高起本表面2讲解学习

1、药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室高起本表面2药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二表面压测定和状态方程二表面压测定和状态方程测定：测定：Langmuir膜天平膜天平 状态方程：状态方程： A = n RT （二度空间状态方程）（二度空间状态方程） 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室四四. 应用应用 分子结构推测分子结构推测 分子截面积测定或摩尔质量测定分子截面积测定或摩尔质量测定 由由求求MRTMWA 当分子排满表面时，当分子排满表面时，LRTLnA 分分子子截截面面积积 生物膜，生物膜，LB膜，脂质体方面研究膜，脂质体方面研究 制作：陈纪岳制作：陈纪岳第六节 表面活性剂表面

2、活性剂药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一种类一种类离子型离子型 阴离子阴离子RO 阳离子阳离子RN+ 两性型两性型 聚乙二醇类聚乙二醇类RO(CH2CHO)nH 多元醇类多元醇类 ROHOHOH如如 Span Tween N+RO非离子型非离子型药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 结构与性能结构与性能极性向水相极性向水相 非极性向油相（或空气）非极性向油相（或空气） 极性太强，分子易进入水相极性太强，分子易进入水相 非极性太强，分子易进入油相非极性太强，分子易进入油相 极性非极性相当时，能稳定排列极性非极性相当时，能稳定排列 多种表面活性剂混合液多种表面活性剂混合液HBL值

3、值按重量加权平衡按重量加权平衡 例例 A，B 混合混合 BABBAAWWWHLBWHLBHLB 混混石腊石腊=0聚乙二醇聚乙二醇=20其它进行测定其它进行测定 1分子定向排列分子定向排列分子亲水亲油能力的定量表示分子亲水亲油能力的定量表示HLB值值 规定规定 (Hydrophile-Lipophile-Balane) 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 结构与性能结构与性能2. 胶团形成胶团形成原因：原因：表面活性剂浓度较大时，表面排满，不得不在体相中排列，表面活性剂浓度较大时，表面排满，不得不在体相中排列，聚集成团，极性基向外，非极性基向内，使能量聚集成团，极性基向外，非极性基向

4、内，使能量 临界胶团浓度临界胶团浓度CMC：能形成胶团的最低浓度（一般能形成胶团的最低浓度（一般0.020.5%） (Critical Micell Concentration) 胶团结构：胶团结构：球状，肠状，层状球状，肠状，层状 性质突变：性质突变：胶团在胶团在CMC前后物理性质发生突变，如表面张力，前后物理性质发生突变，如表面张力，电导率，渗透压，去污作用，增溶，浊度等。反之，从电导率，渗透压，去污作用，增溶，浊度等。反之，从性质的突变也可确定性质的突变也可确定CMC。药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 表面活性剂独特作用表面活性剂独特作用1. 润湿与去润湿润湿与去润湿亲油表

5、面亲油表面 如皮肤如皮肤 药物药物亲水表面亲水表面 如安瓿如安瓿 润湿：润湿：软膏剂软膏剂 去润湿去润湿2. 乳化和破乳乳化和破乳乳化：乳化： 稳定乳液稳定乳液 破乳：破乳：破坏乳化剂，如用于牛奶提奶油，污水处理破坏乳化剂，如用于牛奶提奶油，污水处理 O/W型型W/O型型药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 表面活性剂独特作用表面活性剂独特作用3发泡和消沫发泡和消沫消沫：消沫：如中草药提取如中草药提取 4增溶：增溶：成胶团后，溶质可分散到胶团内部或界面上成胶团后，溶质可分散到胶团内部或界面上 5去污去污演示演示污物污物 气体高度分散在液相中，类似气体高度分散在液相中，类似O/W，表面

