第八章表面現(xiàn)象yf

1、第八章第八章 表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象1 1表面積與表面吉布斯能表面積與表面吉布斯能 2 2彎曲表面的性質(zhì)彎曲表面的性質(zhì) 3 3鋪展與潤濕鋪展與潤濕 4 4溶液的表面吸附溶液的表面吸附 6 6表面活性劑表面活性劑 7 7氣體在固體表面上的吸附氣體在固體表面上的吸附 8 8固體自溶液中的吸附固體自溶液中的吸附 基本內(nèi)容基本內(nèi)容概念概念根據(jù)兩相聚集狀態(tài)可將界面分為根據(jù)兩相聚集狀態(tài)可將界面分為: s l、s g、l g、s s、l l 表面表面: 一相為氣體的相界面。一相為氣體的相界面。表面現(xiàn)象表面現(xiàn)象: g l 、 g s界面現(xiàn)象。界面現(xiàn)象。相相: 體系中物理和化學性質(zhì)完全相同的部分。體系中物理和化學性質(zhì)

2、完全相同的部分。界面界面：兩相接觸時的分界面。：兩相接觸時的分界面。界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象:兩相界面具有的特殊物理和化學現(xiàn)象。兩相界面具有的特殊物理和化學現(xiàn)象。 第一節(jié)第一節(jié)表面積與表面吉布斯能表面積與表面吉布斯能內(nèi)內(nèi) 容容 一、表面積一、表面積二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 三、影響表面吉布斯能的因素三、影響表面吉布斯能的因素 一、表面積一、表面積1.比表面積：通常用單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的表面積比表面積：通常用單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的表面積asmAa s單位體積物質(zhì)所具有的表面積單位體積物質(zhì)所具有的表面積 aVVAaV 單位：單位：m2 kg 1或或m2 g 1 單位：單位：m 1

3、 意義：表示物質(zhì)的分散程度，稱比表面或分散度意義：表示物質(zhì)的分散程度，稱比表面或分散度一、表面積一、表面積 分割半徑為分割半徑為r的液滴，使成為半徑的液滴，使成為半徑 的小液滴，的小液滴，若液滴為球形，試計算分割后的液滴總表面積若液滴為球形，試計算分割后的液滴總表面積A1和原液滴和原液滴表面積表面積A之比。之比。 101rr 解解: 球形表面積球形表面積A = 4 r 2 , 體積體積343Vr分割后的液滴數(shù)目分割后的液滴數(shù)目 33131431043rnr分割后液滴的表面積分割后液滴的表面積 A1 = n1 4 r12 = 104 r2 101 AA分割前后液滴表面積之比分割前后液滴表面積之比

4、例：例：一、表面積一、表面積球形水滴分散時總表面積和比表面的變化球形水滴分散時總表面積和比表面的變化半徑半徑r / m液粒數(shù)液粒數(shù)A / m2aS / m2 kg 110211.26 10 33 10 110310 31.26 10 23 10 010410 61.26 10 13 10 110510 91.26 10 0 03 10 210610 121.26 10 13 10 310710 151.26 10 23 10 410810 181.26 10 33 10 510910 211.26 10 43 10 6 當當rn=r/10n時，時，An/A=10n 顆粒越小，比表面積越大，表面

5、效應也就越突出顆粒越小，比表面積越大，表面效應也就越突出! 一、表面積一、表面積對于高度分散的體系，其表面性質(zhì)對整個體系性對于高度分散的體系，其表面性質(zhì)對整個體系性質(zhì)的影響不容忽視！質(zhì)的影響不容忽視！地高辛微粉化，粒徑：地高辛微粉化，粒徑：3.7m3.7m，提高其在胃腸，提高其在胃腸液中的溶解速度，增加藥物的吸收。液中的溶解速度，增加藥物的吸收。 口服黃霉素在同樣療效情況下，粒徑為口服黃霉素在同樣療效情況下，粒徑為2.6m2.6m的用的用量僅為粒徑為量僅為粒徑為10m10m用量的一半。用量的一半。2 應用應用二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 1表面吉布斯能表面吉布斯能 以以

6、 l - g 表面為例，液體表面分子與內(nèi)部分子表面為例，液體表面分子與內(nèi)部分子受力情況不同受力情況不同 內(nèi)部分子內(nèi)部分子表面分子表面分子gl (1) (1) 表面功：表面功：在指定在指定T、p和和nB（組成）的條件下，（組成）的條件下，可逆增加表面積可逆增加表面積dA時對體系所做的功。時對體系所做的功。二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 式中：式中：比例系數(shù)，當：比例系數(shù)，當dA=1時，時，= dG =W ：即在：即在T、p、nB一定的條件下，可逆地增一定的條件下，可逆地增加單位表面積系統(tǒng)加單位表面積系統(tǒng)Gibbs能的增量。能的增量。 ：被稱作：被稱作表面吉布斯能表面吉布斯能

