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物化实验报告 实验十七 溶液表面张力的测定—最大气泡法 实验十七 溶液表面张力的测定—最大气泡法 姓名：罗祯 学号：2012011834 班级：分2 同组实验者姓名：陈高伯涵 实验日期：2015.05.28 提交报告日期：2015.05.30 带实验的老师或助教姓名：杨维维 1 引言 1.1 实验目的 1.测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力。 2.根据吉布斯公式计算正丁醇溶液的表面吸附量。 3.掌握用最大气泡法测定表面张力的原理和技术。 1.2 实验原理 在液体内部，任何分子受周围分子的吸引力是平衡的。可是表面层的分子受内层分子的吸引与受表面 层外介质的吸引并不相同，所以，表面层的分子处于力不平衡状态，表面层的分子比液体内部分子具有较 大势能，如欲使液体产生新的表面，就需要对其做功。在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加 dA 所需做的功为 W dA （1 ）  比例系数 表示在等温等压下形成单位表面所需的可逆功，其数值等于作用在界面上每单位长度边缘 的力，称为表面张力。 纯物质表面层的组成与内部的组成相同，因此纯液体降低表面自由能的唯一途径是尽可能缩小其表面 积。对于溶液，由于溶质使溶剂表面张力发生变化，因此可以调节溶质在表面层的浓度来降低表面自由能。 根据能量最低原则，溶质能降低溶剂的表面张力时，表面层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，表面层溶质的浓度比内部的浓度低。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。显然，在指定的温度和压力下，溶质的吸附量与溶液的浓度及溶液的表面张力随浓度 的变化率有关，从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯公式： c d    ( )TP RT dc （2 ） 式中：Γ 为表面吸附量（mol·m-2 ）；γ为表面张力（N ·m-1 ）；、c 为溶质的浓度（mol ·m-3 ）；T 为热力 学温度（K ）；R 为气体常数（8.314J ·mol ·K-1 ）。 Γ 值可正可负，正值为正吸附，负值为负吸附。显然，Γ 不仅能表明吸附的性质，而且其值还能说明 表面吸附的程度：Γ＝0 表明无吸附现象；其值越远离0 ，表明吸附程度越大。 溶于液体中使表面张力降低的物质称为表面活性物质，反之，称为非表面活性物质。在水溶液中，表 面活性物质有显著的不对称结构，它是由极性（亲水）部分和非极性（憎水）部分构成的。在水溶液表面， 一般极性部分取向溶液内部，而非极性部分则取向空气部分。 对于有机化合物来说，表面活性物质的非极性部分为碳氢基；而极性部分一般为：－NH2 ，－OH ，SH ， －COOH ，－SO3 等。 表面活性物质分子在溶液表面的排列情况，随其在溶液中的浓度不同而异。图1 表示分子在界面上的 排列，在浓度极小的情况下，物质分子平躺在溶液表面上如图1 （1 ）所示，浓度逐渐增加时，分子的排列 如图1 （2 ）所示。最后当浓度增加至一定程度时，被吸附的分子占据了所有表面，形成饱和的吸附层，如 图1 （3 ）所示。 1 / 6 物化实验报告 实验十七 溶液表面张力的测定—最大气泡法 图1 被吸附的分子 图2