《物理化學(xué)課件：第十章 界面現(xiàn)象》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《物理化學(xué)課件：第十章 界面現(xiàn)象（62頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、Interface Phenomena第十章第十章 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象界面：界面：所有兩相的接觸面。所有兩相的接觸面。聚集態(tài)聚集態(tài)氣液固氣液固氣氣液界面液界面液液液界面液界面固固液界面液界面固固氣界面氣界面固固固界面固界面界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象界面類型與界面現(xiàn)象：界面類型與界面現(xiàn)象：上一頁(yè)下一頁(yè)節(jié)首相相 相相 h上一頁(yè)下一頁(yè)節(jié)首 h相相 相相 相相 相相相相界面界面相相界面特征：幾個(gè)界面特征：幾個(gè)分子厚、結(jié)構(gòu)和分子厚、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)與兩側(cè)體相性質(zhì)與兩側(cè)體相均不同均不同 兩相間的界面并非幾何平面，而兩相間的界面并非幾何平面，而是具有一定厚度的界面層界面相是具有一定厚度的界面層界面相體體相相體體相相界面特征界

2、面特征界面與表面界面與表面表面：表面：（1）液、固體與真空的界面（理想狀態(tài)，不液、固體與真空的界面（理想狀態(tài)，不 現(xiàn)實(shí)）現(xiàn)實(shí)）（2）液、固體與其飽和蒸汽的界面（不多見(jiàn)）液、固體與其飽和蒸汽的界面（不多見(jiàn)）（3）液、固體與其空氣的界面（常見(jiàn)）液、固體與其空氣的界面（常見(jiàn)）當(dāng)不致發(fā)生混淆時(shí)，直接將界面稱為表面。當(dāng)不致發(fā)生混淆時(shí)，直接將界面稱為表面。如固體表面、液體表面；如固體表面、液體表面；當(dāng)容易發(fā)生混淆時(shí)，應(yīng)稱為界面。當(dāng)容易發(fā)生混淆時(shí)，應(yīng)稱為界面。如乙醇水溶液界面、水水銀界面。如乙醇水溶液界面、水水銀界面。界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象n由于系統(tǒng)界面增加對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)產(chǎn)生影響而呈現(xiàn)由于系統(tǒng)界面增加對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)產(chǎn)生影

3、響而呈現(xiàn)出的特殊現(xiàn)象。出的特殊現(xiàn)象。例：體積為例：體積為1cm3的球型小水滴的球型小水滴相差相差106倍倍分散分散(直徑為直徑為10nm的的正方型小液滴正方型小液滴)1018倍倍 與一般系統(tǒng)相比，小顆粒的分散系統(tǒng)有很大的表與一般系統(tǒng)相比，小顆粒的分散系統(tǒng)有很大的表面積，它對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)的影響絕對(duì)不可忽略！面積，它對(duì)系統(tǒng)性質(zhì)的影響絕對(duì)不可忽略！表面積表面積：3.1416cm2表面積表面積：314.16m2 通常，系統(tǒng)的分散程度越大，對(duì)系統(tǒng)的影響越顯著。通常，系統(tǒng)的分散程度越大，對(duì)系統(tǒng)的影響越顯著。如何衡量系統(tǒng)的分散程度？如何衡量系統(tǒng)的分散程度？比表面積比表面積比表面積是衡量系統(tǒng)分散度的物理量。比表面

4、積是衡量系統(tǒng)分散度的物理量。mAass/定義：定義：比表面積比表面積 sa表面積表面積 sA物質(zhì)質(zhì)量物質(zhì)質(zhì)量 m例如：硅膠，比表面積可達(dá)到例如：硅膠，比表面積可達(dá)到300700M2g1；活性炭，比表面積可達(dá)到活性炭，比表面積可達(dá)到10002000M2g1；1.汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸形。汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸形。2.水在光滑的玻璃上完全鋪展，在玻璃管中呈凹形。水在光滑的玻璃上完全鋪展，在玻璃管中呈凹形。3.露珠在荷葉、草葉上呈球形。露珠在荷葉、草葉上呈球形。4.液體的過(guò)熱、過(guò)冷，溶液的過(guò)飽和。液體的過(guò)熱、過(guò)冷，溶液的過(guò)飽和。產(chǎn)生表面（界面）現(xiàn)象的原因是什么？產(chǎn)生表