7、。 W = dGT,p = dA (2) 表面吉布斯能：表面吉布斯能：在在T、p 、nB恒定的條件下，可恒定的條件下，可逆擴張單位表面積，體系逆擴張單位表面積，體系Gibbs能的增量，簡稱能的增量，簡稱表面表面能。能。 B,npTAG二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 , ,(d )=BT p nGdA單位：單位：J m-2 AGnpT,注意：注意： 二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 （1） GT,p,n=AGT, P, n 0有兩條途徑：有兩條途徑： A 減?。好娣?、奶粉自動結塊，水滴呈球形減?。好娣邸⒛谭圩詣咏Y塊，水滴呈球形 減?。何竭^程減小：吸附過

8、程（2）體系的分散度越高，表面積越大，系統(tǒng)的）體系的分散度越高，表面積越大，系統(tǒng)的G升高，表面現(xiàn)象越明顯升高，表面現(xiàn)象越明顯2. 表面張力表面張力二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 該現(xiàn)象該現(xiàn)象表明：在液體表面存在一種使液面收縮表明：在液體表面存在一種使液面收縮的力。的力。表面張力表面張力或或界面張力界面張力：表面張力的方向和表面相表面張力的方向和表面相切，是垂直作用在液體表面單位長度線段上的表面切，是垂直作用在液體表面單位長度線段上的表面收縮力。收縮力。 F2lFlFlF：是作用于液體表面單位長度線段上的力，即：是作用于液體表面單位長度線段上的力，即表面張力。表面張力。單位

9、：單位： Nm-l 二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 FFl二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 2lFlFW = Fdx = dGT,p dGT,p = dA Fdx = dA = 2ldx dx二、表面吉布斯能和表面張力二、表面吉布斯能和表面張力 表面張力和表面吉布斯能比較：表面張力和表面吉布斯能比較： 數(shù)值相同數(shù)值相同 單位相同單位相同 表面張力：表面張力：Nm-l；表面吉布斯能：；表面吉布斯能：Jm-2 物理意義不同，實質(zhì)相同物理意義不同，實質(zhì)相同 都是界面性質(zhì)，只是看問題的角度不同：都是界面性質(zhì)，只是看問題的角度不同：一是從力的角度上，一是從能量的

10、角度上。一是從力的角度上，一是從能量的角度上。一般情況下兩者可以通用。一般情況下兩者可以通用。三、影響表面吉布斯能的因素三、影響表面吉布斯能的因素 1物質(zhì)本性的影響物質(zhì)本性的影響: 表面吉布斯能與分子間作用力有關；表面吉布斯能與分子間作用力有關；例如：例如：（水）（水） ( (苯苯) )2形成相界面的另一相的影響形成相界面的另一相的影響:水水水蒸汽水蒸汽三、影響表面吉布斯能的因素三、影響表面吉布斯能的因素 液體液體/蒸氣蒸氣表面能表面能/ Jm 2液體液體/液體液體表面能表面能/ Jm 2水水72.75 10 3苯苯/水水35.0 10 3苯苯28.88 10 3橄欖油橄欖油/水水22.8 1

11、0 3乙醇乙醇22.27 10 3液體石蠟液體石蠟/水水53.1 10 3甘油甘油63.0 10 3乙醚乙醚/水水9.7 10 3液體石蠟液體石蠟33.1 10 3正丁醇正丁醇/水水1.8 10 3橄欖油橄欖油35.8 10 3苯苯/汞汞357 10 3汞汞484 10 3水水/汞汞375 10 3一些物質(zhì)的表面能一些物質(zhì)的表面能三、影響表面吉布斯能的因素三、影響表面吉布斯能的因素 3溫度的影響溫度的影響 溫度影響兩相的密度和分子間作用力溫度影響兩相的密度和分子間作用力 通常溫度越高，物質(zhì)的表面張力越??；通常溫度越高，物質(zhì)的表面張力越?。?壓力的影響；壓力的影響；5溶液的組成的影響。溶液的組成

12、的影響。第二節(jié)第二節(jié) 彎曲表面的性質(zhì)彎曲表面的性質(zhì)內(nèi)內(nèi) 容容一曲面附加壓力一曲面附加壓力二、曲面的蒸氣壓二、曲面的蒸氣壓三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 一曲面附加壓力一曲面附加壓力（一）附加壓力概念（一）附加壓力概念 曲面和平面比較，表面受力情況不一樣曲面和平面比較，表面受力情況不一樣 表面張力合力表面張力合力= 0 平面平面 pg pl表面張力合力表面張力合力指向液體內(nèi)部指向液體內(nèi)部 曲面曲面 plpgpp表面張力的合力表面張力的合力指向液體外部指向液體外部總結：總結：p（l） = p（g） + p 凹凹面面 plpg p pp：彎曲液面內(nèi)外壓力差（附加壓力）彎曲液面內(nèi)外

