第八章表面现象yf

1、第八章第八章 表面现象表面现象1 1表面积与表面吉布斯能表面积与表面吉布斯能 2 2弯曲表面的性质弯曲表面的性质 3 3铺展与润湿铺展与润湿 4 4溶液的表面吸附溶液的表面吸附 6 6表面活性剂表面活性剂 7 7气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附 8 8固体自溶液中的吸附固体自溶液中的吸附 基本内容基本内容概念概念根据两相聚集状态可将界面分为根据两相聚集状态可将界面分为: s l、s g、l g、s s、l l 表面表面: 一相为气体的相界面。一相为气体的相界面。表面现象表面现象: g l 、 g s界面现象。界面现象。相相: 体系中物理和化学性质完全相同的部分。体系中物理和化学性质

2、完全相同的部分。界面界面：两相接触时的分界面。：两相接触时的分界面。界面现象界面现象:两相界面具有的特殊物理和化学现象。两相界面具有的特殊物理和化学现象。 第一节第一节表面积与表面吉布斯能表面积与表面吉布斯能内内 容容 一、表面积一、表面积二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 三、影响表面吉布斯能的因素三、影响表面吉布斯能的因素 一、表面积一、表面积1.比表面积：通常用单位质量物质所具有的表面积比表面积：通常用单位质量物质所具有的表面积asmAa s单位体积物质所具有的表面积单位体积物质所具有的表面积 aVVAaV 单位：单位：m2 kg 1或或m2 g 1 单位：单位：m 1

3、 意义：表示物质的分散程度，称比表面或分散度意义：表示物质的分散程度，称比表面或分散度一、表面积一、表面积 分割半径为分割半径为r的液滴，使成为半径的液滴，使成为半径 的小液滴，的小液滴，若液滴为球形，试计算分割后的液滴总表面积若液滴为球形，试计算分割后的液滴总表面积A1和原液滴和原液滴表面积表面积A之比。之比。 101rr 解解: 球形表面积球形表面积A = 4 r 2 , 体积体积343Vr分割后的液滴数目分割后的液滴数目 33131431043rnr分割后液滴的表面积分割后液滴的表面积 A1 = n1 4 r12 = 104 r2 101 AA分割前后液滴表面积之比分割前后液滴表面积之比

4、例：例：一、表面积一、表面积球形水滴分散时总表面积和比表面的变化球形水滴分散时总表面积和比表面的变化半径半径r / m液粒数液粒数A / m2aS / m2 kg 110211.26 10 33 10 110310 31.26 10 23 10 010410 61.26 10 13 10 110510 91.26 10 0 03 10 210610 121.26 10 13 10 310710 151.26 10 23 10 410810 181.26 10 33 10 510910 211.26 10 43 10 6 当当rn=r/10n时，时，An/A=10n 颗粒越小，比表面积越大，表面

5、效应也就越突出颗粒越小，比表面积越大，表面效应也就越突出! 一、表面积一、表面积对于高度分散的体系，其表面性质对整个体系性对于高度分散的体系，其表面性质对整个体系性质的影响不容忽视！质的影响不容忽视！地高辛微粉化，粒径：地高辛微粉化，粒径：3.7m3.7m，提高其在胃肠，提高其在胃肠液中的溶解速度，增加药物的吸收。液中的溶解速度，增加药物的吸收。 口服黄霉素在同样疗效情况下，粒径为口服黄霉素在同样疗效情况下，粒径为2.6m2.6m的用的用量仅为粒径为量仅为粒径为10m10m用量的一半。用量的一半。2 应用应用二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 1表面吉布斯能表面吉布斯能 以以

6、 l - g 表面为例，液体表面分子与内部分子表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同受力情况不同 内部分子内部分子表面分子表面分子gl (1) (1) 表面功：表面功：在指定在指定T、p和和nB（组成）的条件下，（组成）的条件下，可逆增加表面积可逆增加表面积dA时对体系所做的功。时对体系所做的功。二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 式中：式中：比例系数，当：比例系数，当dA=1时，时，= dG =W ：即在：即在T、p、nB一定的条件下，可逆地增一定的条件下，可逆地增加单位表面积系统加单位表面积系统Gibbs能的增量。能的增量。 ：被称作：被称作表面吉布斯能表面吉布斯能

