最大泡压法测定溶液表面张力实验报告
一、实验目的:
1
.明确表面张力、表面自由能和吉布斯吸附量的物理意义?/p>
2
.掌握最大泡压法测定溶液表面张力的原理和技术;
3
.掌握计算表面吸附量和吸附质分子截面积的方法?/p>
二.实验原理?/p>
1
)表面张力和表面吸附
液体表面层的分子一方面受到液体内层的邻近分子的吸引?/p>
另一方面受到液面外部气体分子的吸
引,
由于前者的作用要比后者大?/p>
因此在液体表面层中,
每个分子都受到垂直于液面并指向液体内?/p>
的不平衡力,如图
1
所示,这种吸引力使表面上的分子自发向内挤促成液体的最小面积,因此,液?/p>
表面缩小是一个自发过程?/p>
?/p>
2.17
液体表面与内部分子受力情况图
在温度、压力、组成恒定时,每增加单位表面积,体系的吉布斯自由能的增值称为表面吉布斯?/p>
由能
?/p>
J
·
m-2
?/p>
?/p>
用γ表示?/p>
也可以看作是垂直作用在单位长度相界面上的力,
即表面张?/p>
?/p>
N
·
m-1
?/p>
?/p>
此二者是等价的?/p>
欲使液体产生新的表面Δ
S
?/p>
就需对其做表面功?/p>
其大小应与?/p>
S
成正比,
系数为即为表面张?/p>
γ?/p>
?/p>
W =
γ×Δ
S
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?/p>
分子间的作用力发生变化,
表面?/p>
力也发生变化?/p>
其变化的大小决定于溶质的性质和加入量的多少?/p>
水溶液表面张力与其组成的关系?/p>
致有以下三种情况?/p>
?/p>
1
)随溶质浓度增加表面张力略有升高?/p>
?/p>
2
)随溶质浓度增加表面张力降低,并在开始时降得快些?/p>
?/p>
3
)溶质浓度低时表面张力就急剧下降,于某一浓度后表面张力几乎不再改变?/p>
以上三种情况溶质在表面层的浓度与体相中的浓度都不相同?/p>
这种现象称为溶液表面吸附?/p>
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?/p>
表面张力升高时,
它在表面层中的浓度比在内部的浓度低?/p>
在指定的温度和压力下?/p>
溶质的吸附量?/p>
溶液的表面张力及溶液的浓度之间的关系遵守吉布?/p>
(Gibbs)
吸附方程?/p>
Γ
=
?/p>
𝑐
𝑅𝑇
(
𝑑𝑦
𝑑𝑥
)
𝑇
式中
Г为溶质在表层的吸附量,单?/p>
mol/m
2
;
γ为表面张?/p>
;c
溶质的浓度?/p>
