《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（77頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第十章第十章 界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象我們身邊的界面現(xiàn)象我們身邊的界面現(xiàn)象雨滴雨滴露珠露珠曙光晚霞曙光晚霞碧海藍(lán)天碧海藍(lán)天我們身邊的界面現(xiàn)象我們身邊的界面現(xiàn)象活性碳粉脫色；活性碳粉脫色；硅膠吸水、塑料防水；硅膠吸水、塑料防水；玻璃毛細(xì)管內(nèi)水面上升、汞面下降；玻璃毛細(xì)管內(nèi)水面上升、汞面下降；牛奶、豆?jié){成乳狀液而穩(wěn)定存在；牛奶、豆?jié){成乳狀液而穩(wěn)定存在；肥皂、洗衣粉起泡去污；肥皂、洗衣粉起泡去污；水過(guò)冷而不結(jié)冰、液體過(guò)熱而不沸騰；水過(guò)冷而不結(jié)冰、液體過(guò)熱而不沸騰；溶液過(guò)飽和而不結(jié)晶；溶液過(guò)飽和而不結(jié)晶；P10.1 界面張力P10.2 附加壓力P10.4 液-固界面P10.5 溶液表面本章要點(diǎn)本章要點(diǎn)P10.

2、3 固體表面GL兩相界面處的分子具有特殊的性質(zhì)比表面積 00mAAVAA總總或A總：體系的總表面積，V：體系的體積m：體系的質(zhì)量分散度與比表面 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。例如，把邊長(zhǎng)為1cm的立方體1cm3逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列于下表：邊長(zhǎng)l/m 立方體數(shù) 比表面Av/（m2/m3）110-2 1 6 102 110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 當(dāng)將邊長(zhǎng)為10-2m的立方體分割成10-9m的小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)了一

3、千萬(wàn)倍。可見(jiàn)達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。對(duì)具有巨大表面積的分散體系，界面分子的特殊性對(duì)體系性質(zhì)的巨大影響不能忽略液體氣體固體氣體表面（surface)液體液體液體固體固體固體界面（interface)界面與表面：是指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū)（界面相），若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。常見(jiàn)的界面有：1.氣-液界面2.氣-固界面3.液-液界面4.液-固界面5.固-固界面 10.1 界面張力界面張力(interface tension)1.界面現(xiàn)象的本質(zhì)界面現(xiàn)象的本質(zhì)對(duì)于單組分體系：同一物質(zhì)在不同相中的密度不

4、同；對(duì)于單組分體系：同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對(duì)于多組分體系：界面層的組成與任一相的組成均不對(duì)于多組分體系：界面層的組成與任一相的組成均不相同。相同。界面層分子受力不均界面層分子受力不均界面層會(huì)顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。液體表面表面分子受到被拉入體相的作用力。這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，并使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過(guò)飽和狀態(tài)等。2 表（界）面張力表（界）面張力 surface(interface)tension(a)(b)由于以線圈為邊界的兩邊表面由于以線圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線圈張力大小相等方向相反，所以線圈成任意形狀可在液

5、膜上移動(dòng)，見(jiàn)成任意形狀可在液膜上移動(dòng)，見(jiàn)(a)圖。圖。如果刺破線圈中央的液膜，線如果刺破線圈中央的液膜，線圈內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立圈內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立即將線圈繃成一個(gè)圓形，見(jiàn)即將線圈繃成一個(gè)圓形，見(jiàn)(b)圖，圖，清楚的顯示出表面張力的存在。清楚的顯示出表面張力的存在。dxlFlF lFlF22 單位：?jiǎn)挝唬篘.m-1 (1)(1)表面張力表面張力（2 2）表面功）表面功SdAdxldxFW 2SdAW 液體表面單位長(zhǎng)度上的收縮力，液體表面單位長(zhǎng)度上的收縮力，不是向內(nèi)的拉力不是向內(nèi)的拉力增加單位表面積所做的非體積功，單位：增加單位表面積所做的非體積功，單位：J.m-2 由于表面層

6、分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dA所需要所需要對(duì)體系作的功，稱為表面功。用公式表示為：對(duì)體系作的功，稱為表面功。用公式表示為：（3 3）表面吉布斯函數(shù)）表面吉布斯函數(shù)dT=0,dp=0dT=0,dp=0時(shí)：時(shí)：SpTrdAdGW ,SpTAG ,表面吉布斯函數(shù)，單位：表面吉布斯函數(shù)，單