7、。 W = dGT,p = dA (2) 表面吉布斯能：表面吉布斯能：在在T、p 、nB恒定的条件下，可恒定的条件下，可逆扩张单位表面积，体系逆扩张单位表面积，体系Gibbs能的增量，简称能的增量，简称表面表面能。能。 B,npTAG二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 , ,(d )=BT p nGdA单位：单位：J m-2 AGnpT,注意：注意： 二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 （1） GT,p,n=AGT, P, n 0有两条途径：有两条途径： A 减小：面粉、奶粉自动结块，水滴呈球形减小：面粉、奶粉自动结块，水滴呈球形 减小：吸附过程减小：吸附过

8、程（2）体系的分散度越高，表面积越大，系统的）体系的分散度越高，表面积越大，系统的G升高，表面现象越明显升高，表面现象越明显2. 表面张力表面张力二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 该现象该现象表明：在液体表面存在一种使液面收缩表明：在液体表面存在一种使液面收缩的力。的力。表面张力表面张力或或界面张力界面张力：表面张力的方向和表面相表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在液体表面单位长度线段上的表面切，是垂直作用在液体表面单位长度线段上的表面收缩力。收缩力。 F2lFlFlF：是作用于液体表面单位长度线段上的力，即：是作用于液体表面单位长度线段上的力，即表面张力。表面张力。单位

9、：单位： Nm-l 二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 FFl二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 2lFlFW = Fdx = dGT,p dGT,p = dA Fdx = dA = 2ldx dx二、表面吉布斯能和表面张力二、表面吉布斯能和表面张力 表面张力和表面吉布斯能比较：表面张力和表面吉布斯能比较： 数值相同数值相同 单位相同单位相同 表面张力：表面张力：Nm-l；表面吉布斯能：；表面吉布斯能：Jm-2 物理意义不同，实质相同物理意义不同，实质相同 都是界面性质，只是看问题的角度不同：都是界面性质，只是看问题的角度不同：一是从力的角度上，一是从能量的

10、角度上。一是从力的角度上，一是从能量的角度上。一般情况下两者可以通用。一般情况下两者可以通用。三、影响表面吉布斯能的因素三、影响表面吉布斯能的因素 1物质本性的影响物质本性的影响: 表面吉布斯能与分子间作用力有关；表面吉布斯能与分子间作用力有关；例如：例如：（水）（水） ( (苯苯) )2形成相界面的另一相的影响形成相界面的另一相的影响:水水水蒸汽水蒸汽三、影响表面吉布斯能的因素三、影响表面吉布斯能的因素 液体液体/蒸气蒸气表面能表面能/ Jm 2液体液体/液体液体表面能表面能/ Jm 2水水72.75 10 3苯苯/水水35.0 10 3苯苯28.88 10 3橄榄油橄榄油/水水22.8 1

11、0 3乙醇乙醇22.27 10 3液体石蜡液体石蜡/水水53.1 10 3甘油甘油63.0 10 3乙醚乙醚/水水9.7 10 3液体石蜡液体石蜡33.1 10 3正丁醇正丁醇/水水1.8 10 3橄榄油橄榄油35.8 10 3苯苯/汞汞357 10 3汞汞484 10 3水水/汞汞375 10 3一些物质的表面能一些物质的表面能三、影响表面吉布斯能的因素三、影响表面吉布斯能的因素 3温度的影响温度的影响 温度影响两相的密度和分子间作用力温度影响两相的密度和分子间作用力 通常温度越高，物质的表面张力越小；通常温度越高，物质的表面张力越小；4压力的影响；压力的影响；5溶液的组成的影响。溶液的组成

12、的影响。第二节第二节 弯曲表面的性质弯曲表面的性质内内 容容一曲面附加压力一曲面附加压力二、曲面的蒸气压二、曲面的蒸气压三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 一曲面附加压力一曲面附加压力（一）附加压力概念（一）附加压力概念 曲面和平面比较，表面受力情况不一样曲面和平面比较，表面受力情况不一样 表面张力合力表面张力合力= 0 平面平面 pg pl表面张力合力表面张力合力指向液体内部指向液体内部 曲面曲面 plpgpp表面张力的合力表面张力的合力指向液体外部指向液体外部总结：总结：p（l） = p（g） + p 凹凹面面 plpg p pp：弯曲液面内外压力差（附加压力）弯曲液面内外

