文档介绍：实验十三溶液表面张力的测定
(31-18)
一、目的:
。
,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、基本原理:
1. 溶液的表面吸附:
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:
式中:Г—溶质在表层的吸附量(mol·m-2) ;
σ—表面张力(J·m-2);
C —吸附达到平衡时溶质在介质中的浓度(mol·L-1)。
当<0时,Г>0称为正吸附;当>0时,Г<0称为负吸附。引起溶剂表面张力显著降低的物质叫表面活性物质。吉布斯吸附等温式应用范围很广,但上述形式仅适用于稀溶液。
从上式可以看出,只要测定溶液的浓度和表面张力就可以求得各种浓度下溶液的吸附量。
若在溶液表面上的吸附是单分子层吸附,则可以用朗格缪尔单分子层吸附等温式来表示,即:
Г=Г∞·
式中:Г∞—溶液单位表面上全盖满单分子吸附层的饱和吸附量;
K —吸附常数。
把上式展开,可得:
2. 最大气泡压力法测定表面张力:
表面张力的测定方法很多,本实验采用最大气泡压力法。
将毛细管的端面与液面相切,液面即沿毛细管上升,打开抽气瓶的活塞,让水缓慢地滴下,,毛细管口的气泡即被压出,压差的最大值可以从压力计上读出。
气泡从毛细管口压出时受到的压力为: ΔP=gΔh
式中:Δh —压力计两臂的读值差;
g —重力加速度;
ρ—压力计内液体的密度。
同时根据附加压力计算公式: ΔP=
式中: σ—表面张力;
r —毛细管半径;
所以,有:
整理,可得:
对于同一支毛细管来说,式中k值为一常数,称为毛细管常数,。
三、仪器和试剂:
SYP玻璃恒温水浴 1套,SWQ智能数字恒温控制器 1套,DP-A精密数字压力计 1套,
滴液漏斗(250mL) l个, 支管试管(φ25×20cm) l个, 毛细管(~)1支, 烧杯(250mL) l个, T形管 1个,放大镜 1块;
正丁醇溶液(.) 、、、、, 重蒸馏水。
四、操作步骤:
℃。
:图31-2表面张力测定装置所示,连接好仪器。
:
⑴样品管内装入蒸馏水,通过液面调节阀,使样品管的液面正好与毛细管端面相切,
安装时注意:毛细管务必与液面相垂直!
⑵测定开始时,打开滴液漏斗活塞进行缓慢抽气,使气泡从毛细管口逸出,调节气
泡逸出速度以5~10秒一个为宜