试验十一最大气泡法测定溶液的表面张力分解.pdf

实验十一最大气泡法测定溶液的表面张力 n.i 实验目的 11 测定不同浓度正丁醇水溶液的表面张力，计算表面吸附量和正丁醇分子的横 截面积； . 了解表面张力的性质，表面自山能的意义以及表面张力和吸附的关系； 掌握用 11 2 11.13 最大泡压法测定表面张力的原理和技术。 11.2 实验原理 11.2.1 表面自山能 物体表面分子和内部分子所处的境遇不同，表面分子受到向内的拉力，所以 液体表面 都有自动缩小趋势。如果把一个分子由内部迁移到表面，就需要对抗拉 力而做功。在温度、 压力和组成恒定时，可逆地使表面增加＜14 所需做的功，叫表 面功，可表示为： ~dW = adA (11.1) 式中，。为比例常数。 。在数值上等于当 7\ 〃和组成恒定的条件下增加单位表面积时所必须对体系 做的可 逆非膨胀功，也可以说是每增加单位表面积时体系自山能的增加值。环境 对体系作的表面 功转变为表面层分子比内部分子多余的自曲能。因此，＜7 称为表面 自由能，其单位是 J- 2 若把。看作为作用于每单位长度边缘上的力，通常称为 表面张力。 nr o 从另外一方面考虑表面现象，特别是观察气液界面的一些现象，可以觉察到 表面上处 处存在着一种张力，它力图缩小表面积，此力称为表面张力，其单位是N m—表面张力是液 体的搬弄是重要特性之一。与所处的温度、压力、浓度以及 共存的另一相的组成有关。纯液 体的表面张力通常是指该液体与饱和了其本身蒸 气的空气共存的情况而言。 11.2.2 溶液的表面吸附 纯液体表面层的组成与内部组成层相同，因此，液体降低体系表面自山能的 唯一途径 是尽可能缩小其表面积。对于溶液则山于溶质会影响表面张力，因此可 以调节溶质在表面 的浓度来降低表面自由能。 14 根据能量最低原则，洛质能降低溶剂的表面张力时，表而层中溶质的浓度应 比溶液的 内部来得大；反之洛质使溶剂的表面张力升高时，它在表面层中的浓度 比在内部的浓度来 得低，这种表面浓度与洛液内部浓度不同的现象叫做溶液的表 面吸附。从热力学方法可知它们之间的关系遵守 Gibbs 吸附方程: (112) RT \ de ) 式中: r—表面吸附量 (mol ・m?) o— 溶液表面张力(N ・m“) T—热力学温度(K) c—溶 液浓度 3 (mol-m ) R—气体常数(8.3145J- KSmol)。 以表面张力 对溶液浓度 作图，可得到 曲线，在 「曲线上任选一 (7 C —C (7— 点 I 作切线，即可得该点所对应浓度 Ci 的斜率(羽庆)7＞可求得不同浓度下的厂值 和得出 的关系图。 在一定的温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系 III Langmuir 等温式表示: 7 式中: 表面饱和吸附量 2 r — (mobnV) K—经验常数 (与溶质的表面活性大小有关) 将 (11.3)式转化成直线方程为： 1 C C (11.4) = — H r r ;