13、压力差（附加压力） (1)指向曲面中心指向曲面中心 (2)凹液面凹液面 p 0 一曲面附加压力一曲面附加压力（二）杨（二）杨-拉普拉斯公式拉普拉斯公式 一曲面附加压力一曲面附加压力dAdGlppdVW ( (1) ) 对于球形液滴对于球形液滴 dldV截面积截面积 Sp（l） = p（g） + p p(g)p(l)pp = p dApdVdGW p = p（l）- p（g） p1/1/r r，p 凸液面：凸液面：r 0，则，则p 0； 凹液面凹液面：r 0，则，则p 0， 则则 p 0 b.b.凹液面凹液面: r 0， 则则 p 0， pr* p*， r , pr* 2) 凹液面的液体：凹液面

14、的液体：r 0， pr* p*（平面）（平面） pr*（凹面）（凹面）*2lnrpMpRT r三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 少数分子形成聚集体少数分子形成聚集体 以聚集体为中心长大成以聚集体为中心长大成新相种子新相种子 新相种子逐渐长大成为新相新相种子逐渐长大成为新相 要有足够的能量去克服把以前相对自由的分子要有足够的能量去克服把以前相对自由的分子束缚到一起所必须跃过的能垒；束缚到一起所必须跃过的能垒； 新生相将给系统带来巨大的新生相将给系统带来巨大的Gibbs能；能； 新相粒子的蒸气压与正常状态比有很大的不同，新相粒子的蒸气压与正常状态比有很大的不同，这将使新相生成更加

15、困难。这将使新相生成更加困难。新相生成面临的困难：新相生成面临的困难：体系形成新相：体系形成新相：（一）过饱和蒸气（一）过饱和蒸气三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 一定，一定， p p* 应凝结而未凝结的蒸气应凝结而未凝结的蒸气小液滴：小液滴：pr* p* 当当pr* p p*时过饱和蒸气时过饱和蒸气 原因：原因：增大增大r降低降低pr* 促进凝结促进凝结解决办法：解决办法：如：如：人工降雨（雪）人工降雨（雪）AgI山中石壁上易形成水珠滴下山中石壁上易形成水珠滴下pTACBDTp*pr*（二）过热液体（二）过热液体三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 p一定，一

16、定， b应沸腾而未沸腾的液体应沸腾而未沸腾的液体液体沸腾，必须在内部形成气泡，液体沸腾，必须在内部形成气泡，但液体内部气泡是难以形成的。但液体内部气泡是难以形成的。 原因：原因：例：在例：在101. 3kPa、373. 15K的纯水中，的纯水中，离液面离液面0.0l m处有处有1个半径为个半径为10-7 m 的气泡。的气泡。（已知水的密度为（已知水的密度为958.4kg.m-3，表面张力为，表面张力为58.9 10-3 N.m-1）试求：试求：(1)气泡内水的蒸气压气泡内水的蒸气压Pr*；(2)气泡存在所需克服的压力；气泡存在所需克服的压力； (3)判断气泡能否存在。判断气泡能否存在。 pat

17、mphp解：解：三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 (2) 气泡所受到的压力有大气压气泡所受到的压力有大气压patm，水柱的静压力，水柱的静压力p静静及凹液面引起的附加压力及凹液面引起的附加压力p：气泡存在所需克服的压力气泡存在所需克服的压力 （三）过冷液体（三）过冷液体三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 （四）过饱和溶液（四）过饱和溶液过热、过冷、过饱和等现象都是热力学不稳过热、过冷、过饱和等现象都是热力学不稳定状态，但是它们又能在一定条件下较长时间内定状态，但是它们又能在一定条件下较长时间内稳定存在，这种状

