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1、溶液表面张力及吸附分子横截面积的测定实验目的1 学习用最大气泡压力法测定溶液的表面张力 。2了解用吉布斯方程在溶液表面吸附中的实验应用。 3了解溶液表面吸附分子的横截面积的测量方法 。实验原理1 溶液表面的过剩物质的量 表面张力 （或比表面 Gibbs 函数）是表面化学热力学的重要性质之一。纯溶剂中溶入溶质形成溶液后，溶液的表面张力不同于纯溶剂。按照溶液表面张力随溶质浓度的变化规律可把溶质分为三种情况。溶液的表面张力随溶质浓度的增加而增大；溶液的表面张力随溶质浓度的增加而减小；溶液的表面张力最初随溶质浓度的增加而急剧减小，当达到某一临界浓度时，溶液的表面张力不再随溶质浓度的增加而变化，见图 3
2、-30。定量地描本实验研究正吸附的情况。只要获得了溶液表面张力随溶质浓度的变化曲线，就可用微分法得到某一浓度下的（d /dc） T， ，然后依据方程（3-63）得到表面过剩物质的量 。2。饱和表面过剩物质的量与吸附分子的横截面积对于正吸附的情况，溶质分子在溶液表面过剩物质的量 取决于溶质在溶液本体的浓度。在本体浓度较小时， 随 c 的增加而增大，当溶液表面已经盖满一层溶质分子时， 达到最大，用符号 表示。称为饱和表面过剩物质的量。 若以 1/ 对 （称为表面压力）作图则得图 3-31； 的定义如式（3-64）： = 0 - （3-64 ）述这一规律的方程是 Gibbs 等温吸附方程（3-63）
3、cRTd式（3-63）中， 被 Gibbs 称为表面过剩物质的量，单位为 molm-2。对某些溶液系统（如电解质溶液系统）式中的浓度 c 有时要用活度 a代换。由图 3-30，对曲线 A， （d /dc） T 0， 0，这种情况称为负吸附。对曲线 B和 C， （d /dc） T 0， 0，这种情况称为正吸附。由图 3-31 看出，当 较大时（即浓度 c 较小时）1/ 趋向于一个定值，此定值即 1/ 。由此可求得 。然后由式（3-65）计算吸附分子的横截面积 Ac。（3-65）L1C式（3-65）中 L 为 Avogadro 常量。图 3-30 溶液的表面张力随溶质浓度的变化C浓度 c表面张力
4、AB1/1/ 图 3-31 1/ 关系曲线 3最大气泡压力法测定液体的表面张力测定液体表面张力的方法有最大气泡压力法、落球法、扭称法、滴重法及毛细管上升法等。本实验采用最大气泡压力法。仪器和药品最大气泡压力法表面张力测定仪（见实验 34） ；下口瓶；恒温水浴；无水乙醇（AR）实验步骤1 用去离子水和无水乙醇配制下列无水乙醇水溶液表 3-8 待测的无水乙醇水溶液的浓度 实验温度：25 No。 1 2 3 4 5 6c 乙醇 / mol.L-1 02将待测液体 1530mL 装入洗净烘干的磨口瓶 1 中，盖好磨口瓶盖；将自来水注入下口瓶 8 中，关好两通阀 10；如图连接好各部分（方法见实验 34
5、） ；将磨口瓶 1 放入恒温槽中并用夹子夹牢，使整体垂直向下；将恒温槽温度控制在 25，恒温 1015 分钟后，打开下口瓶 8 的放水活塞 10，调整放水速率，使测量瓶的毛细管端每隔 6 秒左右鼓出一个气泡（一次只能鼓一个气泡，不可连续鼓泡！） ；测量毛细管鼓泡时的最大压差（方法同实验34） ，分别测出 p 细 和 p 粗 ，然后有 p=p 细 -p 粗 。3用 2 的方法依次测量表 3-8 中各液体样品的 p。数据处理1、手工处理数据（1）从教材附录中查出纯水的表面张力；用实验 34 的方法计算各无水乙醇水溶液的表面张力。(2)将各样品的表面张力填入表 3-9 中。（3）用微分法求取 c 曲
6、线上每一个浓度下的斜率，即（d /dc） T。（4）用式（3-64）计算 。（5）用式（3-63）计算各表面过剩物质的量 ，并计算 1/ 。（6）作（1/ ） 图，由图中求出 。（7）用式（3-65）计算吸附乙醇分子的横截面积 Ac。（8）将上述计算的各个量填入表 3-9。表 3-9 无水乙醇水溶液表面张力测定数据表 实验温度：25No. 1 2 3 4 5 6c 乙醇 / molL-1p / Pa / Nm-1（d /dc） T / mL3mol-1N-1 / molm-2（1/ ）/ m 2mol-1 / Nm-1 / molm-2Ac / m2思考题1那些溶质能在液态溶液表面发生正吸附，那些溶质发生负吸附？2溶液表面吸附法测定吸附分子的横截面积对溶液的浓度有限制么？3、用最大气泡压力法测定液体的表面张力对鼓泡速度有什么要求？连续鼓泡产生哪些不利影响？
