.3液體表麵張力的測定

一、實驗目的

(1)　測定不同濃度的乙醇水溶液的表麵張力，計算表麵吸附量和乙醇分子的橫截麵積。

(2)　了解表麵張力的性質及表麵張力和表麵吸附量的關係。

(3)　掌握最大泡壓法測定溶液表麵張力和表麵吸附量的原理和技術。

二、實驗原理

氣液界麵分子受**內部分子的吸引力遠大於外部蒸氣分子對它的吸引力，致使表麵層分子受到向內的拉力使表麵積趨於最小(球形)，以達到受力平衡。表麵張力（surface　tension,　γ），或單位表麵吉布斯自由能(surface　Gibbs　free　energy)表征了界麵的這一特征。**的表麵張力與溫度、溶液的組成等因素有關。表麵張力隨組成的變化取決於溶質的本性和加入量的多少。

根據能量最低原理，若溶質能降低溶劑的表麵張力，則表麵層溶質的濃度應比溶液內部的濃度大；如果所加溶質能使溶劑的表麵張力增加，那麽，表麵層溶質的濃度應比內部低，這種現象為溶液的表麵吸附，用吉布斯(Gibbs)公式表示：

Γ=-cRTγcT,P(1)

式中：Γ為表麵吸附量(mol·m-2)；γ為表麵張力（J·m-2）；Τ為絕對溫度（Ｋ）；c為溶質的濃度（mol·L-1）；　γcＴ，Ｐ

表示在一定溫度下表麵張力隨濃度的變化率。γcT,P＜　0，　Γ＞0，溶液表麵層的濃度大於內部的濃度，稱為正吸附作用；γcT,P＞0，Γ＜0，溶液表麵層的濃度小於內部的濃度，稱為負吸附作用。

溶質吸附量Γ與濃度c之間的關係可以用Langmuir等溫吸附方程式表示：

Γ=Γ∞Kc1+Kc(2)

式中：Γ∞表示飽和吸附量；K為常數。將上式整理可得如下形式:

cΓ=cΓ∞+1KΓ∞(3)

作cΓ～c圖，得一直線，由此直線的斜率和截距可求常數Γ∞和K。

如果以N代表1m2表麵溶質的分子數，則：