实验二十六溶液表面张力的测定课件.ppt
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1、物理化学教研室物理化学教研室2015.7.30实验二十六 溶液表面张力的测定一、目 的 要 求1.掌握最大泡压法测定表面张力的原理,了解影响表面张力测定的因素;2.测定不同浓度正丁醇溶液的表面张力,计算吸附量,由表面张力的实验数据求分子的截面积及吸附层的厚度。二、实二、实 验验 原原 理理1.表面张力 在液体内部,任一分子受四周分子的吸引力是平衡的,但液体表面层的分子却要受到向内的拉力。二、实二、实 验验 原原 理理二、实二、实 验验 原原 理理 因此要使液体的表面积增大,就必须反抗分子向内的拉力而做功,说明了分子在表面层内比在液体内部有较大的势能,这势能就是表面自由能。dGT,p -w dA
2、 式中为比例常数,其物理意义:在恒温恒压组成不变的条件下,增加单位表面积时引起体系自由能的增加值,因此称为比表面自二、实二、实 验验 原原 理理由能,其量纲为Jm-2,还可称为表面张力,其物理意义:沿着与表面相切的方向,垂直作用于表面单位长度上的力。2.溶液的表面吸附表面吸附:表面层与体相浓度不相同的现象。非表面活性物质表面活性物质二、实二、实 验验 原原 理理二、实二、实 验验 原原 理理二、实二、实 验验 原原 理理 用图解法计算溶液的吸附量。a点的斜率为:以不同的浓度对其相应的可作出曲线,f(C)称为吸附等温线。二、实二、实 验验 原原 理理3.最大吸附量 在一定温度下,体系在平衡状态时
3、,吸附量和浓度c之间的关系可用Langmuir单分子层吸附等温式来表示:K:经验常数将上式整理得:以c/对c作图可得一条直线,斜率的倒数为二、实二、实 验验 原原 理理4.溶质分子的截面积S0 上式中:为饱和吸附量;L为阿佛伽德罗常数5.吸附层厚度 上式中:为溶质的密度;M为溶质的分子量二、实二、实 验验 原原 理理6.最大泡压法(1)当玻璃毛细管一端与液体接触,并往毛细管内加压时,可以在液面的毛细管口处形成气泡。(2)设气泡在形成过程中始终保持球形,则气泡内外的压力差p(即施加于气泡的附加压力ps)与气泡的半径r、液体表面张力之间的关系可由拉普拉斯公式表示:二、实二、实 验验 原原 理理任意
4、区域表面张力合力p=0,p内=p外平面 p外p内凸液面受到指向液体内部的合力 pp内 p外凸面 p外p内 pp附加压力 ps=p,ps=p内 p外 二、实二、实 验验 原原 理理凹液面受到指向液体外部的合力 p,p内内 p外外凹面 p内内pp外p附加压力 ps=p外-p内 二、实二、实 验验 原原 理理 显然,在气泡形成过程中,气泡半径r由大变小,再由小变大,而压力差p则由小变大,然后再由大变小。当气泡半径r等于毛细管半径R时,压力差达到最大值pmax。二、实二、实 验验 原原 理理(3)通过测定r和pmax,可求得液体的表面张力。(4)由于毛细管的半径R较小,直接测量误差较大。通常用一已知表
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