6、活性剂稳定泡沫。，表面活性剂稳定泡沫。 应用，如泡沫法浓缩，提纯，选矿，应用，如泡沫法浓缩，提纯，选矿，X透视（胃充气）等。透视（胃充气）等。 发泡：发泡：制作：陈纪岳制作：陈纪岳第七节 固体表面对气体的吸附固体表面对气体的吸附药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一. 固体表面对气体的吸附现象固体表面对气体的吸附现象吸附：吸附：气体分子（吸附质）自动地富集，停留在固体（吸气体分子（吸附质）自动地富集，停留在固体（吸附剂）表面的现象附剂）表面的现象 机制：机制：物理吸附，化学吸附，或两者兼有物理吸附，化学吸附，或两者兼有 单层单层单层或多层单层或多层吸附层吸附层慢慢快快吸附速度吸附速度有有

7、无无选择性选择性反应热反应热相当于相变热相当于相变热吸附热吸附热化学键力化学键力Wander walls力力吸附力吸附力稳定稳定不稳定不稳定吸附稳定性吸附稳定性化学吸附化学吸附物理吸附物理吸附吸附量：吸附量： mx ）吸吸附附剂剂质质量量（），吸吸附附质质的的质质量量或或体体积积（kgmmolkg3药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 吸附等温线吸附等温线一定温度下，吸附量一定温度下，吸附量 与吸附质压力关系与吸附质压力关系 p/psI 型型 p/psII 型型 p/ps型型 p/ps型型 p/psV 型型I 型：型：单分子层吸附单分子层吸附 IIV型：型：多分子层吸附，较复杂多分子

8、层吸附，较复杂 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式主要有三种主要有三种 1Freundlish经验式，经验式，描述描述 I 型曲线型曲线k， (n1)为经验常数为经验常数 n1nkpmx1 线性式：线性式：pnkmxln1lnln 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式2. Langmuir等温式等温式单分子吸附模型单分子吸附模型假设：假设：吸附为单分子层吸附为单分子层气体只在固体空白处吸附气体只在固体空白处吸附 (2) 固体表面均匀固体表面均匀吸附时释放热相同吸附时释放热相同 (3) 被吸附分子之间无作用力被吸附分子之间无作用力

9、分子离开固体几率相等分子离开固体几率相等 模型：模型：吸附吸附 k0解吸解吸 k1推导：推导： 为复盖百分率为复盖百分率 总面积总面积复盖面积复盖面积 吸附速度吸附速度= k0(1 ) p 解吸速度解吸速度= k1 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式推导：推导： 为覆盖百分率为覆盖百分率 总面积总面积复盖面积复盖面积 吸附速度吸附速度= k0(1 ) p 解吸速度解吸速度= k1 平衡时平衡时 k0(1 ) p = k1 k0p = (k0p + k1) pkkpk010 pkkpkk10101 bpbp 1 10kkb设设 m为饱和吸附量，为饱和吸附量，La

10、ngmuir式式m 代入上式代入上式 则则bpbp 1m 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式2. Langmuir等温式等温式单分子吸附模型单分子吸附模型bpbp 1mp很小时，很小时，1bp， = mbp = Kp pp很小很小p 很大很大线性关系式：线性关系式：bm1 斜斜率率m1 截距截距m1 斜率斜率bm1 截截距距特点：特点：p很大时，很大时，1bp， = m (1)mm1111pb (2) bppmm11 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式3. BET吸附等温式吸附等温式多分子层吸附模型多分子层吸附模型由由B.E.

11、T三位科学家提出，可解释三位科学家提出，可解释IIV型曲线，该理论在型曲线，该理论在Langmuir基础上，结合多分子层吸附进行推导，最后结果基础上，结合多分子层吸附进行推导，最后结果 CVp/pCVCp/pVp/pm111smss P/ps：相对压力：相对压力 Vm： 第一层饱和吸附量（第一层饱和吸附量（m3） V：吸附量（吸附量（m3） C：与吸附热有关的常数与吸附热有关的常数 式中，式中， CVCm1 斜率斜率CVm1 截截距距Vm用于计算吸附剂比表面积用于计算吸附剂比表面积 截截距距斜斜率率 1mV药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式3. BET吸附等温