7、位：J.m-2 3.影響純物質(zhì)的影響純物質(zhì)的的因素的因素(2)界面張力界面張力與另一相物質(zhì)有關(guān)與另一相物質(zhì)有關(guān) /(N m-1)水-正庚烷 0.0502 苯 0.0350 汞 0.415純液體的表面張力是指與飽和了其本身蒸汽的純液體的表面張力是指與飽和了其本身蒸汽的空氣之間的界面張力空氣之間的界面張力。(1)表面張力與表面張力與物質(zhì)本身的性質(zhì)物質(zhì)本身的性質(zhì)（固體比液體大，（固體比液體大，極性液體比非極性液體大。）極性液體比非極性液體大。）(3)與溫度有關(guān)與溫度有關(guān)對(duì)絕大多數(shù)液體對(duì)絕大多數(shù)液體 T,R-S 方程 )0.6(32TTkVcmTc：臨界溫度：臨界溫度 Vm：液體的摩爾體積：液體的摩爾

8、體積k：經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)非締合的非極性液體：經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，對(duì)非締合的非極性液體 k2.210-7 J K-1（4）壓力：壓力：p,考慮了表面功，熱力學(xué)基本公式中應(yīng)相應(yīng)增加一項(xiàng)，即：4.熱力學(xué)基本公式SSSSAdnPVTSGAdnVpTSAAdnPVSTHAdnVpSTUddddddddddddddddBBBBBBBBBBBB B,)(nVSSAUB,)(nPSSAHB,)(nVTSAFB,)(nPTSAG由此可得:dT=0,dp=0,dndT=0,dp=0,dnB B=0=0時(shí)：時(shí)：SSdAdG ）（iAiiiiiSSSSAdAG0 平衡自發(fā)0dAdAdGSSS SASSSAdAGG-GS 00 10

9、.2 彎曲液面現(xiàn)象彎曲液面現(xiàn)象1 彎曲表面下的附加壓力1.在凸面上2.在凹面上Curved surface phenomena（1）在凸面上：剖面圖 液面上氣相的壓力為pg。研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球面上的環(huán)作為邊界。表面張力在垂直方向上的合力使液體受到一個(gè)向下的附加力。凸液面下液體受到的力為p：外內(nèi)p-pp ppp 大大氣氣壓壓1凸凸面面凹凹面面外外內(nèi)內(nèi)-p-p gpppp 外外內(nèi)內(nèi)1 p gppp-pp 1外外內(nèi)內(nèi)（2）在凹面上：剖面圖 研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球形凹面上的環(huán)作為邊界。產(chǎn)生一個(gè)向上的合力。使液體受到的力為p1：p 1ppppg 外外內(nèi)內(nèi)外內(nèi)p-pp p-pp 大大氣氣壓壓 11

10、ppp-ppg 外外內(nèi)內(nèi) 2 Young-Laplace公式 1805年年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式半徑之間的關(guān)系式：特殊式（對(duì)球面）：r2P 凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體體，即附加壓力總是指向球面的球心。即附加壓力總是指向球面的球心。r4p 空氣中氣泡：液滴或液體中氣泡液滴或液體中氣泡3.毛細(xì)管現(xiàn)象毛細(xì)管現(xiàn)象1r rh（1）液體能潤(rùn)濕毛細(xì)管：形成凹液面毛細(xì)管外大氣壓毛細(xì)管內(nèi)pp-pp ghrp 21rrcos grcosh 12（2）液體不能潤(rùn)濕毛細(xì)管：形成凸液面毛細(xì)管內(nèi)液面

11、上升毛細(xì)管內(nèi)液面下降3.開(kāi)爾文公式（開(kāi)爾文公式（微小液滴的飽和蒸氣壓微小液滴的飽和蒸氣壓）微小液滴的飽和蒸氣壓不僅與物質(zhì)的本性、微小液滴的飽和蒸氣壓不僅與物質(zhì)的本性、溫度及外壓有關(guān)，還與液滴的大小有關(guān)。溫度及外壓有關(guān)，還與液滴的大小有關(guān)。dnplprr+drdG小液滴面積小液滴面積：2244(d)rrr增加增加d8 dAr r dd8dGArr dn液體由液體由 ppr:d(d)lnrpGn RTp 24(d)drrnM 而2lnrpMRTpr 開(kāi)爾文公式開(kāi)爾文公式dd8dGArr 24(d)d(d)lnlnrrpprrGn RTRTpMp 由由Kelvin公式公式可知：可知：凸液面凸液面 r

