溶液表面吸附與表面張力測定實驗是化學、化工、應(yīng)用化學、環(huán)境和材料等專業(yè)開設(shè)的一個重要的物理化學基礎(chǔ)實驗，該實驗的測定原理和數(shù)據(jù)處理過程幾乎涉及到表面化學中所有重要的基本概念和公式，例如表面張力、表面過剩、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，如毛細現(xiàn)象、潤濕現(xiàn)象、吸附現(xiàn)象等與表面張力相關(guān)，3次采油、原油管道運輸、化工傳質(zhì)分離、礦物浮選和環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域也都與液體的表面張力和吸附息息相關(guān)。

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

本文立足于基礎(chǔ)實驗教學的儀器條件，將物理化學基礎(chǔ)實驗“溶液表面吸附和表面張力測定”內(nèi)容進行設(shè)計和延伸，分別測定了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)處理方式和曲線擬合方式計算得到吸附分子的橫截面積。

結(jié)語

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)(碳鏈長度、支鏈等)對表面張力和吸附性能的影響，提出了適用于綜合實驗的醇類溶液濃度范圍，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，)和曲線擬合方法(熱力學方法推導后，Origin中直接曲線擬合)計算得到吸附分子的橫截面積。

醇類溶液表面張力及其表面吸附測定實驗的合理設(shè)計與探索，可將這樣一個從宏觀實驗數(shù)據(jù)計算出微觀結(jié)果的經(jīng)典物理化學實驗項目轉(zhuǎn)化為綜合性實驗；采用最大壓差法探討醇溶液的吸附行為，學生們不僅可以掌握表面張力和表面吸附參數(shù)的實驗原理及測定方法，而且可以在掌握傳統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的基礎(chǔ)之上理解曲線擬合的實質(zhì)理論，還可更加深入對表面化學中基本概念、理論的理解及對微觀結(jié)構(gòu)的認識等；通過強調(diào)對實驗結(jié)果的分析與討論，可鍛煉學生從理論的角度剖析結(jié)果的能力，有利于培養(yǎng)學生的科研素養(yǎng)。