5、面（界面）現(xiàn)象的原因是什么？自然界中的表面現(xiàn)象舉例自然界中的表面現(xiàn)象舉例 在恒溫恒壓下在恒溫恒壓下,可逆可逆地增加系統(tǒng)的表面積地增加系統(tǒng)的表面積dAs,則環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所做的功正則環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所做的功正比于表面積的增量比于表面積的增量W=dAs1、表面張力、表面功及比表面、表面張力、表面功及比表面Gibbs函數(shù)函數(shù)10.1表面張力pTsAG,比表面吉布斯函數(shù)比表面吉布斯函數(shù) 表面層分子受力與體相不同表面層分子受力與體相不同比比表表面面吉吉布布斯斯函函數(shù)數(shù))1(（2）表面張）表面張力力無(wú)摩擦、可自由活動(dòng)無(wú)摩擦、可自由活動(dòng)肥皂膜肥皂膜Fldx現(xiàn)象現(xiàn)象：加大外力加大外力F，膜面積增大，且，膜面積增大，且F

6、與長(zhǎng)度與長(zhǎng)度 l 成正比。成正比。結(jié)論結(jié)論：若撤去外力：若撤去外力F，皂膜自動(dòng)收縮；即液體表面有自，皂膜自動(dòng)收縮；即液體表面有自動(dòng)收縮的趨勢(shì)。動(dòng)收縮的趨勢(shì)。產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因：液體表面處處存在著一種使液面緊張的力（：液體表面處處存在著一種使液面緊張的力（緊縮力）。緊縮力）。相同體積的幾何形狀中，球形的表面積最小。相同體積的幾何形狀中，球形的表面積最小。一定量的一定量的液體自其他形狀變?yōu)榍蛐螘r(shí)，就會(huì)伴隨面積的縮小液體自其他形狀變?yōu)榍蛐螘r(shí)，就會(huì)伴隨面積的縮小定義定義：沿著液面垂直作用于單位長(zhǎng)度上的緊縮力：沿著液面垂直作用于單位長(zhǎng)度上的緊縮力表面張力表面張力：F=2 2l l =F/2 2l l 的的

7、方向方向：平面，與液面平行：平面，與液面平行；彎曲液面，應(yīng)與液面相切彎曲液面，應(yīng)與液面相切。恒溫恒壓下增加皂膜面積恒溫恒壓下增加皂膜面積dA時(shí)，力時(shí)，力F需對(duì)體系需對(duì)體系所作的最小功（可逆非體積功）所作的最小功（可逆非體積功）：Fdxwr srdA/w ldx 2 sdA dG pTsAG,/NpTsAG,dAdwr lF2 Fldx定義表面吉布斯函數(shù)：定義表面吉布斯函數(shù)：G(表面表面)=A 皂膜在恒皂膜在恒T、p下收縮時(shí)，即下收縮時(shí)，即T、p、N恒定時(shí)，恒定時(shí)，可知自發(fā)降低表面吉布斯函數(shù)可知自發(fā)降低表面吉布斯函數(shù) 有兩種途徑有兩種途徑dT、pG (離子鍵離子鍵)(極性鍵極性鍵)(非極性鍵非極

8、性鍵)3.界面張力的影響因素界面張力的影響因素與接觸相的性質(zhì)有關(guān)與接觸相的性質(zhì)有關(guān)例：例：表表面面張張力力的的相相對(duì)對(duì)大大小小比比較較相相同同條條件件下下下下述述各各）（水水）（乙乙醇醇）gH （水水乙乙醇醇）（水水乙乙醚醚）（水水水水蒸蒸氣氣）T氣相中分子密度降氣相中分子密度降低低 液相中分子距離液相中分子距離（有例外）（有例外）溫度的影響溫度的影響 極限情況：極限情況：TTc時(shí)，時(shí)，0 壓力的影響。壓力的影響。Pa表面分子受力不對(duì)稱的程度表面分子受力不對(duì)稱的程度 b氣體分子可被表面吸附，改變氣體分子可被表面吸附，改變,c氣體分子溶于液相氣體分子溶于液相 1atmH2O=72.8 mN/m1

9、0atmH2O=71.8 mN/m一般：一般：p10atm,1mN/m。eg:10.2彎曲液面的附加壓力及其后果彎曲液面的附加壓力及其后果1.彎曲液面的附加壓力彎曲液面的附加壓力Laplace方程方程plplpgpgpplpgppl附加壓力附加壓力p=p內(nèi)內(nèi)p外外（1）Laplace方程方程dAdVp drr4dVr34V23 公公式式Laplacer2p 對(duì)球型對(duì)球型液滴：液滴：毛細(xì)管毛細(xì)管r做功使液滴半徑增大做功使液滴半徑增大dr,則表面積增加則表面積增加dA，體積增加，體積增加dV。rdr8dAr4A2 公公式式Laplacer2p 說(shuō)明：說(shuō)明：該形式的該形式的Laplace公式適用于球