12、 越小越小pr 越大越大 2lnrpMRTpr 對(duì)于凹液面：對(duì)于凹液面：比較飽和蒸氣壓：比較飽和蒸氣壓：p凸凸 p平平 p凹凹 10.3 固體表面固體表面吸附劑和吸附質(zhì)吸附量的表示吸附量與溫度、壓力的關(guān)系吸附等溫線的類型吸附等溫線吸附等壓線Langmuir吸附等溫式吸附等量線物理吸附化學(xué)吸附具有如下特點(diǎn)的吸附稱為物理吸附：具有如下特點(diǎn)的吸附稱為物理吸附：（1）吸附力是由固體和氣體分子之間的范德華引力）吸附力是由固體和氣體分子之間的范德華引力產(chǎn)生的，一般比較弱。產(chǎn)生的，一般比較弱。（2）吸附熱較小，接近于氣體的液化熱，一般在幾）吸附熱較小，接近于氣體的液化熱，一般在幾個(gè)個(gè) kJ/mol以以下。下

13、。（3）吸附無(wú)選擇性，任何固體可以吸附任何氣體，）吸附無(wú)選擇性，任何固體可以吸附任何氣體，當(dāng)然吸附量會(huì)有所不同。當(dāng)然吸附量會(huì)有所不同。1 物理吸附和化學(xué)吸附物理吸附和化學(xué)吸附（4）吸附穩(wěn)定性不高，吸附與解吸速率都很快。）吸附穩(wěn)定性不高，吸附與解吸速率都很快。（5）吸附可以是單分子層的，但也可以是多分子層的。）吸附可以是單分子層的，但也可以是多分子層的。（6）吸附不需要活化能，吸附速率并不因溫度的升）吸附不需要活化能，吸附速率并不因溫度的升高而變快。高而變快?？傊何锢砦絻H僅是一種物理作用，沒(méi)有電子轉(zhuǎn)總之：物理吸附僅僅是一種物理作用，沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移，沒(méi)有化學(xué)鍵的生成與破壞，也沒(méi)有原子重排等。移，

14、沒(méi)有化學(xué)鍵的生成與破壞，也沒(méi)有原子重排等。具有如下特點(diǎn)的吸附稱為化學(xué)吸附：具有如下特點(diǎn)的吸附稱為化學(xué)吸附：（1）吸附力是由吸附劑與吸附質(zhì)分子之間產(chǎn)生的化）吸附力是由吸附劑與吸附質(zhì)分子之間產(chǎn)生的化學(xué)鍵力，一般較強(qiáng)。學(xué)鍵力，一般較強(qiáng)。（2）吸附熱較高，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在）吸附熱較高，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在40kJ/mol 以以上。上。（3）吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之）吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之可發(fā)生反應(yīng)的氣體分子，如酸位吸附堿性分子，反可發(fā)生反應(yīng)的氣體分子，如酸位吸附堿性分子，反之亦然。之亦然。（4）吸附很穩(wěn)定，一旦吸附，就不易解吸。）吸附很穩(wěn)定，一旦吸附，就不

15、易解吸。（5）吸附是單分子層的。）吸附是單分子層的。（6）吸附需要活化能，溫度升高，吸附和解吸速率）吸附需要活化能，溫度升高，吸附和解吸速率加快。加快?？傊夯瘜W(xué)吸附相當(dāng)與吸附劑表面分子與吸附質(zhì)分總之：化學(xué)吸附相當(dāng)與吸附劑表面分子與吸附質(zhì)分子發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在紅外、紫外子發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在紅外、紫外-可見(jiàn)光譜中會(huì)出可見(jiàn)光譜中會(huì)出現(xiàn)新的特征吸收帶。現(xiàn)新的特征吸收帶。2.吸附劑和吸附質(zhì)(adsorbent,adsorbate)當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時(shí)，固體稱為當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時(shí)，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。常用的吸附劑有：常用的吸附劑有

