由于液相和气相的密度差异，液体的表面层中的分子,受到了一个指向液相内部并垂直于界
面的引力，使得液体表面就如张紧的弹性薄膜，在这张薄膜上存在着收缩张力,使液体表面
有收缩到最小的趋势，水滴, 汞滴一般呈球形就是这个原因. 单位长度上的收缩张力称为
表面张力. 溶液的表面张力与温度、浓度、电解质、有机醇含量等多种因素有关。
液体的许多现象与表面张力有关, 例如:毛细现象、润湿现象、泡沫的形成等。
测量液体表面张力的方法很多，如毛细管上升下降法、吊环法(参见教材p111,实验8)，
最大泡压法、滴重法、悬滴法等，本实验介绍wilhelmy吊片法。
(1)表面张力法 表面张力测定法适合于离子表面活性剂和非离子表面活性剂临界胶束浓度的测定，无机离子的存在也不影响测定结果。在表面活性剂浓度较低时，随着浓度的增加，溶液的表面张力急剧下降，当到达临界胶束浓度时，表面张力的下降则很缓慢或停止。以表面张力对表面活性剂浓度的对数作图，曲线转折点相对应的浓度即为cmc。如果在表面活性剂中或溶液中含有少量长链醇、高级胺、脂肪酸等高表面活性的极性有机物时，溶液的表面张力-浓度对数曲线上的转折可能变得不明显，但出现一个最低值(图2—15)。这也是用以鉴别表面活性剂纯度的方法之一。
(2)电导法 本法仅适合于表面活性较强的离子表面活性剂cmc的测定，以表面活性剂溶液电导率或摩尔电导率对浓度或浓度的平方根作图，曲线的转折点即cmc。溶液中若含有无机离子时，方法的灵敏度大大下降。
(3)光散射法 光线通过表面活性剂溶液时，如果溶液中有胶束粒子存在，则一部分光线将被胶束粒子所散射，因此测定散射光强度即浊度可反映溶液中表面活性剂胶束形成。以溶液浊度对表面活性剂浓度作图，在到达cmc时，浊度将急剧上升，因此曲线转折点即为cmc。利用光散射法还可测定胶束大小(水合直径)，推测其缔合数等。但测定时应注意环境的洁净，避免灰尘的污染。
(4)染料法 一些有机染料在被胶团增溶时。其吸收光谱与未增溶时发生明显改变，例如频那氰醇溶液为紫红色，被表面活性剂增溶后成为蓝色。所以只要在大于cmc的表面活性剂溶液中加入少量染料，然后定量加水稀释至颜色改变即可判定cmc值。采用滴定终点观察法或分光光度法均可完成测定。对于阴离子表面活性剂，常用的染料有频那氰醇、碱性蕊香红g；阳离子表面活性剂可用曙红或荧光黄；非离子表面活性剂可用频那氰醇、四碘荧光素、碘、苯并紫红4b等。采用染料法测定cmc可因染料的加入影响测定的精确性，尤其对cmc较小的表面活性剂的影响更大，另外，当表面活性剂中含有无机盐及醇时，测定结果也不甚准确。
目前还有许多现代仪器方法测定cmc，如荧光光度法、核磁共振法、导数光谱法等。
测试基本原理就是在表面活性剂溶液浓度很稀时，溶液的表面张力随着浓度的增加急剧下降。但当浓度达 到一定值时，表面张力就不再降低或者变化很小。还有许多其他的性质，如电导、渗透压、 去污能力等也有类似的规律。研究表明，表面活性剂溶液的浓度超过一定值后，表面活性剂 分子或离子就可形成聚集体，这种聚集体称为胶团。溶液性质发生突变的浓度称为临界胶团 浓度(cmc)。临界胶团浓度是表面活性剂活性大小的重要指标。 表面活性剂cmc 的数值，原则上可利用表面活性剂溶液在临界胶团浓度时溶液物理化 学性质的突变来进行测定。但是由于各种性质随浓度的变化率不同，溶液性质本身的差异以 及测定方法的难易繁简，因此各种方法的实用性也不一样。 这个实验是利用滴体积法测定各种不同浓度表面活性剂溶液的表面张力，并通过表面张 力和浓度的对数图来求 cmc，即求出图上的曲线转折点的浓度，这是一种用得最为普遍的 方法。 滴体积法是一种简单易行，数据接近平衡值的表面张力测定方法，其基本原理是当液体 在管口成滴落下时，落滴的大小与管口半径及液体表面张力有关。 