10、形液面。公式適用于球形液面。曲面內(nèi)（凹）的壓力大于曲面外（凸）的壓力曲面內(nèi)（凹）的壓力大于曲面外（凸）的壓力，p0。r 越小，越小，p 越大；越大；r 越大，越大，p 越小。越小。對(duì)平液面：對(duì)平液面：r，p0，（并不是，（并不是=0）p永遠(yuǎn)指向曲率半徑中心。永遠(yuǎn)指向曲率半徑中心。r2pppgl r2ppplg )()(,oglligoippppppp 小液滴小液滴液體中的氣泡液體中的氣泡肥皂泡肥皂泡rrr 422 分析分析：毛細(xì)管連通的大小不等的氣泡毛細(xì)管連通的大小不等的氣泡 p加熱加熱p加熱加熱 兩塊用水潤(rùn)濕的玻璃板重疊后很難扮開(kāi)兩塊用水潤(rùn)濕的玻璃板重疊后很難扮開(kāi)分析分析：rrl hplpg

11、 （2）.毛細(xì)現(xiàn)象：毛細(xì)現(xiàn)象：當(dāng)潤(rùn)濕角當(dāng)潤(rùn)濕角=0時(shí)，時(shí)，r曲面曲面=r毛細(xì)管毛細(xì)管=r rppplg2 由流體靜力學(xué)由流體靜力學(xué)：ghpplg 00gr2h 00gr2h cos/rrcosrr,90ll0時(shí)時(shí)grcos2hl 0grcos2h,90l0 時(shí)時(shí).毛細(xì)管中液面下降毛細(xì)管中液面下降0 例例 當(dāng)玻璃管插入汞中或水中：當(dāng)玻璃管插入汞中或水中：汞 水酒精燈的原理酒精燈的原理制造永動(dòng)機(jī)制造永動(dòng)機(jī)2.微小液滴的飽和蒸汽壓微小液滴的飽和蒸汽壓kelven公式公式足夠長(zhǎng)時(shí)間足夠長(zhǎng)時(shí)間 大大水水滴滴小小水水滴滴pp且且p*反比于曲率半徑反比于曲率半徑原因：原因：1mol液體液體 1mol小液滴小

12、液滴(p,平面平面)（p+p,r）恒恒T (1)G1 途徑途徑a (3)G3 1mol飽和蒸汽飽和蒸汽 1mol飽和蒸汽飽和蒸汽 （p）(pr)(2)G2=?途徑途徑bGb=?過(guò)程恒溫恒壓可逆過(guò)程恒溫恒壓可逆 相變相變 G1=0 理想氣體恒溫變壓理想氣體恒溫變壓)ppln(RTGr2 可逆相變：可逆相變：G3=0)1.(ln321ppRTGGGGra 對(duì)途徑對(duì)途徑b：p由表面張力由表面張力產(chǎn)生產(chǎn)生當(dāng)壓力變化不大時(shí)當(dāng)壓力變化不大時(shí)Vm(l)近似認(rèn)為常數(shù)近似認(rèn)為常數(shù)Vm(l)=m/rPPPPPmmbdp)l(Vdp)l(VG(2)r2)l(Vm rm2 1mol液體液體 1mol小液小液滴滴(p,

13、平面平面)（p+p,r）途徑bGb=?)1.(pplnRTGGGGr321a Vm(l)p聯(lián)立（1）（2）：公式公式KelvinrRTMppr 2lnkelven公式公式討論討論公公式式KelvinrRTMppr 2ln （1）對(duì)純液體，當(dāng)溫度一定，）對(duì)純液體，當(dāng)溫度一定，pr=f(r),且且r,pr 。pp0ppln,0rrr 氣泡pppprrr0ln,0（2）凸液面：）凸液面：凹液面：凹液面：（3）毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象 a.硅膠為什么能起干燥作用？硅膠為什么能起干燥作用？b.清晨草莖中之水從何而來(lái)？清晨草莖中之水從何而來(lái)？（4）關(guān)于前例的解釋）關(guān)于前例的解釋(1)過(guò)飽和蒸氣和過(guò)熱液