18、态被称为稳定存在，这种状态被称为亚稳定状态亚稳定状态。三、三、 亚稳状态和新相的生成亚稳状态和新相的生成 亚稳定状态出现在新相生成时，是由于新亚稳定状态出现在新相生成时，是由于新相种子生成困难而引起的。相种子生成困难而引起的。 为即将形成的新相提供种子或核，可以解为即将形成的新相提供种子或核，可以解除系统所处的亚稳定状态。除系统所处的亚稳定状态。第三节第三节 铺展与润湿铺展与润湿内内 容容一液体的铺展一液体的铺展二、固体表面的润湿二、固体表面的润湿 三、毛细现象三、毛细现象 铺展：铺展：液体在另外一种不互溶的液体表面自动液体在另外一种不互溶的液体表面自动展展开成一层薄膜的过程称铺展。开成一层薄

19、膜的过程称铺展。1铺展过程铺展过程G液体铺展实例：液体铺展实例： 一液体的铺展一液体的铺展AAAGBBAApT , GT, p = A AB1铺展过程铺展过程G液体铺展实例：液体铺展实例： 一液体的铺展一液体的铺展BBAApTG , T、p一定，可逆一定，可逆铺展铺展单位表面积单位表面积时，体系时，体系Gibbs能能的增量：的增量： ABAAAGBBAApT ,一液体的铺展一液体的铺展令令 S = - GT, p 则则 2. S 铺展系数铺展系数 T、p一定，可逆铺展单位表面积体系一定，可逆铺展单位表面积体系Gibbs自由能的下降值。自由能的下降值。（2）实际应用中用）实际应用中用 S 判断液

20、体能否铺展：判断液体能否铺展： 当当GT,p 0时自发时自发 当当 S0 时，液体时，液体A可以在可以在B表面自动铺展；表面自动铺展； S 0 开始时油酸在水面上铺展成膜。开始时油酸在水面上铺展成膜。 S油酸油酸,水水=水水-油酸油酸-油酸油酸,水水 = (40 32 12)10 3 = 410 3 Nm 1 0 终了时已经在水面上铺展的油酸又缩回成透镜状液滴终了时已经在水面上铺展的油酸又缩回成透镜状液滴 S水水,油酸油酸=油酸油酸-水水-油酸油酸,水水= -5310-3 Nm-1 0 S水水,油酸油酸=油酸油酸-水水-油酸油酸,水水=-2010-3 Nm-1 0水在油酸中始终成透镜状液滴，不

21、能铺展。水在油酸中始终成透镜状液滴，不能铺展。 二、固体表面的润湿二、固体表面的润湿 液体在固体表面的铺展润湿液体在固体表面的铺展润湿概念概念固体表面的润湿：固体表面的润湿： 固体表面上的气体被液体所取代的过程固体表面上的气体被液体所取代的过程。润湿润湿:表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。表面上一种流体被另一种流体所取代的过程。二、固体表面的润湿二、固体表面的润湿（一）（一） 固体的润湿固体的润湿 润湿可以分为三种类型：润湿可以分为三种类型： 沾湿沾湿 G表，表，a= s, l l, g s,g 浸湿浸湿 G表，表，i = s, l s, g 铺展润湿铺展润湿 G表，表，s = s, l

22、 + l, g s, g = S G表，表，s G表，表，i G表，表，a铺展润湿是润湿的最高标准铺展润湿是润湿的最高标准二、固体表面的润湿二、固体表面的润湿（二）润湿程度的量度（二）润湿程度的量度接触角接触角 与与 s,g 、 s,l 、 l,g 之间的关系：之间的关系： s,g s,l = l,g cos 杨氏公式（润湿公式）杨氏公式（润湿公式） 接触角接触角 ：过：过 l、s、g三相的交点作液面的切线，切线三相的交点作液面的切线，切线与与 s - l 界面的夹角（包含液体）。界面的夹角（包含液体）。A 固气固气 液气液气 固液固液 s,g = s,l + l,g cos 二、固体表面的润

23、湿二、固体表面的润湿沾湿沾湿 G表，表，a= s, l l, g s,g = l, g（1+cos ） 浸湿浸湿 G表，表，i = s, l s, g = l, g cos 铺展润湿铺展润湿 G表，表，s = s, l + l, g s, g = l, g （cos -1）判断何种润湿，判断何种润湿，G0， G取决于接触角取决于接触角 ：沾湿：沾湿：90 180 浸湿：浸湿： 0 90铺展润湿：铺展润湿： =0 润湿标准：润湿标准： 90 润湿润湿 ； 90不润湿不润湿（三）毛细现象（三）毛细现象三、毛细现象三、毛细现象 将毛细管插入液体后将毛细管插入液体后, 若液体形若液体形成凹液面时，毛细