13、壓力差（附加壓力） (1)指向曲面中心指向曲面中心 (2)凹液面凹液面 p 0 一曲面附加壓力一曲面附加壓力（二）楊（二）楊-拉普拉斯公式拉普拉斯公式 一曲面附加壓力一曲面附加壓力dAdGlppdVW ( (1) ) 對于球形液滴對于球形液滴 dldV截面積截面積 Sp（l） = p（g） + p p(g)p(l)pp = p dApdVdGW p = p（l）- p（g） p1/1/r r，p 凸液面：凸液面：r 0，則，則p 0； 凹液面凹液面：r 0，則，則p 0， 則則 p 0 b.b.凹液面凹液面: r 0， 則則 p 0， pr* p*， r , pr* 2) 凹液面的液體：凹液面

14、的液體：r 0， pr* p*（平面）（平面） pr*（凹面）（凹面）*2lnrpMpRT r三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 少數(shù)分子形成聚集體少數(shù)分子形成聚集體 以聚集體為中心長大成以聚集體為中心長大成新相種子新相種子 新相種子逐漸長大成為新相新相種子逐漸長大成為新相 要有足夠的能量去克服把以前相對自由的分子要有足夠的能量去克服把以前相對自由的分子束縛到一起所必須躍過的能壘；束縛到一起所必須躍過的能壘； 新生相將給系統(tǒng)帶來巨大的新生相將給系統(tǒng)帶來巨大的Gibbs能；能； 新相粒子的蒸氣壓與正常狀態(tài)比有很大的不同，新相粒子的蒸氣壓與正常狀態(tài)比有很大的不同，這將使新相生成更加

15、困難。這將使新相生成更加困難。新相生成面臨的困難：新相生成面臨的困難：體系形成新相：體系形成新相：（一）過飽和蒸氣（一）過飽和蒸氣三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 一定，一定， p p* 應凝結而未凝結的蒸氣應凝結而未凝結的蒸氣小液滴：小液滴：pr* p* 當當pr* p p*時過飽和蒸氣時過飽和蒸氣 原因：原因：增大增大r降低降低pr* 促進凝結促進凝結解決辦法：解決辦法：如：如：人工降雨（雪）人工降雨（雪）AgI山中石壁上易形成水珠滴下山中石壁上易形成水珠滴下pTACBDTp*pr*（二）過熱液體（二）過熱液體三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 p一定，一

16、定， b應沸騰而未沸騰的液體應沸騰而未沸騰的液體液體沸騰，必須在內(nèi)部形成氣泡，液體沸騰，必須在內(nèi)部形成氣泡，但液體內(nèi)部氣泡是難以形成的。但液體內(nèi)部氣泡是難以形成的。 原因：原因：例：在例：在101. 3kPa、373. 15K的純水中，的純水中，離液面離液面0.0l m處有處有1個半徑為個半徑為10-7 m 的氣泡。的氣泡。（已知水的密度為（已知水的密度為958.4kg.m-3，表面張力為，表面張力為58.9 10-3 N.m-1）試求：試求：(1)氣泡內(nèi)水的蒸氣壓氣泡內(nèi)水的蒸氣壓Pr*；(2)氣泡存在所需克服的壓力；氣泡存在所需克服的壓力； (3)判斷氣泡能否存在。判斷氣泡能否存在。 pat

17、mphp解：解：三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 (2) 氣泡所受到的壓力有大氣壓氣泡所受到的壓力有大氣壓patm，水柱的靜壓力，水柱的靜壓力p靜靜及凹液面引起的附加壓力及凹液面引起的附加壓力p：氣泡存在所需克服的壓力氣泡存在所需克服的壓力 （三）過冷液體（三）過冷液體三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 （四）過飽和溶液（四）過飽和溶液過熱、過冷、過飽和等現(xiàn)象都是熱力學不穩(wěn)過熱、過冷、過飽和等現(xiàn)象都是熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，但是它們又能在一定條件下較長時間內(nèi)定狀態(tài)，但是它們又能在一定條件下較長時間內(nèi)穩(wěn)定存在，這種狀