14、體。過(guò)飽和蒸氣和過(guò)熱液體。定義：定義：在一定壓力下，溫度降到在一定壓力下，溫度降到露點(diǎn)以下露點(diǎn)以下還不凝結(jié)還不凝結(jié)為液體的蒸氣稱為為液體的蒸氣稱為過(guò)飽和蒸氣過(guò)飽和蒸氣。在一定壓力下，在一定壓力下，超過(guò)正常沸點(diǎn)超過(guò)正常沸點(diǎn)還不沸騰的液體還不沸騰的液體稱為稱為過(guò)熱液體過(guò)熱液體。Tp*l g露點(diǎn)露點(diǎn)：T小小 T正常正常小液滴氣小液滴氣液平衡線液平衡線正常氣液平衡線正常氣液平衡線3.亞穩(wěn)定狀態(tài)和新相的生成亞穩(wěn)定狀態(tài)和新相的生成pi=p靜靜+p大氣壓大氣壓+p液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡所需的溫度液體內(nèi)部產(chǎn)生氣泡所需的溫度TiT正常正常，產(chǎn)生暴沸。，產(chǎn)生暴沸。ex:實(shí)驗(yàn)中加熱為何加沸石，加晶種？鋁壺底為何做成波紋狀

15、實(shí)驗(yàn)中加熱為何加沸石，加晶種？鋁壺底為何做成波紋狀？p大氣壓大氣壓 靜液壓靜液壓p靜靜 pi(2)kelwin公式對(duì)固體也適用。公式對(duì)固體也適用。p*飽飽和和蒸蒸氣氣壓壓T熔點(diǎn)熔點(diǎn) lT小小 T大大三相平衡點(diǎn)三相平衡點(diǎn)小顆粒小顆粒 sg大 顆大 顆粒粒（3）分散度對(duì)熔點(diǎn)的影響和過(guò)冷現(xiàn)象）分散度對(duì)熔點(diǎn)的影響和過(guò)冷現(xiàn)象 一定壓力下，一定壓力下，低于低于正常熔點(diǎn)還不凝固的液體稱為正常熔點(diǎn)還不凝固的液體稱為過(guò)冷過(guò)冷液體。液體。（4）分散度對(duì)溶解度的影響及過(guò)飽和現(xiàn)象。）分散度對(duì)溶解度的影響及過(guò)飽和現(xiàn)象。綜上所述，由于小顆粒物質(zhì)的表面特殊性，造成新相綜上所述，由于小顆粒物質(zhì)的表面特殊性，造成新相難以生成，

16、從而形成四種不穩(wěn)定狀態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）。難以生成，從而形成四種不穩(wěn)定狀態(tài)（亞穩(wěn)態(tài)）。在一定壓力下，溶液濃度已超過(guò)飽和液體，但仍未析出在一定壓力下，溶液濃度已超過(guò)飽和液體，但仍未析出晶體的溶液晶體的溶液 稱為過(guò)飽和溶液。稱為過(guò)飽和溶液。小晶體為凸面小晶體為凸面,prp（蒸氣壓為氣液平衡時(shí)的壓力）（蒸氣壓為氣液平衡時(shí)的壓力）表明它從固相中逸出的傾向大，它的濃度大表明它從固相中逸出的傾向大，它的濃度大，它的溶解度，它的溶解度大，造成過(guò)飽和現(xiàn)象。大，造成過(guò)飽和現(xiàn)象。10.3 固體表面固體表面 固體或液體固體或液體表面的特征表面的特征：本節(jié)重點(diǎn)討論固體表面的吸附。本節(jié)重點(diǎn)討論固體表面的吸附。固體表面固體表面吸

17、附劑吸附劑被吸附的物質(zhì)被吸附的物質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì) 表面層的分子受力不平衡，存在過(guò)剩的不飽和力場(chǎng)，具表面層的分子受力不平衡，存在過(guò)剩的不飽和力場(chǎng)，具有自發(fā)吸附其它物質(zhì)的能力有自發(fā)吸附其它物質(zhì)的能力。在恒溫恒壓下，吸附使表面能下降在恒溫恒壓下，吸附使表面能下降，0 G因此，因此，吸附是自發(fā)過(guò)程吸附是自發(fā)過(guò)程。吸附類型：按吸附時(shí)作用力的性質(zhì)分為物吸附類型：按吸附時(shí)作用力的性質(zhì)分為物理吸附和化學(xué)吸附理吸附和化學(xué)吸附1.物理吸附與化學(xué)吸附物理吸附與化學(xué)吸附 物理吸附物理吸附 化學(xué)吸附化學(xué)吸附吸附作用力吸附作用力范德華力范德華力化學(xué)鍵力（多為共價(jià)鍵）化學(xué)鍵力（多為共價(jià)鍵）吸附層吸附層單層或多層單層或多層單層