24、管内液面上升；反成凹液面时，毛细管内液面上升；反之液面下降。之液面下降。产生原因：产生原因： 表面张力引起的弯曲液面的附加压力使得表面张力引起的弯曲液面的附加压力使得毛细管内的液体沿毛细管上升或下降。毛细管内的液体沿毛细管上升或下降。p(l)p(g)p (l)p(l)p p静静p(l)2pr cosrR2cospR 2coshgR液2coshgR液gh静pp(l)p p静静p(l)plpgp)( )(lplpp)( )(静三、毛细现象三、毛细现象gRh液液 cos2 0 0 0，毛细管内，毛细管内液面上升液面上升； 液体可以润湿毛细管壁，即形成液体可以润湿毛细管壁，即形成凹形液面凹形液面时，时

25、， h 与与R 、 、有关；有关； 180 90 ，h c本本： 正吸附正吸附：c表表c本本： 正吸附正吸附正：降低表面张力趋势正：降低表面张力趋势逆：浓度差逆：浓度差 扩散趋势扩散趋势二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式TaRTln1TaRTaTccRT)/ln(1TccRTcc)/(/理想稀溶液：理想稀溶液：1.吸附等温式：吸附等温式：表面吸附量表面吸附量 ：单位表面积上的过剩量：单位表面积上的过剩量 = n/ A n =n表面表面-n本体本体 (mol/m2)二、溶液的表面吸附和吉

26、布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式TccRTcc)/(/TaRTaTcc)/(Tcc)/(0，0，负吸附，负吸附0， 0，正吸附，正吸附 水溶液表面张力与溶质浓度的关系水溶液表面张力与溶质浓度的关系cI 无机酸无机酸, 碱碱, 盐等盐等. 有机酸有机酸, 醇醇, 酯酯, 醚醚, 酮等酮等. 肥皂肥皂, 合成合成洗涤剂等洗涤剂等.0 测定溶液在不同测定溶液在不同 c 时的时的 ; 根据吉布斯公式就可以求出各浓度溶液的根据吉布斯公式就可以求出各浓度溶液的 ， 也可以用所得结果绘制也可以用所得结果绘制- c 曲线。曲线。 根据所测数据作根据所测数据作 c 图图; 用图解法求出图上各指

27、定浓度点切线的斜率，用图解法求出图上各指定浓度点切线的斜率， 即该浓度下的即该浓度下的a实验方法实验方法2.吉布斯公式的计算吉布斯公式的计算Tcc)/(c/c二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式 accb /1ln00 accb /1ln00ccabccT/)/(02数学解析式数学解析式展开：展开：对对c/c微分：微分：)/(/)/(/0ccaccRTbccRTccT)/(/ccaccK二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式 c c/c 呈线性关系。呈线性关系。 溶液的表面吸附趋于饱和，溶液的表面吸附趋于饱和， 与与 c/c

28、 无关。无关。/Kc cac c /c ccKKac a + c/c a（0KbKaRTac/c a0/mbc cKc cRT (m ：饱和吸附量：饱和吸附量) 低浓度：低浓度：c/c 13 不分散不分散 分散的不好分散的不好 剧烈震荡后成乳状分散体剧烈震荡后成乳状分散体 稳定乳状分散体稳定乳状分散体 半透明至透明的分散体半透明至透明的分散体 透明溶液透明溶液2HLB值的测定值的测定 浊度法测定浊度法测定表面活性剂的表面活性剂的HLB值与其在水中值与其在水中的性质的性质 二、表面活性剂的二、表面活性剂的HLB值值HLB= 7+(亲水基的亲水基的HLB) (亲油基的亲油基的HLB)3HLB值的计

