附加壓力和蒸汽壓溶液吸附.ppt

求的是毛細管內(nèi)水的飽和蒸汽壓,求的是液滴的飽和蒸汽壓,液面不呈半球形,一個玻璃毛細管分別插入25 和75 的水中 則毛細管中的水在兩不同溫度水中上升的高度：c (A) 相同 ； (B) 無法確定 ； (C) 25 水中高于75 水中 ； (D) 75 水中高于25 水中 。,有一露于空氣中的圓球形肥皂液膜，其半徑為r，表面張力為，則該液膜所受的附加壓力為 A P= 2/r B P= /2r C P= 4/r D P= /r,在相同條件下，兩液滴的飽和蒸氣壓P1P2 則相應的液滴半徑r1 _ _ r2。,微小晶體與普通晶體相比較，性質(zhì)正確的是 A微小晶體的飽和蒸氣壓大 B微小晶體的溶解度大 C微小晶體的熔點較低 D微小晶體的溶解度較小,13.3 溶液的表面吸附,由表面能的公式可知，降低表面能的方式有兩種 1、降低表面張力， 2、減小表面積,純液體的表面張力在一定溫度下是一定的，所以純 液體可以通過改變形狀，減小表面積，降低表面能,對于溶液除了可以通過改變形狀，減小表面積，還可以通過降低表面張力，減小表面能。,溶液降低表面張力的途徑是改變表面層的組成。,例如： 某些溶質(zhì)能降低溶液的表面張力，這樣的溶質(zhì) 會更多的占據(jù)在表面層上，使表面層濃度大于 本體的濃度。 相反, 某些溶質(zhì)會使表面張力升高，這樣的 溶質(zhì)會力圖進入溶液內(nèi)，使表面層濃度小于本體 濃度。,溶液的表面吸附 無論溶質(zhì)在表面層的濃度大于本體的濃度。 還是小于本體的濃度，這種現(xiàn)象都稱為溶液的表 面吸附。,吸附類型,2、負吸附： 溶質(zhì)在表面層的濃度小于本體的濃度。 （無機鹽）,1、正吸附： 溶質(zhì)在表面層的濃度大于本體的濃度。 （有機物）,二、吉布斯吸附公式,分析,例題,2、飽和吸附量,溶液的表面吸附,1、表面吸附量的定義式 2、吉布斯吸附公式 3、計算溶液的表面吸附量,某溶液表面張力 與溶質(zhì)濃度 c 的關系式： 式中 為純?nèi)軇┑谋砻鎻埩Γ珹、B為常數(shù). 則表面超量為：,液體滴到固體表面上會有兩種不同的表現(xiàn)形式 1、 液體在固體表面收縮，如水銀落在地面 2、 液體在固體表面鋪展，水滴在玻璃上。,是氣固界面變?yōu)楣桃航缑娴默F(xiàn)象，稱為液體對固體的潤濕作用,一，潤濕：固體表面上的氣體被一種液體取代的過 程稱為潤濕過程。,13.6 固-液界面的性質(zhì),潤濕的程度：可用表面張力或接觸角衡量,s,l,g,潤濕過程分為三類：粘濕，浸濕，鋪展。 1、粘濕：接觸角小于1800 。（氣液，氣固界面轉化為固液界面的過程）,固,Wa0:液體可以粘濕固體。 Wa愈大，界面粘得愈牢,液體,固體,液體在固體界面上粘得牢不牢,2、浸濕：接觸角小于900 ，（氣固界面轉化為固液界面的過程）。,固體能否被液體浸濕,單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面-鋪展過程.,若S0，液體自動鋪展。,液體在固體表面能否發(fā)生鋪展，可以用鋪展系數(shù)衡量,3、鋪展：接觸角近似等于00,鋪展也可以發(fā)生在兩種互不相溶的液體之間,s,例題：298K水和辛醇，水和汞，汞和辛醇的表面 張力分別為0.009N/m，0.375N/m,0.348N/m， 判斷 1、水能否在汞和辛醇表面鋪展， 2、辛醇能否在汞和水的表面鋪展,水不能在汞和辛醇表面鋪展,辛醇能在汞和水的表面鋪展,1、汞視為固體。辛醇視為氣體。水為液體,2、汞視為固體。水視為氣體。辛醇為液體,鋪展屬于完全潤濕，利用鋪展系數(shù)可以判斷液體 能否完全潤是固體,重點,潤濕的三種類型,接觸角判斷潤濕的程度,粘附功，浸濕功，鋪展系數(shù)的計算,液體在毛細管內(nèi)上升和下將取決于表面張力的大??？（潤濕）,取決于液體是否潤濕固體,作業(yè) ：12、15、16、17、18。,溶液的表層濃度與表面張力的關系有三種類型,表面活性劑,1、表面活性劑：顯著降低溶液表面張力的物質(zhì),2、表面活性劑的特點： 具有雙親基團 在表面層定向排列，高濃度時 達到臨界膠束濃度，表層形成單分子膜，內(nèi)部 形成膠束，憎水基團 指向里邊。