溶液表面吸附與表面張力測(cè)定實(shí)驗(yàn)是化學(xué)、化工、應(yīng)用化學(xué)、環(huán)境和材料等專(zhuān)業(yè)開(kāi)設(shè)的一個(gè)重要的物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)的測(cè)定原理和數(shù)據(jù)處理過(guò)程幾乎涉及到表面化學(xué)中所有重要的基本概念和公式，例如表面張力、表面過(guò)剩、飽和吸附量、覆蓋度(或吸附率)、吸附分子的橫截面積、Laplace方程、Gibbs吸附公式和Langmuir吸附等溫式等等，而且許多現(xiàn)象，如毛細(xì)現(xiàn)象、潤(rùn)濕現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象等與表面張力相關(guān)，3次采油、原油管道運(yùn)輸、化工傳質(zhì)分離、礦物浮選和環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域也都與液體的表面張力和吸附息息相關(guān)。

目前，用以測(cè)定溶液表面張力和表面吸附的方法很多，如毛細(xì)管上升法、吊環(huán)法、最大壓差法、滴體積法和懸滴法等。其中，最大壓差法的檢測(cè)設(shè)備簡(jiǎn)易，操作方便。

本文立足于基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的儀器條件，將物理化學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)“溶液表面吸附和表面張力測(cè)定”內(nèi)容進(jìn)行設(shè)計(jì)和延伸，分別測(cè)定了6種短鏈醇溶液在不同濃度下的表面張力，考察了分子結(jié)構(gòu)對(duì)表面張力和表面吸附性能的影響，并利用Origin軟件分別基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方式和曲線(xiàn)擬合方式計(jì)算得到吸附分子的橫截面積。

結(jié)語(yǔ)

采用最大壓差法系統(tǒng)研究了不同短鏈醇溶液的吸附行為(表面張力σ、表面吸附量Γ∞和吸附層分子的橫截面積A0)，根據(jù)Δp隨醇溶液濃度的變化，得出了醇溶液的σ值，探討了分子結(jié)構(gòu)(碳鏈長(zhǎng)度、支鏈等)對(duì)表面張力和吸附性能的影響，提出了適用于綜合實(shí)驗(yàn)的醇類(lèi)溶液濃度范圍，并利用Origin軟件分別基于傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理方法(學(xué)生可逐步求得表面張力、飽和吸附量、吸附層分子的橫截面積等數(shù)據(jù)并加以討論，)和曲線(xiàn)擬合方法(熱力學(xué)方法推導(dǎo)后，Origin中直接曲線(xiàn)擬合)計(jì)算得到吸附分子的橫截面積。

醇類(lèi)溶液表面張力及其表面吸附測(cè)定實(shí)驗(yàn)的合理設(shè)計(jì)與探索，可將這樣一個(gè)從宏觀實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算出微觀結(jié)果的經(jīng)典物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目轉(zhuǎn)化為綜合性實(shí)驗(yàn)；采用最大壓差法探討醇溶液的吸附行為，學(xué)生們不僅可以掌握表面張力和表面吸附參數(shù)的實(shí)驗(yàn)原理及測(cè)定方法，而且可以在掌握傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)之上理解曲線(xiàn)擬合的實(shí)質(zhì)理論，還可更加深入對(duì)表面化學(xué)中基本概念、理論的理解及對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)等；通過(guò)強(qiáng)調(diào)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的分析與討論，可鍛煉學(xué)生從理論的角度剖析結(jié)果的能力，有利于培養(yǎng)學(xué)生的科研素養(yǎng)。