16、：硅膠、分子篩、活性炭等硅膠、分子篩、活性炭等。常用的吸附質(zhì)有：常用的吸附質(zhì)有：氮?dú)?、水蒸氣、苯或環(huán)己烷氮?dú)狻⑺魵?、苯或環(huán)己烷的蒸汽等的蒸汽等。3.吸附量的表示 吸附量通常有兩種表示方法：吸附量通常有兩種表示方法：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量,單位：?jiǎn)挝唬簃ol/kg。(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積,單位：?jiǎn)挝唬簃3/kg。體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況mVVa mnna（1）吸附等溫線的類型 從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)

17、之間的相互作用等有關(guān)孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。信息。常見(jiàn)的吸附等溫線有如下常見(jiàn)的吸附等溫線有如下5 5種類型：種類型：(圖中圖中p p/p ps s稱為比壓，稱為比壓，p ps s是吸附質(zhì)在該溫度時(shí)的飽和蒸汽壓，是吸附質(zhì)在該溫度時(shí)的飽和蒸汽壓，p p為吸附質(zhì)的壓力為吸附質(zhì)的壓力)4 吸附量等溫線()在2.5nm以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。例如78K時(shí)N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。()常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。在比壓接近1時(shí)，發(fā)生毛細(xì)管和孔凝現(xiàn)象。()這種類型較少見(jiàn)。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等

18、溫線，如352K時(shí)，Br2在硅膠上的吸附。()多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時(shí)會(huì)有這種等溫線。在比壓較高時(shí)，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。例如在323K時(shí)，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。例如373K時(shí)，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。（2）吸附經(jīng)驗(yàn)式甫羅因德利希(Freundlich)吸附等溫式VpnkVkpVanalglglg n n和和k k為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，與T T有關(guān)有關(guān) Langmuir吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸汽壓力之間的定量關(guān)系。他在推導(dǎo)該公式的過(guò)程引汽壓力之間的定量關(guān)系。他在推導(dǎo)該公式的過(guò)程引入了入了四四

19、個(gè)重要假設(shè)：個(gè)重要假設(shè)：(1)(1)吸附是單分子層的吸附是單分子層的(2)(2)固體表面是均勻的固體表面是均勻的設(shè)：表面覆蓋度設(shè)：表面覆蓋度 =Va/Vam則空白表面為則空白表面為(1-)(3)Langmuir單分子層吸附理論及吸附等溫式（3 3）被吸附的分子間無(wú)作用力）被吸附的分子間無(wú)作用力（4 4）吸附為動(dòng)態(tài)吸附）吸附為動(dòng)態(tài)吸附 Vam為吸滿單分子層的體積為吸滿單分子層的體積V Va a為吸附體積為吸附體積k1p(1-)=k-1 設(shè)設(shè)b=k1/k-1 這公式稱為這公式稱為 Langmuir吸附等溫式，式中吸附等溫式，式中b稱為吸附系數(shù)，稱為吸附系數(shù)，它的大小代表了固體表面吸附氣體能力的強(qiáng)弱

20、程度。它的大小代表了固體表面吸附氣體能力的強(qiáng)弱程度。bpbp1得：達(dá)到平衡時(shí)，吸附與脫附速率相等。達(dá)到平衡時(shí)，吸附與脫附速率相等。v(吸附吸附)=k1p(1-)Nv(脫附脫附)=k-1NNv(脫附脫附)=k-1 v(吸附吸附)=k1p(1-)=N N為表面有吸附能力的總吸附位置為表面有吸附能力的總吸附位置以 對(duì)p 作圖，得：bp bpbp11.當(dāng)p很小，或吸附很弱時(shí)，bp1，=1，與 p無(wú)關(guān)，吸附已鋪滿單分子層。3.當(dāng)壓力適中，pm，m介于0與1之間。bp bpbp1重排后可得：1/Va=1/Vam+1/（Vambp）這是這是Langmuir吸附公式的又一表示形式。用吸附公式的又一表示形式。用

21、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以1/Va1/p作圖得一直線，從斜率和截作圖得一直線，從斜率和截距求出吸附系數(shù)距求出吸附系數(shù)b和鋪滿單分子層的氣體體積和鋪滿單分子層的氣體體積Vam。mVV bpbp11.假設(shè)吸附是單分子層的，與事實(shí)不符。假設(shè)吸附是單分子層的，與事實(shí)不符。2.假設(shè)表面是均勻的，其實(shí)大部分表面是不均勻的。假設(shè)表面是均勻的，其實(shí)大部分表面是不均勻的。3.在覆蓋度在覆蓋度 較大時(shí)，較大時(shí)，Langmuir吸附等溫式不適用。吸附等溫式不適用。Langmuir吸附等溫式的吸附等溫式的缺點(diǎn)缺點(diǎn)：10.4 液液固界面固界面粘附功浸濕功鋪展系數(shù)接觸角1 接觸角(contact angle)和Young