18、單層吸附熱吸附熱H0，氣體凝結(jié)熱氣體凝結(jié)熱H0，化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)熱，熱，吸附選擇性吸附選擇性無(wú)無(wú)有有吸附可逆性吸附可逆性可逆可逆不可逆不可逆吸附速率吸附速率快，易達(dá)平衡快，易達(dá)平衡慢，不易達(dá)平衡慢，不易達(dá)平衡溫度溫度低溫（低溫（Tb）高溫（高溫（Tb）（1）基本術(shù)語(yǔ)：基本術(shù)語(yǔ)：吸附量（吸附量（）：當(dāng)吸附平衡時(shí)，每克吸附劑吸附）：當(dāng)吸附平衡時(shí)，每克吸附劑吸附的吸的吸 附質(zhì)：附質(zhì)：mnna mSTPVVa)(),(PTf 且：且：方程有三種形式：方程有三種形式：T一定，一定，=f（p）吸附吸附 等溫線等溫線（常用）（常用）p一定，一定，=f（T）吸附吸附等壓線等壓線 一定，一定，p=f（T）吸附

19、吸附等量線等量線2.等溫吸附等溫吸附 p達(dá)平衡時(shí)的吸附壓力；達(dá)平衡時(shí)的吸附壓力；P0該溫度下的吸附氣體的飽和蒸氣壓該溫度下的吸附氣體的飽和蒸氣壓 p/p*V10V1p/p*0Vp/p*101Vp/p*01p/p*V0 注：注：?jiǎn)螌游?；：?jiǎn)螌游?；、：平面上的多分子層吸附；：平面上的多分子層吸附；、：有毛?xì)凝結(jié)時(shí)的多層吸附：有毛細(xì)凝結(jié)時(shí)的多層吸附 （2）.吸附等溫線吸附等溫線3.吸附經(jīng)驗(yàn)式吸附經(jīng)驗(yàn)式 對(duì)類型對(duì)類型I，F(xiàn)reundlich(弗羅因德利希弗羅因德利希)提出等溫吸提出等溫吸附經(jīng)驗(yàn)式：附經(jīng)驗(yàn)式：nakpV K、n為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。一般：一般：0n1，適用于中壓范圍。，適用于中壓范

20、圍。（1）理論的四個(gè)假設(shè)：）理論的四個(gè)假設(shè)：、氣體在固體表面上單分子層吸附；、氣體在固體表面上單分子層吸附；、固體表面均勻（吸附熱為常數(shù)，與、固體表面均勻（吸附熱為常數(shù)，與無(wú)關(guān)）；無(wú)關(guān)）；、相鄰的吸附分子間無(wú)作用力；、相鄰的吸附分子間無(wú)作用力；、吸附和脫附呈動(dòng)態(tài)平衡。、吸附和脫附呈動(dòng)態(tài)平衡。=以被吸附質(zhì)覆蓋的表面積以被吸附質(zhì)覆蓋的表面積總表面積總表面積（2）等溫式的導(dǎo)出）等溫式的導(dǎo)出：覆蓋率覆蓋率p較低時(shí)，較低時(shí)，p,;p足夠高時(shí)，足夠高時(shí)，1。v脫脫=k吸吸N N:總的具有吸附能力的晶格位置數(shù)總的具有吸附能力的晶格位置數(shù) v吸吸=k吸吸(1-)pN4.單分子層吸附理論：?jiǎn)畏肿訉游嚼碚摚簂a

21、ngmuir（蘭格繆爾）吸附等溫式（蘭格繆爾）吸附等溫式=(k吸/k脫)p 1+(k吸/k脫)p b p 1+b p 公式：公式：A(g)+M(表面表面)AM k1 k2此即此即Langmuir（蘭格繆爾）吸附等溫式（蘭格繆爾）吸附等溫式：式中式中:b 吸附系數(shù)或吸附平衡常數(shù)吸附系數(shù)或吸附平衡常數(shù)，與吸附劑、吸附質(zhì)、，與吸附劑、吸附質(zhì)、T有關(guān)。有關(guān)。b,吸附能力吸附能力。動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：動(dòng)態(tài)平衡時(shí)：v吸吸=v脫脫 k吸吸(1-)pN=k吸吸N 討論：討論：（1）bpbpVVama1=Va/Vam pbVVVamama1111 由截距可求飽和吸附量由截距可求飽和吸附量Vam。mamasLaVVa 且