,表面活性劑在水溶液中形成膠束所需的最低濃度。一般在0.0010.002mol/dm3。,表面活性劑在溶液的表面產(chǎn)生正吸附,表面活性劑的作用,1、潤濕作用,噴灑農(nóng)藥時在藥液中加入表面活性劑，使藥液很 好的潤濕植物的葉鋪展開，待水分蒸發(fā)，葉上均 勻的留下藥物。,2、增溶作用,有機物不易溶于水，但可溶于達到臨界膠束濃度 的表面活性劑的溶液中。（進入膠束內(nèi)部）,4、去污作用,5、乳化作用,思考題,1、表面活性劑加到溶液中，引起,產(chǎn)生的吸附是,2、具有雙親結構的表面活性劑，能在界面 從而降低,3、將兩張細長的紙條平行放入水中，中間留少許 距離，在中間滴一滴肥皂水，兩紙條的距離如 何變化。,4、表面活性劑的增溶作用錯誤的是， 可使被溶物的化學勢降低，是可逆的平衡過程，與溶解相同，與乳化不同。,純水、鹽水、皂液相比，其表面張力的排列 （鹽水） （純水） （皂液）,表面活性劑的結構特征是,用同一支滴管，滴下相同體積的水和苯 滴數(shù)哪個多? ( ) (A) 水的多 (B) 苯的多 (C) 一樣多 (D) 隨溫度而改變,一根毛細管插入水中，液面上升的高度為h， 當在水中加入少量的NaCl，這時毛細管中液面 的高度為： A) 等于h ； (B) 大于h ； C) 小于h ； (D) 無法確定 。,氣固吸附,13.8 固體表面的吸附,吸附質(zhì)：被吸附的氣體： 氮氣、水蒸氣、環(huán)己烷蒸汽等 吸附劑：吸附氣體的固體： 硅膠、分子篩、活性炭等,一、吸附類型,1、物理吸附：氣體在固體表面的液化。 2、化學吸附：氣體在固體表面發(fā)生化學反應。,二、 吸附平衡與吸附量,1、吸附平衡： 一定溫度下，吸附速率和脫附速率相等即rads = rd 此時被吸附的氣體量不隨時間而變化的狀態(tài)。 2、吸附量： 吸附平衡時，單位質(zhì)量的吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的量 吸附量的表示：,體積要換算成標準狀況(STP),三、吸附曲線,(3)T = 常數(shù)，q = f (p) 吸附等溫線,(1)p = 常數(shù)， q = f (T) 吸附等壓線,(2)q = 常數(shù)， p = f (T) 吸附等量線,吸附平衡時,吸附曲線分為三種類型,1、吸附等壓線,物理吸附等壓線,化學吸附等壓線,吸附等壓線的作用判斷吸附類型,q = f (T),2、吸附等量線 p = f (T)q,作用：求吸附熱,3、吸附等溫線的類型,保持溫度不變，q 隨P的升高而增大,吸附等溫線五種類型,1單層吸附,其余都屬多層吸附,通過對吸附等溫線的研究，得到了吸附等溫式， 從而揭示了吸附劑的一些表面性質(zhì),四、吸附等溫式,（1）吸附是單分子層的；,朗格繆爾吸附理論的要點：,（2）吸附與脫附可建立動態(tài)平衡，且被吸附分子 之間無相互作用,氣體只有遇到固體的空白表面，才能被吸附,1、朗格繆爾吸附等溫式,所以脫附時吸附質(zhì)間互不影響,朗格繆爾吸附等溫式,a = ka/kd:吸附系數(shù),適用于單分子層吸附,覆蓋度可用體積分數(shù)表示 q =V/Vm,p/Vp作圖,p/V,p,斜率=1/Vm 截距=1/aVm,重排后取倒數(shù),分子的橫截面積,吸附劑質(zhì)量,單位質(zhì)量的吸附劑具有的表面積,吸附劑比表面積,1.假設吸附是單分子層的，與事實有的不符。,2.假設表面是均勻的，其實大部分表面是不均勻的。,3.在覆蓋度 較大時，Langmuir吸附等溫式不適用。,Langmuir吸附等溫式的缺點：,BET吸附等溫式 多分子層氣固吸附理論,C- 與吸附熱有關的常數(shù) Vm-鋪滿單分子層所需氣體的體積 p和V-吸附時的壓力和體積 Ps-實驗溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。,改為,得C和Vm,比壓一般控制0.050.35之間。