29、算值的计算二、表面活性剂的二、表面活性剂的HLB值值（2）质量百分比相加法）质量百分比相加法 A和和B两种表面活性剂混合：两种表面活性剂混合：（1）戴维斯法）戴维斯法BABBAABAmmmHLBmHLBHLB三、三、 胶束胶束1胶束的形成和临界胶束浓度胶束的形成和临界胶束浓度 表面张力与浓度关系表面张力与浓度关系 ca. 胶束的形成胶束的形成胶束：疏水性基团向内，亲水性基团胶束：疏水性基团向内，亲水性基团向外的多分子聚集体。向外的多分子聚集体。三、三、 胶束胶束b临界胶束浓度（临界胶束浓度（CMC）：）： 形成胶束的所需表面活性剂的最低浓度。形成胶束的所需表面活性剂的最低浓度。表面张力表面张力

30、摩尔电导摩尔电导增溶作用增溶作用性质性质浓 度浓 度去污能力去污能力电导率电导率渗透压渗透压C.M.C三、三、 胶束胶束c胶束形成影响：胶束形成影响：d影响临界胶束浓度影响临界胶束浓度的因素：的因素：(1)(1)表面活性剂的种类表面活性剂的种类( (2) )温度温度 (3) 电解质电解质2 2胶束的结构胶束的结构 三、三、 胶束胶束球状球状胶束胶束层状层状胶束胶束肠状肠状胶束胶束a.聚集数：形成胶束的表面活性剂单体数目聚集数：形成胶束的表面活性剂单体数目b.胶束的状态：胶束的状态：内部内部表面层表面层 表面活性剂水溶液的浓度大于表面活性剂水溶液的浓度大于CMC，大量生成，大量生成胶束后，能溶解

31、一些不溶或微溶于水的有机化合物胶束后，能溶解一些不溶或微溶于水的有机化合物的现象。的现象。3.3.增溶作用增溶作用三、三、 胶束胶束苯在水中溶解度苯在水中溶解度0.07%在油酸钠水溶液中为在油酸钠水溶液中为7%特点：特点：（1）依数性没有变化（不是以单分子形式分散）依数性没有变化（不是以单分子形式分散） 不同于溶解作用不同于溶解作用（2）热力学稳定系统（增溶过程吉布斯能降低）热力学稳定系统（增溶过程吉布斯能降低）不同于乳化作用不同于乳化作用增溶剂：增溶作用中的表面活性剂（增溶剂：增溶作用中的表面活性剂（HLB15）三、三、 胶束胶束增溶的四种方式：增溶的四种方式：a.内部溶解型内部溶解型（非极

32、性溶质）（非极性溶质）b.外壳溶解型外壳溶解型（弱极性溶质）（弱极性溶质）c.插入型插入型（弱极性溶质）（弱极性溶质）d.吸附型吸附型（强极性溶质）（强极性溶质）四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 1.润湿作用润湿作用A 固气固气 液气液气 固液固液润湿作用润湿作用 ：降低：降低s,l ，降低，降低去润湿作用：增加去润湿作用：增加s,l ，增加，增加四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 润湿作用：润湿作用： 去润湿作用：去润湿作用： 四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 2.乳化作用乳化作用乳状液：乳状液： 一种或几种液体分散一种或

33、几种液体分散在另一种不相溶的液体之中，形在另一种不相溶的液体之中，形成的高度分散系统。成的高度分散系统。乳化剂：表面活性剂乳化剂：表面活性剂降低表面张力降低表面张力形成保护膜形成保护膜乳状液：乳状液：水油型水油型 W/O （HLB 38 亲油性）亲油性）油水型油水型 O/W （HLB 818 亲油性）亲油性）四、表面活性剂的几种重要作用四、表面活性剂的几种重要作用 3.起泡作用起泡作用4.增溶作用增溶作用5.去污作用去污作用第七节第七节 固体表面对气体的吸附固体表面对气体的吸附内内 容容一、物理吸附和化学吸附一、物理吸附和化学吸附 二、吸附等温线二、吸附等温线三、弗仑因德立希吸附等温式三、弗仑