18、態(tài)被稱為穩(wěn)定存在，這種狀態(tài)被稱為亞穩(wěn)定狀態(tài)亞穩(wěn)定狀態(tài)。三、三、 亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成 亞穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)在新相生成時，是由于新亞穩(wěn)定狀態(tài)出現(xiàn)在新相生成時，是由于新相種子生成困難而引起的。相種子生成困難而引起的。 為即將形成的新相提供種子或核，可以解為即將形成的新相提供種子或核，可以解除系統(tǒng)所處的亞穩(wěn)定狀態(tài)。除系統(tǒng)所處的亞穩(wěn)定狀態(tài)。第三節(jié)第三節(jié) 鋪展與潤濕鋪展與潤濕內(nèi)內(nèi) 容容一液體的鋪展一液體的鋪展二、固體表面的潤濕二、固體表面的潤濕 三、毛細現(xiàn)象三、毛細現(xiàn)象 鋪展：鋪展：液體在另外一種不互溶的液體表面自動液體在另外一種不互溶的液體表面自動展展開成一層薄膜的過程稱鋪展。開成一層薄

19、膜的過程稱鋪展。1鋪展過程鋪展過程G液體鋪展實例：液體鋪展實例： 一液體的鋪展一液體的鋪展AAAGBBAApT , GT, p = A AB1鋪展過程鋪展過程G液體鋪展實例：液體鋪展實例： 一液體的鋪展一液體的鋪展BBAApTG , T、p一定，可逆一定，可逆鋪展鋪展單位表面積單位表面積時，體系時，體系Gibbs能能的增量：的增量： ABAAAGBBAApT ,一液體的鋪展一液體的鋪展令令 S = - GT, p 則則 2. S 鋪展系數(shù)鋪展系數(shù) T、p一定，可逆鋪展單位表面積體系一定，可逆鋪展單位表面積體系Gibbs自由能的下降值。自由能的下降值。（2）實際應用中用）實際應用中用 S 判斷液

20、體能否鋪展：判斷液體能否鋪展： 當當GT,p 0時自發(fā)時自發(fā) 當當 S0 時，液體時，液體A可以在可以在B表面自動鋪展；表面自動鋪展； S 0 開始時油酸在水面上鋪展成膜。開始時油酸在水面上鋪展成膜。 S油酸油酸,水水=水水-油酸油酸-油酸油酸,水水 = (40 32 12)10 3 = 410 3 Nm 1 0 終了時已經(jīng)在水面上鋪展的油酸又縮回成透鏡狀液滴終了時已經(jīng)在水面上鋪展的油酸又縮回成透鏡狀液滴 S水水,油酸油酸=油酸油酸-水水-油酸油酸,水水= -5310-3 Nm-1 0 S水水,油酸油酸=油酸油酸-水水-油酸油酸,水水=-2010-3 Nm-1 0水在油酸中始終成透鏡狀液滴，不

21、能鋪展。水在油酸中始終成透鏡狀液滴，不能鋪展。 二、固體表面的潤濕二、固體表面的潤濕 液體在固體表面的鋪展?jié)櫇褚后w在固體表面的鋪展?jié)櫇窀拍罡拍罟腆w表面的潤濕：固體表面的潤濕： 固體表面上的氣體被液體所取代的過程固體表面上的氣體被液體所取代的過程。潤濕潤濕:表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。表面上一種流體被另一種流體所取代的過程。二、固體表面的潤濕二、固體表面的潤濕（一）（一） 固體的潤濕固體的潤濕 潤濕可以分為三種類型：潤濕可以分為三種類型： 沾濕沾濕 G表，表，a= s, l l, g s,g 浸濕浸濕 G表，表，i = s, l s, g 鋪展?jié)櫇皲佌節(jié)櫇?G表，表，s = s, l

22、 + l, g s, g = S G表，表，s G表，表，i G表，表，a鋪展?jié)櫇袷菨櫇竦淖罡邩藴输佌節(jié)櫇袷菨櫇竦淖罡邩藴识?、固體表面的潤濕二、固體表面的潤濕（二）潤濕程度的量度（二）潤濕程度的量度接觸角接觸角 與與 s,g 、 s,l 、 l,g 之間的關系：之間的關系： s,g s,l = l,g cos 楊氏公式（潤濕公式）楊氏公式（潤濕公式） 接觸角接觸角 ：過：過 l、s、g三相的交點作液面的切線，切線三相的交點作液面的切線，切線與與 s - l 界面的夾角（包含液體）。界面的夾角（包含液體）。A 固氣固氣 液氣液氣 固液固液 s,g = s,l + l,g cos 二、固體表面的潤

