物理化学-课件13表面现象

第十三章表面物理化学PhysicalChemistryofSurface严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。引言一、什么是界面界面（interface）——两相之间的区域。常见的界面有：气-液界面气-固界面液-液界面液-固界面固-固界面——表面surface——表面surface

两相之间的界面决非是一个没有厚度的纯几何面，而是一个具有相当厚度的过渡区，故有时又将界面称为界面相。界面相与其体相相比,二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情况等方面均有差别，由此而产生的各种物理和化学现象称之为界面(表面)现象。当物系的分散度很大时，则必需考虑界面层分子的特殊性质和由此产生的界面现象通常的情况下处于系统界面层的分子比系统内部的分子少得多，因而可以忽略不计。如何衡量系统的分散程度？

引言——单位体积的物质所具有的表面积。(m-1)——单位质量的固体所具有的表面积。(m2kg-1)式中，m——物质的质量

As——物质的表面积式中，V——物质的体积

As——物质的表面积目前常用的测定表面积的方法有BET法和色谱法。二、比表面积specificsurfacearea引言把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时边长l/m立方体数比表面as/（m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109三、分散度degreeofdispersity与比表面引言四、界面涉及的相关领域引言雨滴露珠曙光晚霞碧海蓝天四、界面涉及的相关领域

轻工业：洗涤剂、化妆品、乳制品、食品、造纸、纺织、印染、油漆、制糖、陶瓷、涂料、颜料、粘合剂材料科学：纳米材料和多孔材料（吸附剂、催化剂）、含能材料（乳化炸药）生物学与医学：生物流变学、血液学、电泳、各种凝胶大脑皮层进行的信息交换和传递——最复杂的表面过程

环境科学：气溶胶、烟雾、污水处理、人工降雨海洋科学：元素的吸附提取、污染油膜的处理、海水淡化膜农业：土壤改良、农药的乳化与分散地质选矿：浮选，矿石富集化学：指示剂的吸附、离子交换、沉淀过滤、结晶过程、过冷过热、过饱和现象、多相催化和电极过程

表面与界面化学虽是物理化学的传统研究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜、电镜、原子力显微镜等新的实验技术的出现，使得表面、界面效应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积累，提出了在分子水平上进行基础研究的要求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学密切相关，是这些相关学科要研究和解决的核心课题之一。引言第十三章表面物理化学13.1表面张力及表面Gibbs自由能13.2弯曲表面下的附加压力和蒸气压13.3溶液的表面吸附13.4液-液界面的性质13.5膜13.6液-固界面－润湿作用13.7表面活性剂及其作用13.8固体表面的吸附13.9气-固相表面催化反应表面张力表面热力学的基本公式界面张力与温度的关系溶液的表面张力与溶液浓度的关系13.1

表面张力及表面Gibbs自由能1、表面张力表面层分子的寿命很短。

由于气体、液体分子密度不同，表面层分受力与液体内部不同。

气相液相13.1

表面张力及表面Gibbs自由能对于表面层分子：f0所受合力方向指向液体内部

对于体相内部分子：f=0

表面功若将体相内部分子从液体内部移向表面，就要克服向内的合力而作功。

()T.p.ni下可逆地对该分子作功

气相液相13.1

表面张力及表面Gibbs自由能

——（比）表面功surfacework

，增加单位表面积时所必须作的表面功。单位为J/m2或N/m。

——（比）表面吉布斯函数Gibbsfunctionofsurface

，增加单位表面积时吉布斯函数的变化值，单位为J/m2或N/m。13.1

表面张力及表面Gibbs自由能13.1

表面张力及表面Gibbs自由能表面张力

若金属丝间无摩擦力，在可逆条件下

——引起液体表面收缩、作用于液体表面上的单位线段长度的张力，称表面张力surfacetension

，单位为N/m。表面张力和表面吉布斯函数是等价的。其数值和量纲完全相同采用表面吉布斯函数，便于用热力学原理和方法处理表面问题，所得结果不仅适用于液体表面，也对各种界面均有普遍意义。特别是对固体有关的界面，由于它的不可移动性，力的平衡方法难以应用。采用表面张力概念，以力的平衡方法解决流体界面的问题具有直观方便的优点。