34、因德立希吸附等温式 四、四、单分子层单分子层吸附理论吸附理论兰格缪尔吸附等温式兰格缪尔吸附等温式 五、多分子层五、多分子层吸附吸附理论理论 BET公式公式 概念概念 吸附剂：具有吸附能力的物质。吸附剂：具有吸附能力的物质。吸附质：被吸附的物质。吸附质：被吸附的物质。吸吸 附：气体分子自动地富集，停留在固体表面的现附：气体分子自动地富集，停留在固体表面的现象。象。sg原原 因：降低因：降低；G0影响因素：吸附剂、吸附质、温度、压力影响因素：吸附剂、吸附质、温度、压力吸附剂的表面积吸附剂的表面积表面积越大，吸附性能越好表面积越大，吸附性能越好一、物理吸附和化学吸附一、物理吸附和化学吸附 单层单层单

35、层、多层单层、多层吸附层吸附层慢，高温时慢，高温时快快, 低温低温吸附速率吸附速率有有无或很差无或很差吸附选择性吸附选择性近于反应热近于反应热近于液化热近于液化热吸附热吸附热化学键力化学键力范德华范德华力力吸附力吸附力化学吸附化学吸附物理吸附物理吸附稳定，不易解吸稳定，不易解吸 不稳定，易解吸不稳定，易解吸 吸附稳定性吸附稳定性 40 kJ/mol 25 kJ/mol二、吸附等温线二、吸附等温线 mxsg吸附吸附解吸解吸一定一定T, p： （吸附）（吸附）= （解吸）（解吸）吸附平衡：吸附平衡： 吸附在固体表面上气体的量吸附在固体表面上气体的量不再随时间变化。不再随时间变化。mV吸附量：吸附平

36、衡时，单位质量吸附剂所能吸附的吸附量：吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸附的气体的物质的量或体积。气体的物质的量或体积。或或V：标准状态下的体积：标准状态下的体积1.吸附平衡吸附平衡 二、吸附等温线二、吸附等温线 2.吸附曲线吸附曲线：吸附剂、吸附质、吸附剂、吸附质、T、P吸附质、吸附剂一定：吸附质、吸附剂一定： = f( T, p) T = 常数常数 = f (p) 吸附等温式吸附等温式 p = 常数常数 = f (T) 吸附等压式吸附等压式= 常数常数 p = f (T) 吸附等量式吸附等量式 二、吸附等温线二、吸附等温线 （1）吸附等量式）吸附等量式 p = f (T) 吸附等量线吸附等量

37、线)11(ln1212TTRHppmadsadsHm（吸附热）：吸附的强弱（吸附热）：吸附的强弱（2）吸附等压式）吸附等压式= f (T) 吸附等压线吸附等压线判断吸附的种判断吸附的种类类 Pd 对对CO 的吸附等压线的吸附等压线 200 100 0 100 200t /吸附量吸附量132 二、吸附等温线二、吸附等温线 （3）吸附等温式）吸附等温式= f (p) 吸附等温线吸附等温线 5 种类型的吸附等温线种类型的吸附等温线(I)(II)(III)(IV)(V)吸附量吸附量p / p* N2在活性炭上的在活性炭上的吸附吸附( 195 )N2在硅胶上的在硅胶上的吸附吸附( 195 )Br2在硅胶

38、上在硅胶上的吸附的吸附(79 )苯在氧化铁凝胶苯在氧化铁凝胶上的吸附上的吸附(50 )水气在活性碳上水气在活性碳上的吸附的吸附(100 )p / p* p / p* p / p* p / p* 吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量吸附量反映了吸附剂与吸附质之间的相互作用反映了吸附剂与吸附质之间的相互作用I 型吸附等温线举例：型吸附等温线举例：不同温度下氨气在炭粒上的吸附等温线不同温度下氨气在炭粒上的吸附等温线等温下等温下, , 压力愈高吸附量愈大压力愈高吸附量愈大 等压下等压下, , 温度愈高吸附量愈低温度愈高吸附量愈低二、吸附等温线二、吸附等温线三三. . 弗仑因德立希吸附等温式弗仑因