22、equation 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，液-氣與液-固界面張力之間的夾角（經(jīng)過(guò)液體）稱為液體對(duì)固體的接觸角，通常用表示。g-ss-lg-lcos 若 90:說(shuō)明液體不能潤(rùn)濕固體，如汞在玻璃表面；若 90:液體能潤(rùn)濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。楊氏方程楊氏方程 gl gs sl gs gl sl 接觸角的示意圖：2 潤(rùn)濕現(xiàn)象潤(rùn)濕不潤(rùn)濕親液性固體憎液性固體固體表面的氣體被液體代替的過(guò)程根據(jù)潤(rùn)濕的程度和性能粘濕粘濕浸濕浸濕鋪展鋪展（1）粘濕(adhesion)粘濕:液體表面和固體表面消失，液-固界面產(chǎn)生的潤(rùn)濕過(guò)程。在等溫等壓條件下，單位面積的液-固界面分開(kāi)產(chǎn)生液體表面與固體表面所需的功稱為粘附功。

23、粘附功越大，液體越能潤(rùn)濕固體，液-固結(jié)合得越牢。)1(cosGWlgaa 180 0 )cos()cos(Gglglslglslgsglsla 1oWa 0Ga 任何液體與固體間都能粘濕任何液體與固體間都能粘濕（2）浸濕(work of immersion)浸濕:固體浸入液體固體浸入液體,固體表面消失，液固體表面消失，液-固界面產(chǎn)生的潤(rùn)濕過(guò)程。固界面產(chǎn)生的潤(rùn)濕過(guò)程。在等溫等壓條件下，單位面積的液-固界面分開(kāi)產(chǎn)生固體表面所需的功稱為浸濕功。浸濕功越大，固體越易潤(rùn)濕。cosGWlgii 90 0 cos)cos(Gglglslslgssli oW)(GWisgglii 0Gi（3）鋪展(sprea

24、ding)鋪展:液固界面取代氣固界面并產(chǎn)生氣液界面的潤(rùn)濕過(guò)程。等溫、等壓條件下，這過(guò)程表面自由能變化值的負(fù)值稱為鋪展系數(shù)，用S表示。若S0，說(shuō)明液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。)1(cosGSlgS 或不存在 0 0 )cos1()cos(-Gglglslglslgsglsls 0Gs 總結(jié)總結(jié)潤(rùn)濕程度：鋪展?jié)櫇癯潭龋轰佌菇窠裾碀裾碀癫粷?rùn)濕潤(rùn)濕 9090 00 完全潤(rùn)濕或不存在 0 0 180 0完全不潤(rùn)濕 180 0 90 0 或不存在 0 0 10.5 溶液表面溶液表面表面活性劑Gibbs吸附公式溶液表面上的吸附現(xiàn)象Surface adsorption of solution1 溶液表面的

25、吸附現(xiàn)象溶液表面的吸附現(xiàn)象cBabca:無(wú)機(jī)酸、堿、鹽和多羥基有機(jī)物(如蔗糖、甘露醇等)。溶液的表面張力隨濃度增加而緩 慢增大(大致成線性關(guān)系）-表面惰性物質(zhì)表面惰性物質(zhì)（surface inactive substance）發(fā)生負(fù)吸附，發(fā)生負(fù)吸附，表面濃度小于本體濃度表面濃度小于本體濃度b.低分子量的極性有機(jī)物，如：醇、醛、酸、酯、胺等：溶液表面張力隨濃度增加而逐漸減小。-表面活性物質(zhì)（表面活性物質(zhì)（surface active substance)c.具有長(zhǎng)碳鏈（碳原子數(shù)大于8）的極性有機(jī)化合物：當(dāng)濃度很小時(shí)，溶液的表面張力便急劇減小，但減小到 一 定、值后就不再隨濃度增加而變化。-表面活

