表面張力曲線的測定

1、實(shí)驗(yàn)表面張力曲線的測定一實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?.了解液體表面張力的性質(zhì)，學(xué)會(huì)測定液體表面張力了解表面活性劑的概念，測定表面活性劑溶液的表面張力曲 線。二實(shí)驗(yàn)原理：表面張力：構(gòu)成液體的分子在表面上所受到的力和本體內(nèi)的不相同，本體內(nèi)的 分子受到的力是對稱的，平衡的。而表面的分子。受本體內(nèi)分子吸引而無反向的 平衡力，也就是說，它受到拉入本體內(nèi)的力，力圖將表面積縮小，使這種不平衡 的狀態(tài)趨向平衡。這種沿著液面的，使液體收縮的力叫做表面張力。表面張力系數(shù)：想象在液面上劃一條直線，表面張力就表現(xiàn)為直線兩旁的液膜 以一定的拉力相互作用。拉力f存在于表面層，方向恒與直線垂直，大小與直線 的長度L成正比，即f=aL。式中

2、a稱為表面張力系數(shù)，它等于沿液面作用在分 界線單位長度上的表面張力，其單位為N/m。它的大小與液體的性質(zhì)有關(guān)。測量 液體的表面張力系數(shù)有多種方法，伯金環(huán)法是測量液體表面張力系數(shù)常用的方法 之一。該方法的特點(diǎn)是測量方法直觀，概念清楚。伯金環(huán)發(fā)的測量方法為：（1）將伯金環(huán)輕輕浸入液體內(nèi)（2）大約在5-6 mm 左右隨后將伯金環(huán)緩慢向上提升，即液面相對而言下降，使得伯金環(huán)下面形成一 個(gè)液柱。最終于伯金環(huán)分離。伯金環(huán)法就是去感測一個(gè)最高值，而這個(gè)最高值形 成于伯金環(huán)與液體樣品將分而未離時(shí)。這個(gè)最高值轉(zhuǎn)化為表面張力值的精度取決 于液體的物理性質(zhì)。常見液體中，水的系數(shù)是最大的，常溫下約0.072 N/m。

3、實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在水中加 入一些物質(zhì)時(shí)，水的顯著降低。我們把加入少量能使其溶液體系的界面狀態(tài)發(fā)生 明顯變化的物質(zhì)叫做表面活性劑。表面活性劑溶液的許多物理化學(xué)性質(zhì)隨著膠束 的形成而發(fā)生突變，因此臨界近膠束濃度（cmc）是表面活性劑表面活性的重要 量度之一。測定cmc，掌握影響cmc的因素對于深入研究表面活性劑的物理化學(xué) 性質(zhì)是十分重要的。典型的表面活性劑水溶液的表面張力隨濃度的下降曲線如圖 所示。AB段相當(dāng)于溶液濃度極稀的情況，表面張力較高，隨濃度增加緩慢下降; 在BC段，表面張力隨濃度的增加成比例的下降，直至達(dá)到cmc； CD段，當(dāng)濃度 超過cmc后，表面張力幾乎不再下降。C點(diǎn)相當(dāng)于臨界膠束濃度（c

4、mc）。典型的H審曲線表面活性劑降低表面張力的效率是指達(dá)到給定表面張力下降所需的濃度，濃度 越低則效率越高。通常用使表面張力下降20 mN/m所需濃度的負(fù)對數(shù)pC20 來表示：pC20 = -logC2025oC時(shí)純水的表面張力為71.97 mN/m,近似為72 mN/m。在Y -lgc曲線的縱坐 標(biāo)上找到Y(jié) = 52mN/m這一點(diǎn)，作一條水平線，使與曲線相交，由交點(diǎn)所對應(yīng)的 lgc即可求出pC20。表面活性劑降低表面張力的效能是指表面活性劑溶液所能達(dá) 到的最低表面張力，而不論濃度大小。通常當(dāng)濃度達(dá)到cmc以后表面張力幾乎 不再變化，所以用cmc時(shí)的表面張力Y cmc來表示，如圖2-3中所示。

5、三實(shí)驗(yàn)儀器BzY系列自動(dòng)表面張力儀圖中標(biāo)注為1表面張力儀主機(jī)2水平調(diào)整腳3水平儀（水泡校準(zhǔn)儀）4電源、去皮重、校正鍵5液晶顯示屏（顯示測得的數(shù)值部分）6手動(dòng)升降樣品臺(tái)7掛鉤及伯金環(huán)四實(shí)驗(yàn)步驟：1打開儀器，接通表面張力儀電源，按動(dòng)開關(guān)鍵，預(yù)熱30分鐘。清洗伯金環(huán)，（1）鑷子夾取伯金環(huán)，并用流水沖洗，沖洗時(shí)注意與水流保持一 定的角度，原則上盡量做到讓去離子水流洗干凈伯金環(huán)的表面且不能讓水流變 形；（2）用酒精燈燒伯金環(huán)，一般與水平面成45度角，直至伯金環(huán)變紅為止， 時(shí)間為20-30秒。（注意事項(xiàng)，通常情況用水清洗即可，但遇到有機(jī)液體或其他 污染物無法用水清洗時(shí)，請用丙酮清洗或用20%HCl加熱十五

6、分鐘進(jìn)行清洗，然 后用去離子水清洗，再用酒精燈燒紅即可）。在樣品皿中加入測量液體，將被測樣品放于樣品臺(tái)上（注：取樣時(shí)，最好用移 液管從待測液中取液，并保證取樣前，樣品皿的干凈度）觀察液晶屏顯示值是否是零，如果不是，請按去皮鍵，做清零處理。用手旋轉(zhuǎn)升降按鈕，使其緩慢上升。當(dāng)伯金環(huán)接觸到被測液體液面時(shí)，繼續(xù) 往液體內(nèi)進(jìn)入，直至大概進(jìn)入2-3mm停止。此時(shí)顯示屏上的數(shù)據(jù)不用去領(lǐng)會(huì)，先按下儀器上的“模式”鍵，顯示屏上出 現(xiàn)“口”符號(hào)，表示以進(jìn)入了最大值鎖定功能。再用手旋轉(zhuǎn)升降旋鈕，使其緩慢 下降。注意觀察表面張力儀顯示屏上的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)變化，一段時(shí)間后，表面張力儀會(huì) 顯示一個(gè)最大值，儀器將自動(dòng)記下最大值。（如果最大值沒有自動(dòng)保存，可能沒有按模式鍵，重復(fù)2-7步驟）。測量水及十二烷基苯磺酸鈉（LAS）的表面張力系數(shù)（由烯到濃）每個(gè)點(diǎn)測量 三次，并取平均值。作Y-lgc曲線，并標(biāo)注表面張力下降20mN/m所需表面活性 劑濃度的負(fù)對數(shù)pC20。LAS的溶液自己用去離子五數(shù)據(jù)記錄與處理水的溫度：9 =C, LAS的溫度：9 =C序號(hào)a / N - m-ia N - m-i水123LAS