23、濕二、固體表面的潤濕沾濕沾濕 G表，表，a= s, l l, g s,g = l, g（1+cos ） 浸濕浸濕 G表，表，i = s, l s, g = l, g cos 鋪展?jié)櫇皲佌節(jié)櫇?G表，表，s = s, l + l, g s, g = l, g （cos -1）判斷何種潤濕，判斷何種潤濕，G0， G取決于接觸角取決于接觸角 ：沾濕：沾濕：90 180 浸濕：浸濕： 0 90鋪展?jié)櫇瘢轰佌節(jié)櫇瘢?=0 潤濕標準：潤濕標準： 90 潤濕潤濕 ； 90不潤濕不潤濕（三）毛細現(xiàn)象（三）毛細現(xiàn)象三、毛細現(xiàn)象三、毛細現(xiàn)象 將毛細管插入液體后將毛細管插入液體后, 若液體形若液體形成凹液面時，毛細

24、管內(nèi)液面上升；反成凹液面時，毛細管內(nèi)液面上升；反之液面下降。之液面下降。產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因： 表面張力引起的彎曲液面的附加壓力使得表面張力引起的彎曲液面的附加壓力使得毛細管內(nèi)的液體沿毛細管上升或下降。毛細管內(nèi)的液體沿毛細管上升或下降。p(l)p(g)p (l)p(l)p p靜靜p(l)2pr cosrR2cospR 2coshgR液2coshgR液gh靜pp(l)p p靜靜p(l)plpgp)( )(lplpp)( )(靜三、毛細現(xiàn)象三、毛細現(xiàn)象gRh液液 cos2 0 0 0，毛細管內(nèi)，毛細管內(nèi)液面上升液面上升； 液體可以潤濕毛細管壁，即形成液體可以潤濕毛細管壁，即形成凹形液面凹形液面時，時

25、， h 與與R 、 、有關；有關； 180 90 ，h c本本： 正吸附正吸附：c表表c本本： 正吸附正吸附正：降低表面張力趨勢正：降低表面張力趨勢逆：濃度差逆：濃度差 擴散趨勢擴散趨勢二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式TaRTln1TaRTaTccRT)/ln(1TccRTcc)/(/理想稀溶液：理想稀溶液：1.吸附等溫式：吸附等溫式：表面吸附量表面吸附量 ：單位表面積上的過剩量：單位表面積上的過剩量 = n/ A n =n表面表面-n本體本體 (mol/m2)二、溶液的表面吸附和吉

26、布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式TccRTcc)/(/TaRTaTcc)/(Tcc)/(0，0，負吸附，負吸附0， 0，正吸附，正吸附 水溶液表面張力與溶質(zhì)濃度的關系水溶液表面張力與溶質(zhì)濃度的關系cI 無機酸無機酸, 堿堿, 鹽等鹽等. 有機酸有機酸, 醇醇, 酯酯, 醚醚, 酮等酮等. 肥皂肥皂, 合成合成洗滌劑等洗滌劑等.0 測定溶液在不同測定溶液在不同 c 時的時的 ; 根據(jù)吉布斯公式就可以求出各濃度溶液的根據(jù)吉布斯公式就可以求出各濃度溶液的 ， 也可以用所得結果繪制也可以用所得結果繪制- c 曲線。曲線。 根據(jù)所測數(shù)據(jù)作根據(jù)所測數(shù)據(jù)作 c 圖圖; 用圖解法求出圖上各指

27、定濃度點切線的斜率，用圖解法求出圖上各指定濃度點切線的斜率， 即該濃度下的即該濃度下的a實驗方法實驗方法2.吉布斯公式的計算吉布斯公式的計算Tcc)/(c/c二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式 accb /1ln00 accb /1ln00ccabccT/)/(02數(shù)學解析式數(shù)學解析式展開：展開：對對c/c微分：微分：)/(/)/(/0ccaccRTbccRTccT)/(/ccaccK二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式 c c/c 呈線性關系。呈線性關系。 溶液的表面吸附趨于飽和，溶液的表面吸附趨于飽和， 與與 c/c

28、 無關。無關。/Kc cac c /c ccKKac a + c/c a（0KbKaRTac/c a0/mbc cKc cRT (m ：飽和吸附量：飽和吸附量) 低濃度：低濃度：c/c 13 不分散不分散 分散的不好分散的不好 劇烈震蕩后成乳狀分散體劇烈震蕩后成乳狀分散體 穩(wěn)定乳狀分散體穩(wěn)定乳狀分散體 半透明至透明的分散體半透明至透明的分散體 透明溶液透明溶液2HLB值的測定值的測定 濁度法測定濁度法測定表面活性劑的表面活性劑的HLB值與其在水中值與其在水中的性質(zhì)的性質(zhì) 二、表面活性劑的二、表面活性劑的HLB值值HLB= 7+(親水基的親水基的HLB) (親油基的親油基的HLB)3HLB值的計