26、性劑表面活性劑（surface active agent(surfactant)cBabc發(fā)生正吸附，發(fā)生正吸附，表面濃度大于本體濃度表面濃度大于本體濃度2 Gibbs吸附公式 VcnVcn ,SSAnnAnnnnn 000 溶劑規(guī)定 相的量為溶質(zhì)在 n相的量為溶質(zhì)在 n以二元溶液為例，以二元溶液為例，為氣相，為氣相，為液相為液相 表面過(guò)剩表面過(guò)剩(溶質(zhì)不揮發(fā))A,n,n,p,T(fG 21 s221121dAdndnGd )A,n,n(fG 在指定的溫度和壓力下sBBBdAdndpVdTSdG (1)(1)1溶劑，2溶質(zhì) AnnG s2211 dAAd dndndndndG ss222211

27、11 s2211dAdndnGd 0dAdndn s2211 s221121dAdndnGd )A,n,n(fG 上兩式對(duì)比，可得：Surface GibbsDuhem equation021 ddd2122dd 0dAdndn s2211 1 1為溶劑為溶劑吉布斯-杜亥姆方程)ada(RTdalnRT222222 )a(RTa p,T In dilutionGibbs isothermal equation of adsorption )c(RTc p,T 22dd )a/da(RTd222 吉布斯吸附等溫式1.1.d/dcB0，增加溶質(zhì)，增加溶質(zhì)2 2的濃度使表面的濃度使表面張力升高，張力

28、升高，為為負(fù)值負(fù)值，是，是負(fù)吸附負(fù)吸附。表面。表面層中溶質(zhì)濃度低于本體濃度。非表面層中溶質(zhì)濃度低于本體濃度。非表面活性物質(zhì)屬于這種情況。活性物質(zhì)屬于這種情況。)c(RTc p,T cBabc3、表面活性劑（1）表面活性劑的種類（2）表面活性劑的結(jié)構(gòu)（3）表面活性劑在溶液中的狀態(tài)（4）表面活性劑的應(yīng)用：潤(rùn)濕，乳化，分散，增溶，防銹，殺菌，抗靜電，勻染等（5）表面活性劑的選擇HLB（親水親油平衡值）法C H3(C H2)1 6C O O N aC1 6H3 3C H3C H3C H3NB r表面活性劑的種類陰離子型陽(yáng)離子型非離子型兩性型高分子型C12H25SO3N aRO(C H2C H2O)nH

29、(C H2C H2O)nHORR+NC H3C H2C H2C O O-C H3*C H2C HC O O N an肥皂洗衣粉平平加型OP型膠束，膠束，CMC（臨界膠束濃度）（臨界膠束濃度）離子型表活劑離子型表活劑CMC一般在一般在10-210-3moldm3表面活性劑在溶液中的狀態(tài)表面活性劑在溶液中的狀態(tài)增溶增溶潤(rùn)濕潤(rùn)濕空氣液體膜水氣泡洗滌洗滌表面活性劑的應(yīng)用：潤(rùn)濕，增溶，洗滌,氣泡,乳化，分散，防銹，殺菌，抗靜電，勻染等乳狀液：一種或多種液體分散在另一種與它不相溶的液體乳狀液：一種或多種液體分散在另一種與它不相溶的液體中的系統(tǒng)。分散液珠直徑小于中的系統(tǒng)。分散液珠直徑小于0.1um。油包水型

30、油包水型W/O水包油型水包油型 O/W日霜日霜晚霜原油原油牛奶洗發(fā)水洗發(fā)水體系的形態(tài)是水以小液體系的形態(tài)是水以小液滴的形式分散于油中。滴的形式分散于油中。水相是內(nèi)相或分散相，水相是內(nèi)相或分散相，油是外相或分散介質(zhì)油是外相或分散介質(zhì)外相為水、內(nèi)相為油的乳狀液稱為水包油型乳狀液，用O/W表示。表面活性劑的選擇表面活性劑的選擇（1 1）HLBHLB值（親水親油平衡值）：值（親水親油平衡值）：表面活性劑親水性和表面活性劑親水性和疏水性的平衡關(guān)系，疏水性的平衡關(guān)系，HLBHLB值越大，表面活性劑的親水性越值越大，表面活性劑的親水性越大，反之親水性越小。大，反之親水性越小。（2 2）不同）不同HLBHLB值的表面活性劑有不同的應(yīng)用性能。值的表面活性劑有不同的應(yīng)用性能。