度不能太快。以每分钟8－12个为宜。
1） 在测定中如果毛细管插入溶液内部对结果有无影响，为什么？ 2） 在测定中为什么要读取最大压力值？

8 Ⅳ 实验总结 1 、数据处理 1）测定纯水的Pmax，计算毛细管常数k’值。水的表面张力见附录。
2）根据不同浓度的折光率，由乙醇浓度—折光率工作曲线上确定其准确浓度（工作曲线可由实验室提供）。 3）计算各溶液的表面张力σ。 4）作σ—c图，在曲线上取8—10个点，分别作出曲线，并求其斜率。 5）计算各浓度的吸附量Γ，作—c图，由直线斜率求出Γ∞，并计算分子截面积AB值.

9 2 、讨论 1）毛细管必须用洗液洗涤干净。

10 Ⅴ 实验延伸 1）研究型 用此方法可以测定许多有机物液体的表面张力。 2）其它方法 表面张力的测定还有拉片法、吊环法等。 3）参考书：
复旦大学编.物理化学实验（第三版）.北京：高等教育出版社，2004