mg=2r (12-5) 式中:m 为落滴的质量;g 为重力加速度;r 为管口半径;为液体的表面张力。 此式表示沿管口周边作用的表面张力支持液体悬挂，表面张力与重力方向正好相反，当 液滴所受重力超过表面张力无限小量时，即可全部自管口脱落。 但是由于液滴形状的变化以及不完全滴落，上式必须经过校正后才能使用。 mg=f·2r· (12-6) 或 (12-7) 校正因子f 是毛细管半径和液滴体积的函数， (12-8) f 值可自文献查得。因此在测定液体的表面张力时，可测定在已知半径毛细管滴头上滴下的 每滴液体的体积，求出 值，并查表得出校正因f，再根据液体的密度求出m，然 后按(12-7)式计算。 ① 滴体积法表面张力测定装置一套，如图12-2 所示。其中包括大试管一支，带刻度的 毛细管一支及微量挤出器一只，玻璃缸恒温槽一套。 带刻度的毛细管可用一支 0.2ml 的小泡，再将下口烧成内径约 0.2~0.4mm，外径约 2~7mm 的毛细管，其长约 1cm，烧制时注意尽量少使刻度部分受热。然后将下口用细金钢 砂作为磨料在平板玻璃上磨成周边平整的断面，要求平整光滑、无破口。再用读数显微镜精 确测定r 值，要求至少准确至0.001cm。凡被测液能润湿玻璃者，r 用外半径，若被测液不 润湿玻璃表面，则用内径值。本实验测定triton x-100 水溶液的表面张力，r 应用外半径值。 微量挤出器由一支 2ml 针筒和一支千分测微头所组成，并预先将它们固定在支架上， 当推进测微头时，针筒就缓慢地向前推出，用橡皮管将它和毛细管联结在一起，就可能按照 实验要求液体从毛细管中慢慢地挤出来。 ② triton x-100(c 8 h 17 c 6 h 4 o(c 2 h 4 o) n h, n 平均值约为10。它是一种非离子型表面活性 剂，溶液浓度在1×10 -3 ~1×10 -5 mol/l 之间，实验需8 种不同浓度的溶液。 1. 带刻度的毛细管 2. 大试管 3. 针筒 4. 千分测微头 5. 恒温槽 滴体积法表面张力测定装置 ① 认真仔细地清洗表面张力测定仪中的试管、毛细管部分(仪器是否清洗干净，对测 定结果有很大影响)，并按图12-2 安装。 ② 取一种浓度的溶液约15ml 注入试管中，测定其表面张力。 ③ 调节恒温槽温度至测定所需温度(如25℃)，并保证待测液体的温度恒定。 ④ 将毛细管向下浸入液体中，然后调节微量挤出器，使千分测微头向后退出，以便使 液体吸入毛细管，待液体吸至毛细管刻度最高点时停止，提起毛细管，使毛细管下口和液面 保持一定距离，以便让溶液能自由滴落。 ⑤ 推进测微头，使溶液从毛细管下口滴出一滴后再将测微头向后退，直至滴头外残留 的溶液刚好全部被吸入到毛细管中为止，记下毛细管上部液面的刻度。 ⑥ 缓慢推进测微头，让溶液液滴在滴头外慢慢长大，在液滴成长至足够大且即将滴落 时(此时挤出的液体约为一滴液滴体积的90%)，让液滴静置、悬挂10min 左右，以使表面 吸附尽可能接近平衡，并防止挤压的冲力对液滴的扰动。 ⑦ 再以极慢的速度推进测微头，使液滴滴下。然后再退回测微头直至滴头外残留的溶 液全部吸入毛细管中，记下毛细管上部液面的刻度，二次刻度的差值即为一滴液体的体积。 在精确测量时可进一步对移液管的刻度进行校正。 ⑧ 再按同法滴出一滴液体，其体积值应非常接近。 ⑨ 在试管中换入其他溶液，按同法逐一测量每一种溶液的滴体积。 ① 将实验数据记录于下表。 实验温度: 毛细管下口半径: 浓度/(mol/l) lgc 液滴体积 校正因子f 表面张力 ② 以lgc 对σ 作图，求出曲线上的转折点。 ③ 求出triton x-100 的cmc 值。