测定溶液的表面张力.pptx
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1、基本原理 1.表面自由能 物体表面分子和内部分子所处的境遇不同,表面层分子受到向内的拉力,所以液体表面都有自动缩小的趋势。如果把一个分子由内部迁移到表面,就需要对抗拉力而做功。在温度、压力和组成都恒定时,可逆地使表面增加S所需对体系做的功,叫表面功,可表示为:-A=G=S称为表面自由能,单位为J/m2。若把看作为作用在界面上每单位长度边缘上的力,通常称为表面张力。第1页/共17页 2.溶液的表面吸附 在指定的温度和压力下,溶质的吸附量与溶液的表面张力及溶液的浓度有关,从热力学方法可知它们之间的关系遵守吉布斯吸附方程:根据能量最低原则,溶质能降低溶剂的表面张力时,表面层溶质的浓度比溶液内部大;反
2、之,溶质使溶剂的表面张力升高时,表面层中的浓度比内部的低。这种表面浓度与溶液内部浓度不同的现象叫做溶液的表面吸附。第2页/共17页为表面吸附量(单位:molm-2);T为热力学温度(单位:K);C为稀溶液浓度(单位:moldm-3);R为气体常数。称为负吸附;称为正吸附;第3页/共17页在-C曲线上任选一点i作切线,即可得该点所对应浓度Ci 的斜率,再由上式可求得不同浓度下的值。乙醇是表面活性物质,能降低溶剂的表面张力,它们在水溶液表面的排列情况随浓度不同而异:当浓度小时,分子可以平躺在表面上;浓度增大时,分子的极性基团取向溶剂内部,而非极性基团基本上取向空间;当浓度增大到一定程度时,溶质分子
3、占据了所有表面,就形成饱和吸附层。以表面张力对浓度作图,可得到-C曲线,从图中可以看出,在开始时随浓度的增加而迅速下降,以后的变化比较缓慢。第4页/共17页Pmax=Pr=P0-Pr=2/r 将被测液体装于测定管中,使玻璃管下端毛细管面与液面相切,液面沿毛细管上升,打开抽气瓶的活塞缓缓放水抽气,测定管中的压力P逐渐减小,毛细管压力P0 就会将管中液面压至管口,形成气泡,其曲率半径由大而小,直至恰好等于毛细管半径时,根据拉普拉斯公式,这时能承受的压力差也最大:第5页/共17页P1=21/r P2=22/r1/r2=P1/P2第6页/共17页仪器与试剂 恒温装置 一套烧杯(25 ml)一个带有支管
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