13.1

表面张力及表面Gibbs自由能2、表面热力学的基本公式13.1

表面张力及表面Gibbs自由能13.1

表面张力及表面Gibbs自由能

（1）当

一定时，dG=

dAs

要dG<0，则dAs<0。

缩小表面积的过程为自发过程。

液体表面处处存在着一种使液面绷紧的张力。

为什么液滴为球形？13.1

表面张力及表面Gibbs自由能

（2）当As一定时，dG=Asd

则要dG<0，则d

<0。

表面张力减小的过程为自发过程。

为什么固体表面容易发生吸附？20℃时，将1克汞分散成直径为7×10-8m微粒，试求过程的ΔG。已知汞的密度为13.6×103kgm-3

，汞的表面张力为483×10-3N

m-1

。

由基本方程可知，在等温、等压和组成不变的条件下，当↓和As↓，dG=dAs≤0，过程都可自发进行，这就是表面现象产生的热力学原因。例1克汞的体积V=1×10-3/，分散成直径为7×10-8m微粒的粒数解3、界面张力及其影响因素

①

与物质的本性有关

分子间作用力大的，

也大。

(金属键)>(离子键)>

(极性键)>

(非极性键)Fe>NaCl>H2O>N2在相同条件下，比较下列物质表面张力的大小：Fe，N2，H2O，NaCl13.1

表面张力及表面Gibbs自由能例某些液态物质的表面张力物质/mNm-1t/oC正己烷18.420正辛烷21.820乙醇22.320乙醚26.4325水72.7520NaCl113.8803LiCl137.8614Na2SiO32501000FeO5821427Al2O37002080Ag878.51100Cu13001083Pt18001773.5②与接触相的性质有关

在相同条件下，同种物质与不同性质的其它物质接触时，表面分子所受到的作用力也不相同。

273K时某些液—液界面张力界面/mNm-1水—正己烷51.1水—正辛烷50.8水—氯仿32.8水—四氯化碳45水—正辛醇8.5水—乙醚10.7水—苯35水—硝基苯25.66水—汞375苯—汞357③

温度的影响温度升高，表面张力降低1）温度升高，体积增大，分子间距增大，体内分子对表面层分子的作用力减小；2）温度升高，气相蒸气压变大，密度增大，气相分子对液体表面分子的作用力增强。微观解释热力学解释13.1

表面张力及表面Gibbs自由能1886年，约特弗斯（Eotvos）

Vm——液体摩尔体积，Tc——临界温度，k——常量对一般非极性物质或非缔合液体来说，k=2.1×10-7J/K，对于具有缔合性的液体，k小于此数。1893年，兰姆赛-希尔茨（Ramsay-Sheilds）

当温度升至临界温度时，气液界面消失，表面张力为0。

13.1

表面张力及表面Gibbs自由能但少数物质，如钢铁、铜合金以及一些硅酸盐和炉渣，其表面张力随温度升高而增加。

对于钢液，温度上升时，一方面分子间距增大，作用力减弱，但另一方面，钢水中所吸附的使表面张力降低的表面活性物质减少，后者作用大于前者，所以，表面张力随温度升高而增加；对于炉渣，温度升高时，复合离子离解为简单离子，使粒子数目增加，且简单离子半径减小，引力大，所以表面张力增大。

13.1

表面张力及表面Gibbs自由能④压力的影响表面张力一般随压力的增加而下降。p，B(g)

气体分子易被液面吸附;

气体在液体中的溶解度增加。原因一般：p↑10atm,↓1mN/m。1atm，

H2O=72.8mN/m10atm，

H2O=71.8mN/m⑤分散度、溶液的组成对

也有影响。13.1

表面张力及表面Gibbs自由能13.1

表面张力及表面Gibbs自由能溶质从溶液的本体中自动富集与表面层，或离开表面层进入溶液本体中，使

趋于减小对于一溶液，趋于自动减小，使dG表面<0G表面=AsdG表面=dAs+Asd对于纯液体，为定值，As趋于自动减小，使dG表面<0在相界面上某种物质的浓度自动发生变化的现象称为吸附。溶液的表面吸附

4、溶液的表面张力与溶液浓度的关系13.1

表面张力及表面Gibbs自由能4、溶液的表面张力与溶液浓度的关系低脂肪酸、醇、醛等有机物非表面活性物质表面活性剂无机盐和不挥发的酸、碱等表面活性物质长碳链的两亲分子c/[c]/[]IIIIII13.1

