基本理論-界面和表面特性2表面張力影響因素

《表面活性劑、膠體與界面化學基礎》化妝品專業(yè)基礎課主講鐘巖亮考試考核平時成績：考勤+課堂表現(xiàn)

線上考核、互動、評價：50%期末考試：50%基本理論界面和分散體系膠體體系概述膠體的基本性質(zhì)表面活性劑結(jié)構(gòu)和定義

表面張力和表面特性（影響表面張力的因素）表面活性劑在界面的吸附表面活性劑溶液性質(zhì)乳狀液HLB值、PIT理論

界面和表面特性（影響表面張力的因素）學習目標：理解界面和表面特性（影響表面張力的因素）(1)分子間力的影響液體或固體中的分子間的相互作用力或化學鍵力越大，表面張力越大。一般σ(金屬鍵)>σ(離子鍵)>σ(極性共價鍵)>σ(非極性共價鍵)同一種物質(zhì)與不同性質(zhì)的其它物質(zhì)接觸時，表面層中分子所處力場則不同，導致表面(界面)張力出現(xiàn)明顯差異。如下表：界面和表面特性（影響表面張力的因素）某些液體、固體的表面張力和液／液界面張力界面和表面特性（影響表面張力的因素）(2)溫度的影響MB，B——液體的摩爾質(zhì)量及體積質(zhì)量；Tc——臨界溫度；k’——經(jīng)驗常數(shù)。非極性非締合的有機液體與T有如下線性經(jīng)驗關系式：(1-11)一般T,液體的—這是由于物質(zhì)的[B(l)-B(g)]，使表面層分子受指向液體內(nèi)部的拉力減小。界面和表面特性（影響表面張力的因素）實驗數(shù)據(jù)表明：純液體表面張力在溫度升高時會隨之下降表面張力與溫度呈線性下降的關系只是在一定溫度范圍內(nèi)的近似關系。表面張力隨著溫度升高而下降這是符合實際情況的，但不一定在全部討論溫度范圍內(nèi)都是一種線性降低的關系，這是應該說明的。

p，B(g);

p，氣體分子易被液面吸附;

p，氣體在液體中的溶解度增加。一般p,液體的，因為(3)壓力的影響等溫等壓條件下，增加液體的表面積，體積幾乎不變，即(V/A)T,p,n0,因此不考慮氣相受壓力影響時，有(/T)A,p,n0。但因為壓力增加，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉(zhuǎn)。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。綜上表面張力一般隨壓力的增加而下降，但影響不大。界面和表面特性（影響表面張力的因素）小結(jié)（2）溫度的影響多數(shù)液體隨溫度升高，表面張力下降。（3）壓力的影響

表面張力一般隨壓力的增加而下降。因為壓力增加，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉(zhuǎn)。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。對純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學鍵能的大小，一般化學鍵越強，表面張力越大。(金屬鍵)>(離子鍵)>(極性共價鍵)>(非極性共價鍵)兩種液體間的界面張力，界于兩種液體表面張力之間。界面和表面特性（影響表面張力的因素）（1）分子間相互作用力的影響彎曲表面下的附加壓力1.在平面上2.在凸面上3.在凹面上彎曲液面的飽和蒸氣壓液體對固體的潤濕作用毛細管現(xiàn)象表面張力——選學彎曲表面下的附加壓力1.在平面上剖面圖液面正面圖研究以AB為直徑的一個環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。設向下的大氣壓力為Po，向上的反作用力也為Po，附加壓力PS

等于零。

Ps=Po-

Po=0彎曲表面下的附加壓力2.在凸面上：研究以AB為弦長的一個球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向下的合力。所有的點產(chǎn)生的總壓力為Ps，稱為附加壓力。凸面上受的總壓力為：Po+

PsPo為大氣壓力，Ps為附加壓力。剖面圖附加壓力示意圖表面張力——選學彎曲表面下的附加壓力（3）在凹面上：剖面圖附加壓力示意圖研究以AB為弦長的一個球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與凹形的液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向上的合力。所有的點產(chǎn)生的總壓力為Ps，稱為附加壓力。凹面上向下的總壓力為：Po-Ps，所以凹面上所受的壓力比平面上小。表面張力——選學彎曲表面下的附加壓力1805年Young-Laplace導出了附加壓力與曲率半徑之間的關系式：楊-拉普拉斯公式特殊式（對球面）：根據(jù)數(shù)學上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負值。所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體，即附加壓力總是指向球面的球心。一般式：對于象空氣中的肥皂泡那樣的球形液膜有內(nèi)、外兩個表面，均產(chǎn)生向球心的附加壓力，因此附加壓力為：表面張力——選學彎曲表面上的飽和蒸汽壓——開爾文公式這就是Kelvin公式，式中r為密度，M為摩爾質(zhì)量。為了表示附加壓力的方向，規(guī)定：+適用于凸液面，-適用于凹液面-------開爾方程結(jié)論：凸液面：其半徑越小，蒸氣壓越大；凹液面：其半徑越小，蒸氣壓越低。表面張力——選學界面化學與其他學科的聯(lián)系表面化學生命科學（生物膜及膜模擬化學）能源科學（三次采油、煤的液化、化學電源）材料科學（超細材料、材料的表面改型）信息科學（LB膜，微電子器件）界面化學的發(fā)展和現(xiàn)狀1805T.Young提出界面張力概念1806P.S.Laplase表面張力與曲率半徑關系1878Gibbs表面吸附方程1916Langmuir固體吸附等溫方程式補充表面與界面化學雖是物理化學的傳統(tǒng)研究領域，但由于電子能譜、掃描隧道顯微鏡等新的實驗技術(shù)的出現(xiàn)，使得表面、界面效應及粒子尺寸效應的知識