單層或多層,BET吸附等溫式的重要應用,BET吸附等溫式的適用范圍,復習題,1、水在兩玻璃板間能形成凹液面，當在兩塊玻璃板 間放一滴水后，與不放水以前比較，拉開的難易 程度是：（ b ） （A）更容易 （B） 更難 （C）不變 （D） 相當,2、在一定溫度下，某液體由微小的液滴聚集成大滴的過程，該體系（ b c） （A）表面自由能降低 （B）表面積增大 （C）蒸汽壓增加 （D）體積減小 （E）表面積減小,選擇,3. 雙親性分子，能作表面活性劑原因是（ ce ） （A）在界面上產(chǎn)生負吸附 （B）能形成膠束 （C）能在界面立向排列，降低表面能 （D）使溶液的表面張力增大 （E）能使溶液的表面張力下降,4、有一露于空氣中的圓球形肥皂液膜，其半徑 為r，表面張力為，則該液膜所受的附加壓力為 （ c ） A P= 2/r B P= /2r C P= 4/r D P= /r,5、在毛細管內(nèi)裝入潤濕性液體, 現(xiàn)在毛細管內(nèi)右 端加熱時,則管內(nèi)液體將 ( a ) A 向左移動， B向右移動 C 不 動 D 左右來回移動,6、氣體在固體表面上發(fā)生吸附過程，G如何變化? (b) A G 0 B G 0 C G 0 D 無法確定,7、在相同條件下，兩液滴的飽和蒸氣壓P1P2 則相應的液滴半徑r1 _ _ r2。,8、下列關于物理吸附的描述中，不正確的是be A 吸附力基于分子間力，吸附一般沒有選擇性 B 吸附較穩(wěn)定，不易解吸 C 吸附速度快，吸附熱小 D 吸附可以是單分子層或多分子層 E 吸附力是化學鍵，吸附有選擇性,9、在相同溫度下，同一液體，分散成半徑不同 的小液珠，如果r1 r2 r3,則各自飽和蒸氣壓 p1 , p2 , p3必定滿足（ c ） A、 p1 p2 p3； B. p1 =p2 =p3； C 、 p1 p2 p3； D. 不存在規(guī)律性,10. 298K、p下，已知水的表面張力為0.072N/m 將半徑為0.510-5m的玻璃毛細管插入水中，則 在彎曲液面上產(chǎn)生的附加壓力為（ c ） 31.6KPa B.14.4KPa C. 28.8KPa D. 288KPa,11. 表面活性物質(zhì)的實質(zhì)作用是（ b ）： A. 乳化作用 B. 降低表面張力 C. 加溶作用 D. 增加物質(zhì)的溶解性,a,13、微小晶體與普通晶體相比較，性質(zhì)正確的是 A微小晶體的飽和蒸氣壓大 B微小晶體的溶解度大 C微小晶體的熔點較低 D微小晶體的溶解度較小,12、液體的附加壓力和表面張力的聯(lián)系與區(qū)別在于 (A) 產(chǎn)生的原因和方向相同而大小不同 (B) 作用點相同而方向和大小不同 (C) 作用點相同而產(chǎn)生的原因不同 (D) 產(chǎn)生的原因相同而方向不同,d,abc,14. 下列關于物理吸附的描述中，不正確的是 A. 吸附力基于分子間力，吸附一般沒有選擇性 B. 吸附較穩(wěn)定，不易解吸 C. 吸附速度快，吸附熱小 D. 吸附可以是單分子層或多分子層,15. 氣體在固體表面發(fā)生等溫吸附時： A S0 B S0 C S=0 DS0,16、下列氣體鋼瓶顏色正確的是 （ A,B） (A) 氧氣鋼瓶 藍色 (B) 氫氣鋼瓶 綠色 (C) 乙炔氣體鋼瓶藍色 (D) 氮氣鋼瓶綠色,b,b,22一個玻璃毛細管分別插入25 和75 的水中 則毛細管中的水在兩不同溫度水中上升的高度：c (A) 相同 ； (B) 無法確定 ； (C) 25 水中高于75 水中 ； (D) 75 水中高于25 水中 。,23純水的表面張力是指恒溫恒壓時水與哪類相 接觸時的界面張力：b (A) 飽和水蒸氣 ； (B) 飽和了水蒸氣的空氣 ； (C) 空氣 ； (D) 含有水蒸氣的空氣 。,1、對處于平衡狀態(tài)的液體，凸液面內(nèi)部分子 所受壓力 外部壓力；,2、一般來說，物理吸附的吸附量隨溫度的增 高而 ，化學吸附的吸附量隨溫度的增高 而,0時溶質(zhì)的表面過剩量 0,3、在293K時，水的表面張力為0.0728 Nm-1，汞 的表面張力為0.4865 Nm-1，而汞與水的界面張力 為0.415 Nm-1,則一滴水滴到汞的表面上，水 能或不能）在汞的表面上鋪展。,填空,5 . 化學吸附的吸附作用力是 ，吸附層為 。,6. 習慣上人們常用接觸角 來判斷液體對固體的