22、且：積。積。吸附質(zhì)分子的截面吸附質(zhì)分子的截面；吸附劑的比表面積吸附劑的比表面積式中：式中：msaa 任任知知其其一一，可可求求其其二二。與與msaa （2）當(dāng)當(dāng)p很低或吸附很弱（很低或吸附很弱（b很?。r(shí)，很?。r(shí)，bp1,Va=Vam,Va與與p無(wú)關(guān)。無(wú)關(guān)。6.吸附熱力學(xué)吸附熱力學(xué)5.BET公式（不講）公式（不講）吸附是自發(fā)過(guò)程，吸附是自發(fā)過(guò)程，0 GdpVdTSdG aaaa：對(duì)對(duì)吸吸附附相相dpVdTSdG ggg：對(duì)對(duì)氣氣相相g可以導(dǎo)出（與克克方程的導(dǎo)出方法相同）：可以導(dǎo)出（與克克方程的導(dǎo)出方法相同）：2lnRTHTpmadsn CHTTHmadsmads RT Papln 11R P

23、pln 21212積分式：積分式：即吸附放熱。即吸附放熱。所以，吸附熱所以，吸附熱氣體壓力氣體壓力相同吸附量，必需增大相同吸附量，必需增大由于溫度升高，要維持由于溫度升高，要維持,0 madsH 10.4液固界液固界面面本節(jié)討論液固界面上發(fā)生的潤(rùn)濕與吸附現(xiàn)象。本節(jié)討論液固界面上發(fā)生的潤(rùn)濕與吸附現(xiàn)象。潤(rùn)濕潤(rùn)濕固體的氣固界面被液固界面所取代的過(guò)程。固體的氣固界面被液固界面所取代的過(guò)程。1.接觸角與揚(yáng)氏方程接觸角與揚(yáng)氏方程 潤(rùn)濕角（或接觸角）：潤(rùn)濕角（或接觸角）：固液界面的水平線與氣液界面在固液界面的水平線與氣液界面在O點(diǎn)點(diǎn) 的切線之間的切線之間 的的夾角夾角。rl-grs-lrs-grs-lrs-

24、grl-grl-grs-lrs-g coslgslsg 揚(yáng)氏方程揚(yáng)氏方程2.潤(rùn)濕現(xiàn)象潤(rùn)濕現(xiàn)象潤(rùn)濕潤(rùn)濕：固體表面上原來(lái)的氣體被液體取代。接固體表面上原來(lái)的氣體被液體取代。接觸過(guò)程的觸過(guò)程的Gibbs函數(shù)降低，函數(shù)降低，G0。Gibbs函數(shù)降低越多，越易潤(rùn)濕。函數(shù)降低越多，越易潤(rùn)濕。固液液固氣aglgslsawA)(G 沾沾濕濕功功,0wGaa 噴施農(nóng)藥時(shí)是否有效地附著于葉片上，自動(dòng)鋪展噴施農(nóng)藥時(shí)是否有效地附著于葉片上，自動(dòng)鋪展?jié)櫇穹诸悾赫礉?、浸濕、鋪展。?rùn)濕分類：沾濕、浸濕、鋪展。（1）沾濕（）沾濕（ahhensional wetting）（2）浸濕或浸漬潤(rùn)濕（）浸濕或浸漬潤(rùn)濕（immersio

25、nal wetting）0 iiwGigslsiwG氣固液液固浸濕功浸濕功（3）鋪展）鋪展or完全潤(rùn)濕（完全潤(rùn)濕（spreading wetting）gsgllssG gllsgssG 0 固固液液氣自動(dòng)鋪展自動(dòng)鋪展鋪展系數(shù)：鋪展系數(shù)：討論：討論：)1(cos glglgslsaG cosglgslsiG )1(cos glgsgllssG沾濕過(guò)程沾濕過(guò)程：浸浸濕過(guò)程：濕過(guò)程：鋪展過(guò)程：鋪展過(guò)程：將揚(yáng)氏方程代入各將揚(yáng)氏方程代入各 Gi表達(dá)式中可得：表達(dá)式中可得：沾濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。沾濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。時(shí)，時(shí)，oaG1800 侵濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。侵濕過(guò)程自發(fā)進(jìn)行。時(shí)，時(shí)，oiG900 鋪展過(guò)程自發(fā)進(jìn)行

