1。3 毛细现象
弯曲液面和平面所受到的附加压力不同,共分为三种情况,当液面为平面时,两相界面处表面张力正负相抵消,所以液体所受到的实际压力P0与液体表面压力P表相等。当液面为凹液面时,液体所受到的实际压力为P0=P表−P。反之,液体受到的实际压力为P0=P表+P。[5]P为液气两相所产生的表面张力的合力,即液面所受到的附加压力。曲率中心就是附加压力所指的方向。拉普拉斯公式的特殊形式可以表示表面张力和附加压力的关系,即P=2γ∕R。论文网
1。4 测定表面张力的方法
1。4。1 表面张力法
测定离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度时,表面张力测定法非常适用,同时存在无机离子对结果几乎不影响。在溶液低浓度时,浓度的增加对溶液的表面张力影响显著,表现为随浓度的增加,表面张力下降迅速。在快要到达胶束浓度的临界点时,对表面张力的影响显著的下降甚至停止。如何确定我们的胶束浓度的临界点,我们采取作图的形式,作表面张力和溶液浓度关系图,根据图形连线的特点,我们去确定曲线的转折点,转折点对应的浓度称作CMC。[6]那么是否有其他条件影响呢,例如溶液中含有少量高表面活性的极性有机物如长链醇、脂肪酸等时,溶液的表面张力-浓度对数曲线上会像上述的明显吗?经试验作图取证浓度和表面张力的转折并不是十分明显,但是始终还是有一个最低值。利用这个方法可以解决上述绝大多数离子和非离子胶束浓度 的临界点的问题。
1。4。2 电导法
此法与上法不同,仅仅适合于测定表面活性较强的离子表面活性剂胶束的临界点,此法得的关键是作关于溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根的图,曲线的临界点,学术上称作CMC。[7]此法对溶液的纯度要求很高,例如无机离子的存在,会使得这个方法的灵敏度效果不显著,所以要特别注意这个条件的影响。
1。4。3 光散射法
此法和表面名字的含义大相径庭,利用光线通过溶液时,溶液中有胶束粒子存在会使一部分光线散射的原理,制定一套关于散射光强度的测定(学术上称作浊度),可以从侧面体现溶液中胶束形成的程度。因此这一方法的实施需要用溶液浊度对溶液的浓度作图,作图后发现有一段浊度将急剧上升,猜测可能是溶液中胶束的临界处,用其他的方法验证的确如此,所以诞生了这种测验方法,并且只需根据浊度反应溶液胶束的临界点。另外,光散射法又被应用在其他场合,例如可以测定胶束大小(水合直径)等。反复应用此方法发现受环境影响较大,环境的洁净在测定时应受到注意,例如周围空气中的灰尘程度,其他杂质等。随着社会科技的发展,现代仪器越来越先进,因此可以用许多仪器去测定胶束浓度的临界点。
本实验使用的是最大气泡压力法
1。5 最大气泡压法测定溶液的表面张力简述
本方法主要利用毛细现象。(毛细现象在上述1。2已经讲解过)选取毛细管管径时,尽量选取毛细管径极小的,这样在恒压漏斗持续恒定的情况下,毛细管的管口将出现近似半圆的气泡。经多次实验需要注意的是毛细管必须水平相切并且管壁口处于完全润湿的状态,这样使得测得的数据准确。实验装置后续第2节会附上,利用此装置得到压力计上的压力,并利用拉普拉斯公式的特殊形式P=2γ∕R就可以算出表面张力。文献综述
1。5。1 最大气泡压法测定溶液的表面张力过程
溶液中表面张力会变化的原因主要因为表面吸附现象的存在。我们先不管这个表面吸附现象,下一节1。6会对这个现象做讲解,单独用装置来求表面张力。并介绍一下下边的过程。毛细管要保持与液面相切,装置形成密闭的系统后,恒压漏斗打开形成恒定的滴定过程,则此时系统与外压力产生气压差,这个差值可以用压力计测定。毛细管此时的气泡会慢慢变大直到形成气泡溢出。这当中有一个压力差值最大的时候,经多次实验的验证,就是气泡曲率半径等于毛细管半径的时候,[3]此时形成似半圆球(形状受管径的影响),这个时候我们就可以用压力计读出最大的压力差或则用其他测量压力的方法测出此时的压力差,测出此压力后我们就可以用拉普拉斯公式算出表面张力,可参照1。5的计算过程。