29、算值的計算二、表面活性劑的二、表面活性劑的HLB值值（2）質(zhì)量百分比相加法）質(zhì)量百分比相加法 A和和B兩種表面活性劑混合：兩種表面活性劑混合：（1）戴維斯法）戴維斯法BABBAABAmmmHLBmHLBHLB三、三、 膠束膠束1膠束的形成和臨界膠束濃度膠束的形成和臨界膠束濃度 表面張力與濃度關系表面張力與濃度關系 ca. 膠束的形成膠束的形成膠束：疏水性基團向內(nèi)，親水性基團膠束：疏水性基團向內(nèi)，親水性基團向外的多分子聚集體。向外的多分子聚集體。三、三、 膠束膠束b臨界膠束濃度（臨界膠束濃度（CMC）：）： 形成膠束的所需表面活性劑的最低濃度。形成膠束的所需表面活性劑的最低濃度。表面張力表面張力

30、摩爾電導摩爾電導增溶作用增溶作用性質(zhì)性質(zhì)濃 度濃 度去污能力去污能力電導率電導率滲透壓滲透壓C.M.C三、三、 膠束膠束c膠束形成影響：膠束形成影響：d影響臨界膠束濃度影響臨界膠束濃度的因素：的因素：(1)(1)表面活性劑的種類表面活性劑的種類( (2) )溫度溫度 (3) 電解質(zhì)電解質(zhì)2 2膠束的結構膠束的結構 三、三、 膠束膠束球狀球狀膠束膠束層狀層狀膠束膠束腸狀腸狀膠束膠束a.聚集數(shù)：形成膠束的表面活性劑單體數(shù)目聚集數(shù)：形成膠束的表面活性劑單體數(shù)目b.膠束的狀態(tài)：膠束的狀態(tài)：內(nèi)部內(nèi)部表面層表面層 表面活性劑水溶液的濃度大于表面活性劑水溶液的濃度大于CMC，大量生成，大量生成膠束后，能溶解

31、一些不溶或微溶于水的有機化合物膠束后，能溶解一些不溶或微溶于水的有機化合物的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。3.3.增溶作用增溶作用三、三、 膠束膠束苯在水中溶解度苯在水中溶解度0.07%在油酸鈉水溶液中為在油酸鈉水溶液中為7%特點：特點：（1）依數(shù)性沒有變化（不是以單分子形式分散）依數(shù)性沒有變化（不是以單分子形式分散） 不同于溶解作用不同于溶解作用（2）熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)（增溶過程吉布斯能降低）熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)（增溶過程吉布斯能降低）不同于乳化作用不同于乳化作用增溶劑：增溶作用中的表面活性劑（增溶劑：增溶作用中的表面活性劑（HLB15）三、三、 膠束膠束增溶的四種方式：增溶的四種方式：a.內(nèi)部溶解型內(nèi)部溶解型（非極

32、性溶質(zhì)）（非極性溶質(zhì)）b.外殼溶解型外殼溶解型（弱極性溶質(zhì)）（弱極性溶質(zhì)）c.插入型插入型（弱極性溶質(zhì)）（弱極性溶質(zhì)）d.吸附型吸附型（強極性溶質(zhì)）（強極性溶質(zhì)）四、表面活性劑的幾種重要作用四、表面活性劑的幾種重要作用 1.潤濕作用潤濕作用A 固氣固氣 液氣液氣 固液固液潤濕作用潤濕作用 ：降低：降低s,l ，降低，降低去潤濕作用：增加去潤濕作用：增加s,l ，增加，增加四、表面活性劑的幾種重要作用四、表面活性劑的幾種重要作用 潤濕作用：潤濕作用： 去潤濕作用：去潤濕作用： 四、表面活性劑的幾種重要作用四、表面活性劑的幾種重要作用 2.乳化作用乳化作用乳狀液：乳狀液： 一種或幾種液體分散一種或

33、幾種液體分散在另一種不相溶的液體之中，形在另一種不相溶的液體之中，形成的高度分散系統(tǒng)。成的高度分散系統(tǒng)。乳化劑：表面活性劑乳化劑：表面活性劑降低表面張力降低表面張力形成保護膜形成保護膜乳狀液：乳狀液：水油型水油型 W/O （HLB 38 親油性）親油性）油水型油水型 O/W （HLB 818 親油性）親油性）四、表面活性劑的幾種重要作用四、表面活性劑的幾種重要作用 3.起泡作用起泡作用4.增溶作用增溶作用5.去污作用去污作用第七節(jié)第七節(jié) 固體表面對氣體的吸附固體表面對氣體的吸附內(nèi)內(nèi) 容容一、物理吸附和化學吸附一、物理吸附和化學吸附 二、吸附等溫線二、吸附等溫線三、弗侖因德立希吸附等溫式三、弗侖

