P =W环+2πR内r+2πR外r
P W F 4R
R ——环的平均半径； P ——由环法测定的拉力 F ——校正因子。
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（4）吊片法
将一个薄片如铂金片、云母片或盖玻片等悬于液面之 上，使其刚好与液面接触，为维持此位置，就必须施加向
上的拉力P，此力与表面张力大小相同、方向相反。
1
1.02×10 -3 1.02×10 -4 6.854×10 -5
980.7
1
0.1
6.72×10 -2
9807
10
1
0.672
14592
14.88
1.488
1
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液体
全氟戊烷 全氟庚烷 全氟环己烷 正己烷 正庚烷 正辛烷
水 丙酮 异丁酸 苯 苯乙酮 甲苯 四氯化碳
表 2-1 常见液体的表面张力
温度 （℃）
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 22
表面张力 （mN/m）
9.9 13.2 15.7 18.4 20.3 21.8 72.8 23.3 25.2 28.9 39.8 28.5 26.7
液体
三氯甲烷 乙醚 甲醇 乙醇 硝基苯 环己烷
二甲基亚砜 汞 铁 铂 铜 银
复习润湿问题
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1
r
γ = RΔρg(h + )
2
3
R —— 毛细管半径； △ρ——界面两相的密度差； g ——重力加速度
r=2Rcosθ
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（3）环法
把一圆环平置于液面上，测量将环拉离液面所需的最 大力，并由此计算表面张力:
2.1 表面张力与表面活性
2.1.1 表面张力和表面自由能 2.1.2 表面活性与表面活性剂 2.1.3 表面活性剂的结构特点
1
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2.1.1 表面张力和表面自由能
1.表面张力的概念
图2-1 液体内部和表面分子的受力情况
液体表面的分子总是 处在向液体内部拉入的引 力作用之下，因此液滴总 要自动收缩。
能明显地降低溶液的表面张力。
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图2-2 液体的表面张力
f＝2γl
垂直通过液面上任一单位长 度、与液面相切的收缩表面的力， 简称为表面张力，其单位为mN/m。 （或dyne/cm)
2
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表面张力单位换算
1dyn/cm = 1mN/m
达因 / 厘米 (dyn/cm)
克 / 厘米 (g/cm)
公斤 / 米 (kg/m)
磅 / 英尺 (lb/ft)
1.无机盐、蔗糖、甘露醇等
• 表面活性物质:因在溶液表面发 生吸附（正吸附）而使溶液表 面张力降低的物质被称为表面 活性。
2.低分子量极性有机物如醇 醛、酮、羧酸等
3.羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐、季铵盐
• 非表面活性物质：不具有表面
活性。
图2-5 溶液表面张力随溶质性质
• 表面活性剂：在浓度极低时就
和浓度的变化曲线
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3.表面张力的测定方法
（1）滴重法
也叫做滴体积法，自一毛细管滴
头滴下液体时，液滴的大小与液体的
表面张力有关，即表面张力越大，滴
下的液滴也越大，二者存在关系式：
图2-1 滴体积法测定表面张力
W = 2πRγf
Vρg
γ=
R
F
式中：F
1 = 2πf
W ——液滴的重量； R ——毛细管的滴头半径； f ——校正系数。
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思考题
1、为什么荷叶上的水珠呈扁球形？ 大 珠 小 珠 落 玉 盘
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2、为什么小液滴和小气泡总是成球开而不会 成别的几何形状（如立方体、多角形等）？
3、水在玻璃管中呈凹形液面（弯月面），而 汞在玻璃管（如血压计）中却呈凸形液面， 为什么？
4、肌注、输液、输血时要防止气泡进入，为 什么？
Pm——最大压力； R ——毛细孔半径。
（6）滴外形法
适用于表面吸附速度很慢的溶液。 所谓滴外形法是利用液滴或气泡的形状与表面张力存在 一定关系的这一特点，测定平衡表面张力及表面张力随时间 变化的关系。
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2.1.2 表面活性与表面活性剂
• 表面活性：因溶质在表面发生 吸附（正吸附）而使溶液表面 张力降低的性质。
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2.表面自由能的概念
dG＝ γdA
γ表示形成单位面积所需要的功，即单位液体表面的 表面自由能，其单位为J/m2，
γ从力的角度讲是作用于表面每单位长度边缘上的力， 叫表面张力；从能量角度讲是单位表面的表面自由能，是 增加单位表面积液体时自由能的增值，也就是单位表面上 的液体分子比处于液体内部的同量分子的自由能过剩值， 是液体本身固有的基本物理性质之一。
P γ=
2(l + d )
P γ=
2l
l ——吊片的宽度； d ——吊片的厚度。
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（5）最大气泡压力法
将一毛细管端与液面接触，然后在管内逐渐加压，直至 一最大值时，管端突然吹出气泡后压力降低，这个最大值是 刚好克服毛细压力的的最大压力，由测得的最大压力即可计 算液体的表面张力。
γ = PmR 2
V ——液滴的体积； ρ——液体的密度； F ——校正因子。
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（2）毛细管上升法
原理是用干净的毛细管插入液体时，若此液体能润 湿毛细管,则因表面张力的作用液体会沿管壁上升或下
降一定的高度h，测定h并按照公式计算表面张力γ。
图2-2 毛细管上升法测表面张力示意图
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硝酸钠

温度 （℃）
25 25 20 20 20 20 20 20 熔点 熔点 熔点 1100 308
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表面张力 （mN/m）
26.7 20.1 22.5 22.4 43.4 25.0 43.5 486.5 1880 1800 1300 878.5 116.6
4
表 2-2 常见油水界面的界面张力
液体
苯－水 四氯化碳－水 正己烷－水 正辛烷－水
温度 （℃）
20 20
20 20
表面张力 （mN/m）
35.0 45.1
51.1 50.8
液体
正辛醇－水 正丁醇－水 庚酸－水 硝基苯－水
温度 （℃）
20 20
20 20
表面张力 （mN/m）
8.5 1.8
7.0 25.2
注意：
1）与温度有关，一般指20 （℃），但不全部是 2）水的表面张力在20 （℃）时为72.8mN/m 3) 金属的表面张力在熔点时测定，且比较大 4）醇-水的界面张力一般很少，醇可以当成助表面活性剂