吉首大學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心Experimental Chemistry Center of

1、主講教師：劉文萍主講教師：劉文萍 單位：吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院單位：吉首大學(xué)化學(xué)化工學(xué)院測定不同濃度正丁醇溶液的表面張力，考察吸測定不同濃度正丁醇溶液的表面張力，考察吸附量與濃度的關(guān)系。附量與濃度的關(guān)系。了解表面張力、表面自由能的意義以及與溶液了解表面張力、表面自由能的意義以及與溶液界面吸附的關(guān)系。界面吸附的關(guān)系。掌握最大氣泡壓力法測定表面張力的原理和技掌握最大氣泡壓力法測定表面張力的原理和技術(shù)，由術(shù)，由Gibbs公式用圖解法求算不同濃度溶液的公式用圖解法求算不同濃度溶液的界面吸附量。界面吸附量。gl體相分子：體相分子： 液體有自動(dòng)收縮表面液體有自動(dòng)收縮表面而呈球形的趨勢。而呈球形的趨勢。自由移

2、動(dòng)不消耗功自由移動(dòng)不消耗功表面分子：表面分子：純液體和其蒸氣組成的體系純液體和其蒸氣組成的體系,BT P nGA )m(J2比表面自由能比表面自由能（表面張力）（表面張力）（1）溶液的界面吸附）溶液的界面吸附溶液活度溶液活度溶液：溶液： 體系可調(diào)節(jié)溶質(zhì)在表面相的濃度來降低體系可調(diào)節(jié)溶質(zhì)在表面相的濃度來降低表面自由能。表面自由能。表面吸附表面吸附:表面層與體相濃度不相同的現(xiàn)象。表面層與體相濃度不相同的現(xiàn)象。恒溫下的恒溫下的Gibbs吸附方程：吸附方程：()TaRTa 溶質(zhì)的表面吸附量mol m2/() (7-64)/Tc cRTc c 0，正吸附正吸附,溶液表面張力降低：表面活性物質(zhì)溶液表面張力

3、降低：表面活性物質(zhì) 0，負(fù)吸附負(fù)吸附, 溶液表面張力升高溶液表面張力升高: 非表面活性物質(zhì)非表面活性物質(zhì)濃度達(dá)一定值，溶液界面形成飽和單分子層吸附濃度達(dá)一定值，溶液界面形成飽和單分子層吸附（2）最大氣泡壓力法測定表面張力的原理）最大氣泡壓力法測定表面張力的原理 將待測液體裝于表面張力儀，使毛細(xì)管的端面將待測液體裝于表面張力儀，使毛細(xì)管的端面與液面相切。與液面相切。 打開滴液漏斗的活塞，使水緩慢滴下而降低系打開滴液漏斗的活塞，使水緩慢滴下而降低系統(tǒng)的壓力，毛細(xì)管內(nèi)的液面上受到一個(gè)比樣品管內(nèi)統(tǒng)的壓力，毛細(xì)管內(nèi)的液面上受到一個(gè)比樣品管內(nèi)的液面上稍大的壓力。的液面上稍大的壓力。 當(dāng)壓力差在毛細(xì)管端面上

4、產(chǎn)生的作用稍大于毛當(dāng)壓力差在毛細(xì)管端面上產(chǎn)生的作用稍大于毛細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，氣泡就從毛細(xì)管口被壓細(xì)管口液體的表面張力時(shí)，氣泡就從毛細(xì)管口被壓出，這個(gè)最大的壓力差可由出，這個(gè)最大的壓力差可由U型管壓力計(jì)上讀出。型管壓力計(jì)上讀出。U形示壓計(jì)兩端汞柱形示壓計(jì)兩端汞柱的高度差的高度差毛細(xì)管端口形成的半球形氣泡承受的最大壓力差毛細(xì)管端口形成的半球形氣泡承受的最大壓力差2pg hr 若用同一支毛細(xì)管和壓力計(jì)，在相同溫度下測若用同一支毛細(xì)管和壓力計(jì)，在相同溫度下測定兩種液體的表面張力，有定兩種液體的表面張力，有1100hh 毛細(xì)管曲率半徑毛細(xì)管曲率半徑11010hK hh 毛細(xì)管常數(shù)毛細(xì)管常數(shù)飽和吸附

5、量飽和吸附量（3）求正丁醇的分子截面積）求正丁醇的分子截面積1kckc 11 (7-68)ck cc 作作 圖圖，由由直直線線斜斜率率求求求正丁醇分子截面積求正丁醇分子截面積1 (7-69)L （1） 測定毛細(xì)管常數(shù)測定毛細(xì)管常數(shù)K. 將蒸餾水裝于帶支管的毛細(xì)管，使毛細(xì)管將蒸餾水裝于帶支管的毛細(xì)管，使毛細(xì)管的端面與液面相切，打開滴液漏斗的活塞，的端面與液面相切，打開滴液漏斗的活塞，使水緩慢滴下而降低系統(tǒng)的壓力，氣泡均勻使水緩慢滴下而降低系統(tǒng)的壓力，氣泡均勻逸出，讀取逸出，讀取U形壓力計(jì)兩臂最大高度差。形壓力計(jì)兩臂最大高度差。（2）測定不同濃度正丁醇溶液的表面張力）測定不同濃度正丁醇溶液的表面張

6、力 配制濃度分別為配制濃度分別為0.02，0.05，0.10，0.15，0.20，0.25，0.30，0.35，0.50mol.L-1 正丁醇溶正丁醇溶液各液各50ml。按（。按（1）步驟測定表面張力。）步驟測定表面張力。(1) 記錄實(shí)驗(yàn)溫度，大氣壓，以及蒸餾水和不記錄實(shí)驗(yàn)溫度，大氣壓，以及蒸餾水和不同濃度正丁醇溶液的的同濃度正丁醇溶液的的h。(2) 按式（按式（7-66）計(jì)算毛細(xì)管常數(shù)）計(jì)算毛細(xì)管常數(shù)K。不同溫度。不同溫度下純水的表面張力見附錄下純水的表面張力見附錄14。(3) 按式（按式（7-66）計(jì)算不同濃度正丁醇溶液的）計(jì)算不同濃度正丁醇溶液的表面張力。表面張力。/dd /(4)c cc cc c 作作 / / 曲曲線線，在在曲曲線線上上分分別別取取為為0.030.03， 0.05 0.05，0.100.10，0.150.15，0.200.20，0.300.30，0.400.40的的點(diǎn)點(diǎn)作作 切切線線，求求切切線線斜斜率率。由（由（7-64）式計(jì)算不同濃度溶液的吸附量）式計(jì)算不同濃度溶液的吸附量i (5)cc 作作 ，確確定定飽飽和和吸吸附附量量，由由(7-69)(7-69)計(jì)計(jì)算算 正正丁丁醇醇分分子子截截面面積積。 用最大氣泡壓力法測定溶液的表面張