最大泡压法测定溶液表面张力 

一．实验目的：

1．明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义；

2．掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术；

3．掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法。

二．实验原理：

1．表面张力和表面吸附

液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引，另一方面受到液面外部气体分子的吸引，由于前者的作用要比后者大，因此在液体表面层中，每个分子都受到垂直于液面并指向液体内部的不平衡力，如图1所示，这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积，因此，液体表面缩小是一个自发过程。

在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m^-2），用γ表示。也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m^-1）。

欲使液体产生新的表面ΔS，就需对其做表面功，其大小应与ΔS成正比，系数为即为表面张力 γ：        

 －W =γ×ΔS             (1)

                                              图1    液体表面与分子内部受力情况图

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溶液表面张力的测定

一、实验目的

1．掌握最大气泡压力法测定溶液表面张力的原理和技术；

2．测定不同浓度乙醇溶液的表面张力，计算吸附量；

3．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和吸附层的厚度。

二、实验原理

    表面张力是液体的重要性质之一，它是因表面层分子受力不均衡所引起的。如液体与其蒸气构成的系统：液体内部的分子与周围分子间的作用力是球形对称的，可以彼此抵消，合力为零，而表面层分子处于力场不对称的环境中，液体内部分子对它的作用力远大于液面上蒸气分子对它的作用力，从而使它受到指向液体内部的拉力作用，故液体都有自动缩小表面积的趋势。从热力学观点来看，液体表面缩小是使系统总吉布斯函数减小的一个自发过程，如欲使液体产生新的表面ΔA，就需对其做功，其大小应与ΔA成正比：

                       ΔG =W′= γ ΔA                          （1）

   比例系数γ从能量的角度被称为比表面吉布斯函数，即为恒温恒压下形成1m²新表面所需的可逆功，其单位为J?m^-2。从物理学力的角度看，γ可被理解为沿着表面、和表面相切、垂直作用于单位长度相界面线段上的表面紧缩力，即表面张力，其单位是N?m^-1。在定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：

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                       最大泡压法测定溶液的表面张力

学院：化学化工学院       班级:应用化学

姓名：袁玲博            学号：20115052028

一、实验目的：

    （1）了解表面自由能、表面张力的意义及表面张力与吸附的关系；

（2）通过测定不同浓度乙醇水溶液的表面张力，计算吉布斯表面吸附量和乙醇分子的横截面积，掌握气泡最大压力法测定表面张力的原理和技术。

技能要求：掌握自动界面张力仪的使用方法，实验数据的作图处理方法.

二、实验原理：

     （1）表面张力的物理意义：在温度、压力、组成恒定时，每增加单位表面积，体系

的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯自由能（J·m^-2），用γ表示。也可以

看作是垂直作用在单位长度相界面上的力，即表面张力（N·m^-1）；

（2）影响表面张力的因素：液体的表面张力与温度有关，温度越高，表面张力越小。液体的表面张力与液体的浓度有关，在溶剂中加入溶质，表面张力就会 发生变化；

（3）表面张力与吸附量的关系：表面张力的产生是由于表面分子受力不均衡引起的，当加入一种物质后，对某些溶液（包括内部和表面）及固体的表面结构会带来强烈的影响，则必然引起表面张力的改变。如果溶质加入能降低表面吉布斯自由能时，边面层溶质浓度比内部大；反之增加表面吉布斯自由能时，则溶液在表面的浓度比内部小。由此可见，在指定温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的表面张力有关，即吉布斯等温吸附方程：

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一、实验目的：

1）掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。

2）通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。

二、实验原理:

1.吉布斯吸附等温式:Γ = -（c/RT）/（dγ/dc）                          （1）

式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。

    朗格谬尔（Langmuir）公式：       Γ =Γ_∞Kc/（1＋Kc）           （2）

Γ_∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Г。                           

          c/Γ =（1＋Kc）/Γ_∞K = c/Γ_∞＋1/Γ_∞K                    （3）

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深 圳 大 学 实 验 报 告

        课程名称：­      物理化学实验（2）         

   实验项目名称：实验三最大泡压法测定溶液的表面张力            

   学院：      化学与化工学院                        

        专业：                                  

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宁波工程学院

物理化学实验报告

实验名称  最大气泡压力法测定溶液的表面张力

一、实验目的

 1．掌握最大气泡压力法测定表面张力的原理和技术。

2．通过对不同浓度乙醇溶液表面张力的测定，加深对表面张力、表面自由能、表面张力和吸附量关系的理解。

二、实验原理

1、   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循吉布斯吸附等温式：

Γ = –（c/RT）*（dγ/dc）     ①

式中，Г为溶液在表层的吸附量；γ为表面张力；c为吸附达到平衡时溶液在介质中的浓度。

根据朗格谬尔（Langmuir）公式：

                         Γ =Γ_∞Kc/（1＋Kc）    ②

Γ∞为饱和吸附量，即表面被吸附物铺满一层分子时的Γ∞                          

                c/Γ =（1＋Kc）/（Γ_∞K） = c/Γ_∞＋1/Γ_∞K   ③

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