34、因德立希吸附等溫式 四、四、單分子層單分子層吸附理論吸附理論蘭格繆爾吸附等溫式蘭格繆爾吸附等溫式 五、多分子層五、多分子層吸附吸附理論理論 BET公式公式 概念概念 吸附劑：具有吸附能力的物質(zhì)。吸附劑：具有吸附能力的物質(zhì)。吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。吸吸 附：氣體分子自動地富集，停留在固體表面的現(xiàn)附：氣體分子自動地富集，停留在固體表面的現(xiàn)象。象。sg原原 因：降低因：降低；G0影響因素：吸附劑、吸附質(zhì)、溫度、壓力影響因素：吸附劑、吸附質(zhì)、溫度、壓力吸附劑的表面積吸附劑的表面積表面積越大，吸附性能越好表面積越大，吸附性能越好一、物理吸附和化學吸附一、物理吸附和化學吸附 單層單層單

35、層、多層單層、多層吸附層吸附層慢，高溫時慢，高溫時快快, 低溫低溫吸附速率吸附速率有有無或很差無或很差吸附選擇性吸附選擇性近于反應熱近于反應熱近于液化熱近于液化熱吸附熱吸附熱化學鍵力化學鍵力范德華范德華力力吸附力吸附力化學吸附化學吸附物理吸附物理吸附穩(wěn)定，不易解吸穩(wěn)定，不易解吸 不穩(wěn)定，易解吸不穩(wěn)定，易解吸 吸附穩(wěn)定性吸附穩(wěn)定性 40 kJ/mol 25 kJ/mol二、吸附等溫線二、吸附等溫線 mxsg吸附吸附解吸解吸一定一定T, p： （吸附）（吸附）= （解吸）（解吸）吸附平衡：吸附平衡： 吸附在固體表面上氣體的量吸附在固體表面上氣體的量不再隨時間變化。不再隨時間變化。mV吸附量：吸附平

36、衡時，單位質(zhì)量吸附劑所能吸附的吸附量：吸附平衡時，單位質(zhì)量吸附劑所能吸附的氣體的物質(zhì)的量或體積。氣體的物質(zhì)的量或體積?；蚧騐：標準狀態(tài)下的體積：標準狀態(tài)下的體積1.吸附平衡吸附平衡 二、吸附等溫線二、吸附等溫線 2.吸附曲線吸附曲線：吸附劑、吸附質(zhì)、吸附劑、吸附質(zhì)、T、P吸附質(zhì)、吸附劑一定：吸附質(zhì)、吸附劑一定： = f( T, p) T = 常數(shù)常數(shù) = f (p) 吸附等溫式吸附等溫式 p = 常數(shù)常數(shù) = f (T) 吸附等壓式吸附等壓式= 常數(shù)常數(shù) p = f (T) 吸附等量式吸附等量式 二、吸附等溫線二、吸附等溫線 （1）吸附等量式）吸附等量式 p = f (T) 吸附等量線吸附等量

37、線)11(ln1212TTRHppmadsadsHm（吸附熱）：吸附的強弱（吸附熱）：吸附的強弱（2）吸附等壓式）吸附等壓式= f (T) 吸附等壓線吸附等壓線判斷吸附的種判斷吸附的種類類 Pd 對對CO 的吸附等壓線的吸附等壓線 200 100 0 100 200t /吸附量吸附量132 二、吸附等溫線二、吸附等溫線 （3）吸附等溫式）吸附等溫式= f (p) 吸附等溫線吸附等溫線 5 種類型的吸附等溫線種類型的吸附等溫線(I)(II)(III)(IV)(V)吸附量吸附量p / p* N2在活性炭上的在活性炭上的吸附吸附( 195 )N2在硅膠上的在硅膠上的吸附吸附( 195 )Br2在硅膠

38、上在硅膠上的吸附的吸附(79 )苯在氧化鐵凝膠苯在氧化鐵凝膠上的吸附上的吸附(50 )水氣在活性碳上水氣在活性碳上的吸附的吸附(100 )p / p* p / p* p / p* p / p* 吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量反映了吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用反映了吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用I 型吸附等溫線舉例：型吸附等溫線舉例：不同溫度下氨氣在炭粒上的吸附等溫線不同溫度下氨氣在炭粒上的吸附等溫線等溫下等溫下, , 壓力愈高吸附量愈大壓力愈高吸附量愈大 等壓下等壓下, , 溫度愈高吸附量愈低溫度愈高吸附量愈低二、吸附等溫線二、吸附等溫線三三. . 弗侖因德立希吸附等溫式弗侖因

