最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 实验报告.pdfVIP

- 1 - 最大气泡压力法测定溶液中吸附作用和表面张力 P 阮亮 生命学院 【摘要】 表面张力是描述液体表面自动缩小趋势的大小的一种性质。本实验通过最大气泡 压力法测量溶液表面张力, 根据吉布斯公式和朗格缪尔等温方程式研究吸附量 与溶液浓度及表面张力的关系研究吸附作用和溶液浓度的定量关系。结果表明， Γ与c 的关系曲线呈阶梯型走势。同时，实验还给出正丁醇分子横截面积的数值。 【关键词】 表面张力 吸附作用 最大气泡压力法 【前言】 在液体表面层分子处于力不平衡状态，比液体内部的分子有较大的势能. 体系产生新的表面（ΔA ）所需消耗功（W ）的量满足: -W=σΔA ，σ称为单 位面积的表面能，其单位为N/m,可将其看成作用在界面每单位长度边缘上的力， 通常称为表面张力。表面张力是液体的重要性质之一，与所处温度、压力、液体 组成及共存的另一相的组成有关。 根据能量最低原理，在纯液体情况下，液体降低表面能的方式是尽可能缩 小其表面积。对于溶液，如果溶质能降低溶液的表面压力，表面层中溶质的量就 比溶液内部高，称为正吸附，反之，则比溶液内部低，称为负吸附。产生正吸附 的物质称之为表面活性物质。当表面活性物质占据溶液表面形成单分子层时，吸 附达到饱和。测得饱和吸附量，可计算出溶质物质的横截面积。本实验利用最大 气泡压力法，根据Gibbs公式和Langmuir等温方程式建立的与溶液吸附量浓度 - 1 - - 2 - 的关系，由表面压力数据计算正丁醇的横截面积。 【实验内容】 1.实验原理 本实验利用正丁醇是“表面活性物质”这一性质，通过测定不同浓度正丁醇 溶液的表面张力的方法，计算正丁醇分子的横截面积。具体原理如下： 由于液体表面分子受到液体向内的拉力，故所有液体表面都有自动缩小的趋 势。若要将液体内部分子迁移到表面，测需要对其做功： -W=σ Δ A σ 为增加单位面积的液面做的功，即液体单位表面能， 对于溶液，根据能量最小原理，除了使表面积最小以外，还可以改变液面与 液体内部的溶质分布。这种溶质在溶液的表面与内部分布不均匀的现象，称 为 “吸附”。Gibbs 吸附公式： C    ( )T RT C Γ 即是气－液界面上的吸附量，单位mol m-2 。  溶质可以分为两类，一类物质( )T ＜0,Γ 0,称为表面活性物质，另一类 c  ( )T ＞０，Γ 0,称为非表面活性物质。正丁醇是表面活性物质，其水溶 c 液的浓度越大，表面张力越小，在它的σ －C 曲线中取各点斜率代入Gibbs 吸附公式即得不同浓度下的Γ 值。 在一定温度下，吸附量与溶液浓度之间的关系由 Langmuir 等温式表示为： K c    1K c c