12、式吸附等温式多分子层吸附模型多分子层吸附模型式中，式中， CVCm1 斜率斜率CVm1 截截距距Vm用于计算吸附剂比表面积用于计算吸附剂比表面积 截截距距斜斜率率 1mV总表面总表面A = 第一层饱和吸附总分子数第一层饱和吸附总分子数 分子截面积分子截面积 分分子子截截面面积积 RTpVLmm/RTLpVmAa 分分子子截截面面积积重重m药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式例例 0 C，1.876 103kg的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。 已知，丁烷分子截面积已知，丁烷分子截面积= 44.6 1020 m2，0 C时，时，p

13、s = 10.32 104 Pa。 3s3s107811014391 .p/p.p/pVp/p( r= 0.9999 n=6) 线性回归：线性回归： CVp/pCVCp/pVp/pmsmss111 p(10-4Pa)0.7521.1931.6692.0882.3502.499V (106 m3)17.0920.6223.7426.0927.7728.30解解p/ps0.0730.1160.1120.2020.2280.242 m34.606.348.139.7210.6211.29 3101 ssp/pVp/p药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室三三. 吸附等温式吸附等温式例例 0 C，1

14、.876 103kg的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。的某催化剂吸附丁烷，求其比表面积。 已知，丁烷分子截面积已知，丁烷分子截面积= 44.6 1020 m2，0 C时，时，ps = 10.32 104 Pa。 33107811014391 .p/p.p/pVp/psss截截距距斜斜率率 1mV 31078. 114.391 =24.40 106m3m/RTLpVmAa 分分子子截截面面积积重重m32062310876. 1/106 .44273314. 81013251040.2410023. 6 = 1.553 105 m2 kg1 制作：陈纪岳制作：陈纪岳第八节 固体在溶液中的吸附固体在

15、溶液中的吸附药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室第八节 固体在溶液中的吸附固体在溶液中的吸附固体在溶液中吸附情况比较复杂，不仅吸附溶质，还吸附溶剂，固体在溶液中吸附情况比较复杂，不仅吸附溶质，还吸附溶剂，且固体，溶质，溶剂三者之间相互作用，因而理论上处理较困且固体，溶质，溶剂三者之间相互作用，因而理论上处理较困难。难。 药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室一一. 表观吸附量表观吸附量概念：概念：取定量吸附剂取定量吸附剂m，加到体积为，加到体积为V浓度为浓度为c0 的溶液中，充分振的溶液中，充分振荡，吸附平衡后，过滤，测得浓度为荡，吸附平衡后，过滤，测得浓度为c，则表观吸附量，则表观吸附

16、量 mccVmx 0表表观观mol kg1 理解：理解：吸附后的摩尔数吸附后的摩尔数x不是指覆盖在固体表面的绝对值，而不是指覆盖在固体表面的绝对值，而是与体相比较，多于体相的是与体相比较，多于体相的mol 数，可正，可负，或零数，可正，可负，或零 溶质溶质溶剂溶剂零吸附零吸附正吸附正吸附负吸附负吸附药学院物理化学教研室药学院物理化学教研室二二. 吸附等温线吸附等温线由实验得到的表观吸附等温线，从由实验得到的表观吸附等温线，从0 1（摩尔分数）浓度（摩尔分数）浓度范围内有两种情况范围内有两种情况 情况情况1： 低浓度时，低浓度时，c ， ，随浓度增加，随浓度增加，(c0c) 差值差值 ，最，最后后x=1时，差值时，差值=0， =0 情况情况2： 在高浓度区，吸附溶剂较多，出现负吸附在高浓度区，吸附溶剂较多，出现负吸附 稀溶液：稀溶液：通常我们只注意稀溶液，曲线类似于固气吸附的通常我们只注意稀溶液，曲线类似于固气吸附的型曲线型曲线 x =1情况情况1x =1情况情况2c稀溶液稀