26、。鋪展過(guò)程自發(fā)進(jìn)行?；虿淮嬖诨虿淮嬖跁r(shí)，時(shí)，00 sG注意：注意：1800(0)1(故故揚(yáng)揚(yáng)氏氏方方程程的的條條件件：成成立立。不不存存在在），揚(yáng)揚(yáng)氏氏方方程程不不不潤(rùn)濕；不潤(rùn)濕；潤(rùn)濕；潤(rùn)濕；,90,90)2(oo 3.固體自溶液中的吸附固體自溶液中的吸附對(duì)稀溶液中的單分子層吸附，可用下式進(jìn)行計(jì)算：對(duì)稀溶液中的單分子層吸附，可用下式進(jìn)行計(jì)算：弗弗羅羅因因德德利利希希等等溫溫式式）()1(nakcn 朗朗格格繆繆爾爾等等溫溫式式）(bc1bcn)2(am an吸附量。吸附量。溶液濃度；溶液濃度；經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；經(jīng)驗(yàn)常數(shù)；an,cnk飽飽和和吸吸附附量量。吸吸附附系系數(shù)數(shù)；amn b 10.5溶液表面溶

27、液表面恒溫恒壓下，恒溫恒壓下，dT、PG=d(rA)=Ad +dA當(dāng)當(dāng)dA=0時(shí)，時(shí)，dT、PG=Ad 0 可自發(fā)進(jìn)行（固體、液體）可自發(fā)進(jìn)行（固體、液體）c 、表面惰性物質(zhì)、表面惰性物質(zhì)：無(wú)機(jī)鹽（：無(wú)機(jī)鹽（NaCl）、無(wú)機(jī)酸）、無(wú)機(jī)酸(H2SO4)、無(wú)機(jī)、無(wú)機(jī)堿堿(KOH)等等。、醇、酸、醛、酯、酮、醇、酸、醛、酯、酮、醚、醚等極性有機(jī)物等極性有機(jī)物。、8mol.dm-3以下的有機(jī)酸、以下的有機(jī)酸、有機(jī)胺鹽、磺酸鹽、苯酸鹽。習(xí)有機(jī)胺鹽、磺酸鹽、苯酸鹽。習(xí)慣稱為慣稱為表面活性物質(zhì)或表面活性表面活性物質(zhì)或表面活性劑劑。1.溶液表面的吸附現(xiàn)象溶液表面的吸附現(xiàn)象負(fù)吸附；負(fù)吸附；、正吸附。正吸附。dc

28、dRTc 在單位面積的在單位面積的表面層表面層中所含中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量溶質(zhì)的物質(zhì)的量與同量溶劑與同量溶劑在在本體本體中所中所 含含溶質(zhì)的物質(zhì)的量溶質(zhì)的物質(zhì)的量的差值，稱溶質(zhì)的表面吸附的差值，稱溶質(zhì)的表面吸附量或表面過(guò)剩。量或表面過(guò)剩。2.表面過(guò)剩與吉布斯吸附等溫式表面過(guò)剩與吉布斯吸附等溫式表面過(guò)剩與吸附量表面過(guò)剩與吸附量：吉布斯吸附等溫式：吉布斯吸附等溫式：稀溶液稀溶液c為溶液本體相濃度；為溶液本體相濃度；濃溶液濃溶液c用活度用活度a表示。表示。討論討論 當(dāng)當(dāng)T一定時(shí)，一定時(shí)，d/dc的正負(fù)決定了吸附類型。的正負(fù)決定了吸附類型。d /dc0，0，負(fù)吸附，表面惰性物質(zhì)，負(fù)吸附，表面惰性物質(zhì)，類

29、曲線；類曲線；d /dc0，0，正吸附，表面活性物質(zhì)，正吸附，表面活性物質(zhì)，、類曲線；類曲線；d /dc=0，=0，不再吸附，不再吸附，類曲線；類曲線；求求=？（？（=f（c）d/dc）dcdRTc (1)定義：能顯著降低液體的表面張力的一類物質(zhì)。定義：能顯著降低液體的表面張力的一類物質(zhì)。親水的極性集團(tuán)親水的極性集團(tuán)親油的長(zhǎng)鏈非極性基團(tuán)親油的長(zhǎng)鏈非極性基團(tuán)R(2)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：(3)降低液體的表面張力的原因在吸附層的定向降低液體的表面張力的原因在吸附層的定向排列排列3.表面活性劑表面活性劑(a)極稀溶液極稀溶液 (b)較低濃度較低濃度 (c)吸附趨于飽和吸附趨于飽和吸附量吸附量 與濃度的關(guān)系與濃度

