《溶液中的吸附作用和表面张力的测定—最大气泡压力法》-毕业论文（设计）.doc

溶液中的吸附作用和表面张力的测定 ——最大气泡压力法 XXX 中国科学技术大学化学系 摘要：采用最大气泡压力法测定了一系列不同浓度的正丁醇溶液的表面张力，并根据Gibbs吸附公式和Langmuir等温方程式的到了表面张力与溶液吸附作用的关系，用作图法求出了正丁醇分子横截面积， 从实验上进一步了解表面张力的性质以及表面张力和吸附的关系，并得到了一个测量表面张力的简单有效而又精确的方法。 关键词 ：最大气泡法 表面张力 表面活性 正丁醇 Determination of Surface Tension of n-Butyl Alcohol Solution by Maximum Bubble Pressure Method XXX Department of chemistry, University of Science and Technology of China Abstract: The dependence of surface tension on concentration was determined by use of the maximum bubble pressure method. Surface adsorption was related to and quantified by surface tension measurements according to Gibbs adsorption equation and Langmuir equation. Deeper understanding was achieved on surface tension and surface adsorption, and a simple but precise method of measuring surface tension and molecular cross section area was obtained. Key words maximum bubble pressure method, surface tension, Surface activity, n-Butyl Alcohol 1:前言 正丁醇是一种表面活性物质，可以使溶液表面张力下降。而溶液的表面张力与液体所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。利用最大气泡压力法，可以测量出某一温度时，一定浓度的正丁醇溶液的表面张力。根据表面张力与气泡压力的关系，由σ-c曲线可以求出溶液界面上的吸附量和单个正丁醇分子的横截面积（S）。 2:实验部分： （一） 实验原理： 物体表面的分子和内部分子所处的境况不同，因而能量也不同，表面层的分子受到向内的拉力，所以液体表面都有自动缩小的趋势。如要把一个分子由内部迁移到表面，就要对抗拉力做功，故表面分子的能量比内部分子大。增加体系的表面，即增加了体系的总能量： －W＝?△A ⑴ 当△A＝1m2时，－W＝?，即在等温下形成1 m2新的表面所需的可逆功。?通常称为单位表面的表面能或表面张力，表示表面自动缩小的趋势的大小。表面张力是液体的重要特性之一，与所处的温度、压力、液体的组成共存的另一项的组成有关。 纯液体的表面层组成与内部组成相同，因此液体降低体系表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面积。对于溶液，由于溶质会影响表面张力，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。 根据能量最低原理，溶质能降低溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部大，反之，溶质能升高溶液的表面张力时，表面层中溶质的浓度应比溶液内部低。这种表面浓度与溶液里面浓度不同的现象叫“吸附”。在指定温度和压力下，吸附与溶液的表面张力及溶液的浓度有关。Gibbs用热力学的方法推导出： ⑵ 式中?——气液界面上的吸附量（mol/m2） ?——溶液的表面张力（N/m） T——绝对温度 c——溶液浓度 R——气体常数 当﹤0时，?0，称为正吸附，反之，称为负吸附。前者表明加入溶质使液体的表面张力下降，此类物质叫表面活性物质，后者表明溶质使液体的表面张力升高，叫非表面活性物质。 正丁醇是一种表面活性物质，在?－c曲线上做不同浓度时的切线，把切线的斜率代入Gibbs吸附公式，可以求出不同浓度时气－液界面上的吸附量。 表面活性剂具有显著的不对称性，它是由亲水的极性部分和憎水的非极性部分构成。表面活性物质在溶液表面的排列情形随其在溶液中浓度不同而有所差异，当浓度极小时，分子平躺在溶液的表面上，而当浓度增加到一定程度的时候，被吸附了的表面活性物质分子占据了所有表面形成单分子的