学号：2011141202xx
物理化学实验报告
实验名称 ： 溶液表面张力的测定 班级 ： 11级应化二班
学号 ： 2011141202xx 实验人姓名 ： xx 同组者姓名： 指导老师： 日期 ：
湘南学院化学与生命科学系
一、 实验目的：
1、加深理解表面张力的性质、表面吉布斯能的意义以及表面张力和吸附的关系。
2、掌握最大气泡压力法（列宾捷尔法）测定表面张力的原理和方法。
二、 主要实验原理，实验所用定律、公式以及有关文献数据：
本实验采用最大气泡压力法测定正丁醇水溶液的表面张力值。将欲测表面张力
的液体装入试管中，使毛细管的端面与液面相切，液体即沿毛细管上升，直到液柱的压力等于因素表面张力产生的上升力为止。若管内增加一个与此相等的压力，毛细管内液面就会下降，直到在毛细管端面形成一个稳定的气泡；若所增加的压力稍大于毛细管口液体的表面张力，气泡就会从毛细管口被压出。可见毛细管口冒出气泡的需要增加的压力（∆p ）与液体的表面张力σ成正比： σ=K ∆p
式中K 与毛细管的半径有关，对同一支毛细管是常数，称为仪器常数，可由已知表面张力的液体求得。例如已知水在试验温度下的表面张力σ0，测得∆p 0，则
K =
σ0
∆p
，求出该毛细管的K 值，就可用它测定其他液体的表面张力了。
σ=K ∆p =
σ0
∆p 0
∆p =σ0
∆h ∆h 0
式中∆h 与∆h 0为U 形管压力计中两边液柱的高度差。
由实验测得不同浓度时的表面张力σ，以浓度c 为横坐标，σ为纵坐标，得σ-c 曲线，过曲线上任一点作曲线的切线和水平线交纵坐标于b 1、b 2两点，则曲线在该点的斜率为 故
b 1-b 2=-c
d σ dc
b -b 2d σb 1-b 2
==-1 d c 0-c c
代入吉布斯吸附方程，得到该浓度时的吸附量为 Γ=-
b b c d σ
()T =12 RT dc RT
求算出各浓度的吸附量则可绘出吸附量与浓度的关系图。 Γ与c 之间的关系也可用Langmuir 吸附 等温式表示为
c c 1
=+ ΓΓ∞k Γ∞
作
c 1-c 图可得一直线，斜率为，可求得Γ∞。Γ∞时表面盖满一层被吸附物ΓΓ∞
的分子时的饱和吸附量，其单位是mol . cm -2. 设1cm 2表面上被吸附的分子数为N ，则有N=Γ∞N A ，N A 为阿伏伽德罗常数。由此可以计算出当饱和吸附时，每个分子在表面上所占据的面积N A =
1
，此面积亦可看作是分子的截面积。 Γ∞N A
三、实验仪器及试剂（记录所用仪器型号、药品规格和溶液浓度）
蓄水瓶、毛细管、试管、烧杯、U 型水柱压力计，温度计，分液漏斗；0.050、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.600mol/l正丁醇溶液。
四、简述实验步骤
1、 按图安装好实验仪器，检查仪器是否漏气，检查方法为：由分液漏斗往蓄水瓶中加水，使压力计产生一定的压力差，停止加水，如压力差维持3到5min 不变，则可认为不漏气。
2、仔细用热洗液洗涤毛细管，再用蒸馏水冲洗数次。
3、毛细管常数K 的测定； 在清洁的试管中加入1/4体积的蒸馏水，装上清洁的毛细管，使端面恰好与液面相切。打开分分液漏斗使水缓缓滴出，控制滴水的速度，使气泡稳定地逸出（每1min 约20个气泡）。观察压力计的两柱的高度，记录最高和最低读数各3次，求平均值，即∆h ，测量水温，查得该温度下的表面张力σ0（见附录“不同温度下水的表面张力值”）即可求得仪器常数K 。 4、正丁醇溶液表面张力的测定 将试管中的水倒出，用待测溶液将试管和毛细管仔细洗涤3次，在试管中装入待测溶液，用上述方法测定浓度为0.050、0.100、0.200、0.300、0.400、0.500、0.600mol/l正丁醇溶液的压力差，分别测3次，取其平均值。
五、数据处理
1、原始数据
2、数据整理
（1）利用水的表面张力求出毛细管常数
T=25℃ σ0=71.97⨯103N /m -1 ∆p 0=402Pa
由σ=K ∆p 求得
71.97⨯103
K===179.03
402∆p 0
σ0
（2）各浓度数据处理
（3）作σ-c 图，并在曲线上选取6点作切线和水平线段，求b 1b 2值。
70000
65000
60000
σ/N . m -1
55000
50000
45000
40000
c/molL-1
70000
65000
60000
σ/N . m -1
50000
45000
40000
70000
65000
60000
σ/N . m -1
50000
45000
40000
70000
65000
60000
σ/N . m -1
50000
45000
40000
c/molL-1
70000
65000
60000
σ/N . m -1
55000
50000
45000
40000
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
c/mol.L-1
70000
65000
60000
σ/N . m -1
55000
50000
45000
40000
c/mol.L-1
70000
65000
60000
σ/N . m -1
55000
50000
45000
40000
c/mol.L-1
由公式：
即
b 1-b 2=-c 从而求出：
d σ dc
b -b 2d σb 1-b 2
==-1 d c 0-c c
Γ
（5）计算各浓度的Γ和
由公式： Γ=-可求出Γ和
b -b c d σ
()T =12 RT dc RT
c
的值如下表所示：
（6）作Γ-c 图和 作Γ-c
c
-c 图 Γ
4.0
Γ/m o l. -2
3.5
3.0
2.5
2.0
c/mol.L-1
浓度为0.2924mol/L的点影响太大，去掉。从而做出
c
-c 图
Γ
0.80.70.6
c /Γ
0.50.40.30.20.10.0
c/molL-1
（7）由
c
-c 图曲线的斜率求出Γ∞和K 值。 Γ
线性拟合得y=0.43256x-0.02918 与公式：
1
=0.43256，从而求得Γ∞=2.312 Γ∞
c c 1=+对比 ΓΓ∞k Γ∞
斜率为
由
可求的：k=-14.82
六 、结论
通过实验测得Γ∞=2.312、k=-14.82，但由以上各图的可看出，有好几个点误差相对较大。 原因：
1、测量时本应鼓一个泡才记录数据，而本次试验由于实验装置有问
题，导致不能很好的控制气泡的鼓出，导致数据误差。 2、实验所用配置的溶液是上一个班回收的溶液，有可能浓度已经不准确了。
七、参考文献
[1]《物理化学》华中科技大学出版社 编