39、德立希吸附等溫式 Freundlich吸附等溫式吸附等溫式： 描述單分子層吸附等溫線的描述單分子層吸附等溫線的經(jīng)驗公式經(jīng)驗公式npkmx1 ：平衡壓力：平衡壓力p時的吸附量；時的吸附量；mxx：被吸附氣體的量（：被吸附氣體的量（mol）；）；m：吸附劑的量（：吸附劑的量（kg)； p：吸附達平衡時氣體的壓力；：吸附達平衡時氣體的壓力； k、n：經(jīng)驗常數(shù)，與吸附劑、吸附質(zhì)種類以及溫度等有關。：經(jīng)驗常數(shù)，與吸附劑、吸附質(zhì)種類以及溫度等有關。1n在在01之間）之間） （三三. . 弗侖因德立希吸附等溫式弗侖因德立希吸附等溫式 pnkmxln1lnlnnpkmx1 CO在椰子殼炭上的吸附在椰子殼炭上的

40、吸附四、四、單分子層單分子層吸附理論吸附理論蘭格繆爾吸附等溫式蘭格繆爾吸附等溫式 ( (一一) ) 基本假設基本假設 單分子層吸附；單分子層吸附； 固體表面均勻，各個點吸附能力是一致的；固體表面均勻，各個點吸附能力是一致的； 被吸附的氣體分子間無相互作用力；被吸附的氣體分子間無相互作用力； 吸附平衡是動態(tài)平衡。吸附平衡是動態(tài)平衡。四、蘭格繆爾吸附等溫式四、蘭格繆爾吸附等溫式pkkpk121覆蓋率（覆蓋率（）： 固體表面被覆蓋的比例或分數(shù)固體表面被覆蓋的比例或分數(shù)（1-1-）：未覆蓋比例）：未覆蓋比例根據(jù)假設：根據(jù)假設： 吸附吸附 = k1 p(1- ) 脫附脫附 = k2 k1 p(1- )

41、= k2 bpbp1(b=k1 / k2)蘭格繆爾吸附等溫式蘭格繆爾吸附等溫式四、蘭格繆爾吸附等溫式四、蘭格繆爾吸附等溫式mmVVbpbpVmV1bpbpm1m / Vm:單分子層飽和吸附時的吸附量單分子層飽和吸附時的吸附量/吸附氣體體積吸附氣體體積 / V：壓力為：壓力為p時的吸附量時的吸附量/吸附氣體體積吸附氣體體積bpbpm1bpbpVmV1吸附系數(shù)吸附系數(shù)b：固體表面吸附氣體能力的強弱：固體表面吸附氣體能力的強弱四、四、蘭格繆爾吸附等溫式蘭格繆爾吸附等溫式m1bpbp=mbp（二）蘭格繆爾吸附等溫式的物理意義及應用（二）蘭格繆爾吸附等溫式的物理意義及應用1分析：分析： 表示固體表面被全

42、部覆蓋表示固體表面被全部覆蓋 當當p中等強度或吸附適中時：中等強度或吸附適中時： 當當p p很低或吸附很弱時：很低或吸附很弱時： bp 1=m 呈水平段呈水平段 與與 p 呈曲線關系呈曲線關系pm =m =m b pm1bpbp四、四、蘭格繆爾吸附等溫式蘭格繆爾吸附等溫式bpbpVmV11mV1mbV2.應用應用VmpbVmVp1p/Vp作圖法：作圖法：3.注意：注意：公式簡單、使用方便公式簡單、使用方便 理想化的公式、適用范圍窄理想化的公式、適用范圍窄五、多分子層五、多分子層吸附吸附理論理論 BET公式公式 多分子層多分子層吸附吸附；1基本假設：基本假設： 第一層吸附是固體表面分子與吸附質(zhì)分

43、子之間的分第一層吸附是固體表面分子與吸附質(zhì)分子之間的分子間力，第二層以上的吸附是吸附質(zhì)分子之間的分子子間力，第二層以上的吸附是吸附質(zhì)分子之間的分子間力。因此，第一層和其它各層吸附熱不同。間力。因此，第一層和其它各層吸附熱不同。 吸附和解吸附均發(fā)生在最外層；吸附和解吸附均發(fā)生在最外層； 第一層吸附未飽和之前，也可能發(fā)生多分子層吸；第一層吸附未飽和之前，也可能發(fā)生多分子層吸； 當吸附達到平衡時，其吸附量等于各層吸附量的總和。當吸附達到平衡時，其吸附量等于各層吸附量的總和。 五、多分子層五、多分子層吸附吸附理論理論 BET公式公式 BET吸附等溫式吸附等溫式2公式公式Vm： 在固體表面上鋪滿單分子層時所需氣體的體積在固體表面上鋪滿單分子層時所需氣體的體積C：常數(shù)：常數(shù) （與吸附熱有關）（與吸附熱有關） p：吸附平衡時氣體壓力：吸附平衡時氣體壓力p*： 實驗溫度下氣體的飽和蒸氣壓實驗溫度下