最大泡壓法是一種測定溶液表面張力的方法，溶液的表面張力 σ是強度因子，是物質的重要特性之一，在一定的溫度和壓力下有一定的數值。測定表面張力的方法有多種，在科研和教學上常採用的有：毛細管上升法 、最大泡壓法 、滴重或滴體積法 、拉脫法等。其中最大泡壓法測定溶液表面張力實驗裝置簡單、操作方便，且不需要測定接觸角 θ 和液體密度 ρ ，因而是大學物理化學實驗中的重要內容之一。
基本介紹
- 中文名：最大泡壓法
- 外文名：The maximum bubble pressure method
- 用途：測定溶液表面張力
- 學科：物理化學
基本原理,測試用儀器與試劑,實驗儀器：,實驗試劑：,實驗步驟,儀器準備與檢漏,儀器常數的測量,表面張力隨溶液濃度變化的測定,測試注意事項,
基本原理
最大泡壓法測定溶液的表面張力是毛細管上升法的一個逆過程。其裝置如概述圖所示，將待測表面張力的液體裝於表面張力儀中使毛細管的端面與液面相切（這樣做是為了數據處理方便，如果做不到相切，每次實驗毛細管浸沒的深度應保持一致，此時數據處理參見其它文獻），由於毛細現象液面即沿毛細管上升，打開抽氣瓶的活塞緩緩抽氣，系統減壓，毛細管內液面上受到一個比表面張力儀瓶中液面上（即系統）大的壓力，當此壓力差——附加壓力（∆p=p大氣-p系統）在毛細管端面上產生的作用力稍大於毛細管口液體的表面張力時，氣泡就從毛細管口脫出，此附加壓力與表面張力成正比，與氣泡的曲率半徑成反比，其關係式為拉普拉斯公式：
式中，∆p為附加壓力；σ為表面張力；R為氣泡的曲率半徑。
如果毛細管半徑很小，則形成的氣泡基本上是球形的。當氣泡開始形成時，表面幾乎是平的，這時曲率半徑最大；隨著氣泡的形成，曲率半徑逐漸變小，直到形成半球形，這時曲率半徑R和毛細管半徑r相等，曲率半徑達最小值，根據上式這時附加壓力達最大值。氣泡進一步長大，R變大，附加壓力則變小，直到氣泡逸出。根據上式，R=r時的最大附加壓力為：
或：
對於同一套表面張力儀，毛細管半徑r、測壓液體密度、重力加速度都為定值，因此為了數據處理方便，將上述因子放在一起，用儀器常數K來表示，上式可簡化為：
式中的儀器常數K可用已知表面張力的標準物質測得，通常用純水來標定。
測試用儀器與試劑
實驗儀器：
最大泡壓法表面張力儀、洗耳球、移液管（1mL、5mL）、燒杯（50mL）、溫度計。
實驗試劑：
待測溶液、蒸餾水。
實驗步驟
儀器準備與檢漏
將表面張力儀容器和毛細管洗淨、烘乾。在恆溫條件下將一定量蒸餾水注入表面張力儀中，調節液面，使毛細管口恰好與液面相切。打開抽氣瓶活塞，使體系內的壓力降低，當U形管測壓及兩端液面出現一定高度差時，關閉抽氣瓶活塞，若2~3min內，壓差計的壓差不變，則說明體系不漏氣，可以進行實驗。
儀器常數的測量
打開抽氣瓶活塞，調節抽氣速度，使氣泡由毛細管尖端成單泡逸出，且每個氣泡形成的時間約為5~10s。當氣泡剛脫離管端的一瞬間，壓差計顯示最大壓差時，記錄最大壓力差，連續讀取三次，取其平均值。再由手冊中查出實驗溫度時水的表面張力σwater，則儀器常數：
表面張力隨溶液濃度變化的測定
用移液管分別移取0.150mL、0.300mL、0.600mL、0.900mL、1.50mL、2.50mL、3.50mL待測液，移入7個50mL的容量瓶，配製成一定濃度的待測溶液。然後由稀到濃依次移取一定量的待測溶液，按照步驟（2）所述，置於表面張力儀中測定某濃度下待測溶液的表面張力。隨著待測液濃度的增加，測得的表面張力幾乎不再隨濃度發生變化。
將各實驗數據統計，整理填入預製表格中。
測試注意事項
① 在測定表面張力時，毛細管的端面與液面相切，這樣是為了數據處理方便。如果做不到相切，每次實驗毛細管浸沒的深度應保持一致。
② 測定溶液的表面張力儀時，要從濃度低到濃度高的溶液依次進行。避免待測溶液污染，濃度發生明顯變化。
③ 每次安裝好儀器，進行測定前，注意要先打開抽氣瓶上的塞子，連通大氣，再塞緊塞子進行實驗測定。