30、的關(guān)系 ckckc1應(yīng)用：由應(yīng)用：由求每個(gè)被吸附的表面活性物質(zhì)分子的橫截面求每個(gè)被吸附的表面活性物質(zhì)分子的橫截面As=1/(L)(L為阿伏加德羅常數(shù)為阿伏加德羅常數(shù))（4）臨界膠束濃度）臨界膠束濃度cmc.離子型：離子型：表面活性劑表面活性劑 非離子型：聚乙二醇類：聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯非離子型：聚乙二醇類：聚氧乙烯醚、聚氧乙烯酯陰離子型：如肥皂陰離子型：如肥皂RCOONa陽(yáng)離子型陽(yáng)離子型:胺鹽胺鹽兩性型：氨基酸型兩性型：氨基酸型R +RR+（5）分類：分類：3.表面活性劑表面活性劑4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（1）陰離子表面活性劑）陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉（十二烷基苯磺酸鈉（LA

31、S)：R12phSO3Na 去污力強(qiáng)，常用作洗滌劑、乳化劑去污力強(qiáng)，常用作洗滌劑、乳化劑 但刺激性較強(qiáng)，不易降解但刺激性較強(qiáng)，不易降解十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉鈉（十二烷基聚氧乙烯醚硫酸鈉鈉（AES)：R12（C2H4O）nSO4Na 去污力強(qiáng)，常用作洗滌劑、乳化劑去污力強(qiáng)，常用作洗滌劑、乳化劑 刺激性較刺激性較LAS弱，較易降解弱，較易降解4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（2）陽(yáng)離子表面活性劑）陽(yáng)離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（十六烷基三甲基溴化銨（1631)：R16N（CH3）4Br 起泡力、起泡力、去污力差去污力差 但其水溶液具有很強(qiáng)的殺菌能力，常用作消毒、但其水溶液具有很強(qiáng)的殺菌能力

32、，常用作消毒、滅菌劑；滅菌劑；吸附在固體表面的能力強(qiáng)。常用作礦物浮選劑、吸附在固體表面的能力強(qiáng)。常用作礦物浮選劑、植物柔軟劑、抗靜電劑，顏料分散劑等植物柔軟劑、抗靜電劑，顏料分散劑等 刺激性較強(qiáng)，價(jià)格較陰離子表面活性劑高刺激性較強(qiáng)，價(jià)格較陰離子表面活性劑高4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（3）非離子表面活性劑）非離子表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯醚（脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO或或OP系列系列)：RO（C2H4O）n H 性能良好的乳化劑、潤(rùn)濕劑性能良好的乳化劑、潤(rùn)濕劑烷基酚聚氧乙烯醚（烷基酚聚氧乙烯醚（TX系列系列)：R12ph（C2H4O）nH 性能穩(wěn)定，用途同性能穩(wěn)定，用途同AEO，但不易降解，毒

33、性較大但不易降解，毒性較大4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（3）非離子表面活性劑）非離子表面活性劑聚氧乙烯烷醇酰胺（聚氧乙烯烷醇酰胺（6501)：RCONH（C2H4O）n H 穩(wěn)定性好，與陰離子表面活性劑復(fù)合穩(wěn)定性好，與陰離子表面活性劑復(fù)合具有良好的起泡性、去污性具有良好的起泡性、去污性 常用作穩(wěn)泡劑、乳化劑、防銹劑常用作穩(wěn)泡劑、乳化劑、防銹劑4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（3）非離子表面活性劑）非離子表面活性劑Span系列：系列：Span20、Span40、Span60、Span80毒性低，油溶性乳化劑（食品）毒性低，油溶性乳化劑（食品）TUWEEN系列：系列：TW20、TW40、TW60、TW80毒性低，水溶性乳化劑（食品）毒性低，水溶性乳化劑（食品）4.表面活性劑簡(jiǎn)介表面活性劑簡(jiǎn)介（4）兩性表面活性劑）兩性表面活性劑K12：具有較強(qiáng)的去污力、柔軟性能和抗靜電性具有較強(qiáng)的去污力、柔軟性能和抗靜電性能，刺激性較陰離子表面活性劑弱。能，刺激性較陰離子表面活性劑弱。常用于中高檔洗發(fā)水、洗面奶、嬰兒洗滌常用于中高檔洗發(fā)水、洗面奶、嬰兒洗滌用品。用品。