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(xué)基礎(chǔ)》化妝品專業(yè)基礎(chǔ)課主講鐘巖亮考試考核平時(shí)成績：考勤+課堂表現(xiàn)

線上考核、互動(dòng)、評(píng)價(jià)：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(xué)習(xí)目標(biāo)：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(xué)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(jià)鍵)>σ(非極性共價(jià)鍵)同一種物質(zhì)與不同性質(zhì)的其它物質(zhì)接觸時(shí)，表面層中分子所處力場則不同，導(dǎo)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(yàn)常數(shù)。非極性非締合的有機(jī)液體與T有如下線性經(jīng)驗(yàn)關(guān)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(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明：純液體表面張力在溫度升高時(shí)會(huì)隨之下降表面張力與溫度呈線性下降的關(guān)系只是在一定溫度范圍內(nèi)的近似關(guān)系。表面張力隨著溫度升高而下降這是符合實(shí)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(guān)系，這是應(yīng)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?yàn)?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(shí)，有(/T)A,p,n0。但因?yàn)閴毫υ黾?，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?yàn)閴毫υ黾?，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(xué)鍵能的大小，一般化學(xué)鍵越強(qiáng)，表面張力越大。(金屬鍵)>(離子鍵)>(極性共價(jià)鍵)>(非極性共價(jià)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(xì)管現(xiàn)象表面張力——選學(xué)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(gè)環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點(diǎn)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(shè)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(gè)球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的合力。所有的點(diǎn)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(xué)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(gè)球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的合力。所有的點(diǎn)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(xué)彎曲表面下的附加壓力1805年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式：楊-拉普拉斯公式特殊式（對球面）：根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負(fù)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(gè)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(xué)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(xué)界面化學(xué)與其他學(xué)科的聯(lián)系表面化學(xué)生命科學(xué)（生物膜及膜模擬化學(xué)）能源科學(xué)（三次采油、煤的液化、化學(xué)電源）材料科學(xué)（超細(xì)材料、材料的表面改型）信息科學(xué)（LB膜，微電子器件）界面化學(xué)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(guān)系1878Gibbs表面吸附方程1916Langmuir固體吸附等溫方程式補(bǔ)充表面與界面化學(xué)雖是物理化學(xué)的傳統(tǒng)研究領(lǐng)域，但由于電子能譜、掃描隧道顯微鏡等新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)的出現(xiàn)，使得表面、界面效應(yīng)及粒子尺寸效應(yīng)的知識(shí)