ch10.5物理化學(xué)溶液表面

§10.5

溶液表面溶液的表面吸附現(xiàn)象吉布斯吸附等溫公式表面活性物質(zhì)P492一.溶液的表面吸附現(xiàn)象

1、溶液的表面吸附：溶質(zhì)在溶液表面層（或表面相）中的濃度與在溶液本體（或體相）中濃度不同的現(xiàn)象。2、為什么會(huì)發(fā)生溶液的表面吸附呢？

對(duì)于溶液來說，其表面張力與表面層的組成密切相關(guān)，因此還可以通過自動(dòng)調(diào)節(jié)溶質(zhì)在表面層中的濃度來改變其表面張力γl，從而促使表面吉布斯函數(shù)降低。

3、幾種不同的溶液的表面吸附

實(shí)驗(yàn)表明，在同一種溶劑中加入不同的溶質(zhì)，其表面張力隨濃度的變化情況不同，因而表面層的吸附情況有所不同。我們以水為溶劑進(jìn)行討論。加入物質(zhì)ⅠⅡⅢ無機(jī)鹽、堿、酸低級(jí)醇、酸、酮、酯等有機(jī)物表面活性物質(zhì)（表面活性劑）實(shí)驗(yàn)表明c↗

γ↗

Gs↗或dγ/dc>0c↗γ↘

Gs

↘或dγ/dc<0c↗γ↘↘Gs↘↘或dγ/dc<<0表面層變化趨勢(shì)為使表面吉布斯函數(shù)降低，溶質(zhì)會(huì)自動(dòng)離開溶液表面進(jìn)入溶液內(nèi)部為使表面吉布斯函數(shù)降低，溶質(zhì)會(huì)自動(dòng)富集在溶液表面層為使表面吉布斯函數(shù)降低，溶質(zhì)會(huì)大量聚集在溶液表面層吸附達(dá)平衡時(shí)*c表<c體c表>c體c表>>c體吸附現(xiàn)象負(fù)吸附**正吸附***

正吸附表面張力與濃度關(guān)系示意圖

我們用圖來表示在水中加入不同類型的溶質(zhì)時(shí)，溶質(zhì)的濃度對(duì)表面張力的影響：

表面惰性物質(zhì)：加入該種物質(zhì)使溶液表面張力升高，稱其為表面惰性物質(zhì)，第Ⅰ類物質(zhì)。

表面活性物質(zhì)：凡是能使溶液表面張力降低的物質(zhì)，皆稱為表面活性物質(zhì)，第Ⅱ、Ⅲ類。但人們習(xí)慣上只把那些溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)或表面活性劑，第Ⅲ類二.吉布斯吸附等溫公式(p493)

對(duì)溶液的表面吸附，吉布斯用熱力學(xué)的方法推導(dǎo)出在一定溫度下溶液的表面吸附量Γ、溶液的濃度、表面張力的變化率三者之間的關(guān)系式：吉布斯吸附等溫式表面活性劑：溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物質(zhì)

(1)定溫下，若在溶劑中加入的溶質(zhì)，使溶液的表面張力減小，即dγ/dc<0，則Γ>0，發(fā)生的是正吸附；

(2)若加入溶質(zhì)dγ/dc=0，Γ=0無吸附作用。

(3)根據(jù)吉布斯吸附公式，通過實(shí)驗(yàn)可測(cè)定溶液的表面吸附量

1）先測(cè)定溶質(zhì)在不同濃度時(shí)溶液的表面張力,作γ-c曲線

2）圖解微分，求各點(diǎn)切線斜率，即為各濃度下的dγ/dc，得一組dγ/dc-c數(shù)據(jù)

3）代入吉布斯吸附公式,得一組Γ-c數(shù)據(jù)，作曲線Γ-c，從曲線上即可求得不同濃度下溶液的表面吸附量ΓΓ

各類表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有一個(gè)共同結(jié)構(gòu)：

分子結(jié)構(gòu)的不對(duì)稱性，一端為親水性的離子或極性基團(tuán)，另一端為親油性的(憎水性)的非極性部分(碳?xì)滏溁蛱辑h(huán))，可用符號(hào)表示為2.表面活性劑的基本性質(zhì)與在水溶液中的聚集狀態(tài)⑴表面活性劑的基本性質(zhì)加入少量即能顯著降低溶液的表面張力。⑵表面活性劑在溶液表面形成定向排列的吸附層三.表面活性物質(zhì)p4971.表面活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)p497

在水溶液中，表面活性物質(zhì)通常以兩種形式出現(xiàn)。一種形式是溶液表面形成定向排列的吸附層，另一種方式是在溶液內(nèi)部疏水基團(tuán)相互靠攏分散在水中形成膠束。⑶表面活性劑在溶液內(nèi)部的膠束及臨界膠束濃度CMC

γ

因此在γ-c

曲線上，轉(zhuǎn)折點(diǎn)的地方既是表面層吸附達(dá)飽和的濃度，又是溶液內(nèi)部形成一定形狀膠束的濃度。我們把此濃度稱為臨界膠束濃度。(a)稀溶液(b)開始形成膠束的溶液(c)大于臨界膠束濃度的溶液表面活性物質(zhì)的分子在溶液本體及表面層中的分布小型膠束球型膠束3.表面活性劑的HLB值及其實(shí)際應(yīng)用

表面活性劑種類繁多，應(yīng)用廣泛，那么對(duì)于指定的使用場(chǎng)合，使用體系，如何選擇最合適的催化劑？還缺乏一定的理論指導(dǎo)。后來有人提出了的HLB概念。

表面活性劑的HLB值——親水親油平衡值(Hydrophile-lipophilebalance)其數(shù)值的大小可表征表面活性物質(zhì)親水性或親油性的大小。以石蠟HLB=0，SDSHLB=40為標(biāo)準(zhǔn)，測(cè)得了各種活性物質(zhì)的HLB值。各種物質(zhì)的HLB值已列表備查。人們可根據(jù)各表面活性物質(zhì)的HLB值大小，大致知道它們的用途。P500有表。習(xí)題：P50610.17人有了知識(shí)，就會(huì)具備各種分析能力，明辨是非的能力。所以我們要勤懇讀書，廣泛閱讀，古人說“書中自有黃金屋?！蓖ㄟ^閱讀科技書籍，我們能豐