39、德立希吸附等温式 Freundlich吸附等温式吸附等温式： 描述单分子层吸附等温线的描述单分子层吸附等温线的经验公式经验公式npkmx1 ：平衡压力：平衡压力p时的吸附量；时的吸附量；mxx：被吸附气体的量（：被吸附气体的量（mol）；）；m：吸附剂的量（：吸附剂的量（kg)； p：吸附达平衡时气体的压力；：吸附达平衡时气体的压力； k、n：经验常数，与吸附剂、吸附质种类以及温度等有关。：经验常数，与吸附剂、吸附质种类以及温度等有关。1n在在01之间）之间） （三三. . 弗仑因德立希吸附等温式弗仑因德立希吸附等温式 pnkmxln1lnlnnpkmx1 CO在椰子壳炭上的吸附在椰子壳炭上的

40、吸附四、四、单分子层单分子层吸附理论吸附理论兰格缪尔吸附等温式兰格缪尔吸附等温式 ( (一一) ) 基本假设基本假设 单分子层吸附；单分子层吸附； 固体表面均匀，各个点吸附能力是一致的；固体表面均匀，各个点吸附能力是一致的； 被吸附的气体分子间无相互作用力；被吸附的气体分子间无相互作用力； 吸附平衡是动态平衡。吸附平衡是动态平衡。四、兰格缪尔吸附等温式四、兰格缪尔吸附等温式pkkpk121覆盖率（覆盖率（）： 固体表面被覆盖的比例或分数固体表面被覆盖的比例或分数（1-1-）：未覆盖比例）：未覆盖比例根据假设：根据假设： 吸附吸附 = k1 p(1- ) 脱附脱附 = k2 k1 p(1- )

41、= k2 bpbp1(b=k1 / k2)兰格缪尔吸附等温式兰格缪尔吸附等温式四、兰格缪尔吸附等温式四、兰格缪尔吸附等温式mmVVbpbpVmV1bpbpm1m / Vm:单分子层饱和吸附时的吸附量单分子层饱和吸附时的吸附量/吸附气体体积吸附气体体积 / V：压力为：压力为p时的吸附量时的吸附量/吸附气体体积吸附气体体积bpbpm1bpbpVmV1吸附系数吸附系数b：固体表面吸附气体能力的强弱：固体表面吸附气体能力的强弱四、四、兰格缪尔吸附等温式兰格缪尔吸附等温式m1bpbp=mbp（二）兰格缪尔吸附等温式的物理意义及应用（二）兰格缪尔吸附等温式的物理意义及应用1分析：分析： 表示固体表面被全

42、部覆盖表示固体表面被全部覆盖 当当p中等强度或吸附适中时：中等强度或吸附适中时： 当当p p很低或吸附很弱时：很低或吸附很弱时： bp 1=m 呈水平段呈水平段 与与 p 呈曲线关系呈曲线关系pm =m =m b pm1bpbp四、四、兰格缪尔吸附等温式兰格缪尔吸附等温式bpbpVmV11mV1mbV2.应用应用VmpbVmVp1p/Vp作图法：作图法：3.注意：注意：公式简单、使用方便公式简单、使用方便 理想化的公式、适用范围窄理想化的公式、适用范围窄五、多分子层五、多分子层吸附吸附理论理论 BET公式公式 多分子层多分子层吸附吸附；1基本假设：基本假设： 第一层吸附是固体表面分子与吸附质分

43、子之间的分第一层吸附是固体表面分子与吸附质分子之间的分子间力，第二层以上的吸附是吸附质分子之间的分子子间力，第二层以上的吸附是吸附质分子之间的分子间力。因此，第一层和其它各层吸附热不同。间力。因此，第一层和其它各层吸附热不同。 吸附和解吸附均发生在最外层；吸附和解吸附均发生在最外层； 第一层吸附未饱和之前，也可能发生多分子层吸；第一层吸附未饱和之前，也可能发生多分子层吸； 当吸附达到平衡时，其吸附量等于各层吸附量的总和。当吸附达到平衡时，其吸附量等于各层吸附量的总和。 五、多分子层五、多分子层吸附吸附理论理论 BET公式公式 BET吸附等温式吸附等温式2公式公式Vm： 在固体表面上铺满单分子层时所需气体的体积在固体表面上铺满单分子层时所需气体的体积C：常数：常数 （与吸附热有关）（与吸附热有关） p：吸附平衡时气体压力：吸附平衡时气体压力p*： 实验温度下气体的饱和蒸气压实验温度下