气泡最大压力法测定正丁酸水溶液表面吸附量的研究

◆魏立岩

(衡水学院分院)

表面现象是任何两相接触面上都能发生的普遍现象，溶液表面吸附量通常是由表面张力的测定结果来推算。1878年，Gibbs用热力学方法导出的表面张力、溶液内部浓度和表面吸附量三者的关系，是这种计算的基础。本文通过对各种方法的比较，结合实验室的实际情况，通过对大量此类实验的参阅，选择气泡最大压力法来测定溶液的表面张力，得到了较好的实验结果。

一、实验部分

实验理论:液体表面吸附量的测定，对于了解物质体系的性质、溶液的表层结构、分子间相互作用(特别是表面分子的相互作用)提供了一种实用的方法;同时还可用来了解润湿、去污、悬浮力等问题。由于液体表面具有与体相的不可分离性，其吸附现象既难于观察又难于测量，故测定液体的表面吸附量一般通过测定液体的表面张力来实现。在定温、定压条件下，纯溶剂的表面张力是定值。当向液体中加入溶质时，液体的表面张力将动调节溶质在表面层的浓度来促使系统自由能降低。目前，常用的测定液体表面张力的方法有毛细升高法、脱环法、悬滴法、气泡最大压力法等。本实验采用气泡最大压力法测定正丁酸水溶液的表面张力，进而计算正丁酸表面吸附量以及饱和吸附时单个正丁酸分子在表面上所占的面积。

二、实验过程

实验温度:25．02℃

1．配制 0．02，0．04，0．06，0．08，0．10，0．20，0．30，0．40 mol L-1正丁酸待测液，分别测定它们的表面张力

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2．配制 0．20，0．40，0．60，0．80，1．00 molL-1的标准溶液，分别测定待测液、蒸馏水和标准溶液在实验温度下的折光率，作标准曲线，查出待测液的较准确的浓度值。

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3．作σ__C2曲线，在曲线上任选五个点，并查出相应浓度值，计算其对应的Z值、Г值和C/Г值。

4．作C3/Γ__C3图，由其斜率求Γ∞，并计算单个分子在表面积上所占面积q值。

图中直线斜率为2．1×105，由此可知 Γ∞=1/2．1×105=4．728×10-6，q=1/(Γ∞NA)=3．5 ×10-19m2

三、实验结果与讨论

由实验求得q=3．5×10-19m2;查得文献值q=3．6×10-19m2

二者比较接近。

［1］武汉大学化学与环境科学学院．物理化学实验［M］．武汉大学出版社，2002．

［2］上海师范大学．物理化学［M］．北京:高等教育出版社，2001．

［3］东北师范大学．物化实验［M］．北京:高等教育出版社，2000．

［4］沈钟，王果庭．胶体与表面化学［M］．化学工业出版社，1997，9．

［5］侯万国，孙德军，张春光．应用胶体化学［M］．科学出版社，1998，11．

［6］古凤才，肖衍繁．基础化学实验教程［M］．科学出版社，2000，9．

［7］蔡炳新，陈贻文．基础化学实验［M］．科学出版社，2001，8．