表面张力及表面Gibbs自由能CH3(CH2)7=CH(CH2)7COOH两亲结构Amphiphilicstructure

极性基团非极性基团13.1

表面张力及表面Gibbs自由能Traube规则同一种溶质在低浓度时表面张力的降低与浓度成正比。不同的酸在相同的浓度时，每增加一个CH2，其表面张力降低效应平均可增加约3.2倍。13.1

表面张力及表面Gibbs自由能在液面上，某一小块面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是(A)表面张力与液面垂直(B)表面张力与S的周边垂直(C)表面张力沿周边与表面相切(D)表面张力的合力在凸液面指向液体内部，在凹液面指向液体外部.(A)的方向：垂直作用在液体表面上任一条线的两侧，沿着液面拉向两侧，尽量使表面积缩小。2.下列叙述不正确的是(A)比表面Gibbs函数的物理意义是，在恒温恒压下，可逆地增加单位表面积引起系统Gibbs函数的增量。(B)表面张力是垂直作用于表面上任意单位长度边界上的表面紧缩力。比表面Gibbs函数单位为J·m-2，表面张力单位为N·m-1时，两者数值不同。(C)判断下列描述的对错只有在比表面很大时才能明显地看到表面现象，所以系统表面积增大是表面张力产生的原因。2.对大多数系统来讲，当温度升高时，表面张力下降。错对恒温恒压下可逆地将水分散成微小液滴，过程的△G、△S、△U、△H大于零、小于零还是等于零？3.将一杯水倒在一块绝热板上，水的温度将如何变化？A.升高B.降低C.不变D.无法判定(B)弯曲表面上的附加压力Young-Laplace公式弯曲表面上的蒸气压——Kelvin公式13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压1、弯曲表面上的附加压力附加压力13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压在毛细管内充满液体，管端有半径为R’

的球状液滴与之平衡。对活塞稍加压力，将毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA克服附加压力ps所作的功增加表面积的Gibbs自由能可逆13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压拉普拉斯(Laplace)公式（1）ps

（2）弯曲液面：

ps

1/R’，曲率半径越小，附加压力越大，ps指向曲率中心。（3）平液面：R’→∞，ps

→013.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压自由液滴或气泡通常为何都呈球形？1、相同体积的物质，球形的表面积最小，则表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状就最稳定2、假若液滴具有不规则的形状，则在表面上的不同部位曲面弯曲方向及其曲率不同，所具的附加压力的方向和大小也不同，这种不平衡的力，必将迫使液滴呈现球形13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压毛细管现象Capillaryaction毛细管插入液体中，管内外液面形成高度差的现象①

液体能润湿管壁：呈凹形——是因为水能润湿管壁。水面呈凹形管中水柱比外面平液面高。管中水柱比外面平液面高——是因为ps的作用pspspgpl平液面：pg=pl管内液面：pg<

pl+

pspg+ρgh=

pl+

psρgh=

ps测得h，就可求出表面张力

θ<90°，h>0

②液体不能润湿管壁：θ>90°，h<0

毛细管中液面下降注意毛细管并不限于一般意义上的毛细管，为广义上的毛细管

毛细管现象θRR’hpspgpl毛细管现象的应用土壤中的缝隙———毛细管农民锄地，可铲除杂草，也可以破坏土壤中的毛细管，防止植物根一水分沿毛细管上升到地面而被蒸发。①锄地保墒两平板间的夹缝——毛细管这是弯曲液面的附加压力造成的。

②两块紧帖着的玻璃板之间有些水的话，就很难将它们分开。但如果把板浸在水中，那么即使两块板压紧在一起，也还比较容易将它们拉开。为什么？

psps毛细管现象的应用最大气泡法测表面张力

加压瓶压力计恒温水浴测定试管R1>R2<R3123最大气泡法测表面张力

加压瓶压力计恒温水浴若知道R’，则可利用上述实验求出待测液体的表面张力。

R’用已知表面张力的液体求。测定试管12313.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压2、Young-Laplace公式yy+dy增加这额外表面所需功为克服附加压力所作的功为13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压yy+dyYoung-Laplace公式13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压若是空气中的气泡，泡有两个表面，有两个ps3、弯曲表面上的蒸气压——Kelvin公式Kelvineqationrpr

p0

()T:将1mol平液面的液体分散为半径为r的小液滴。13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压rpr

p

1mol饱和蒸气（p）

1mol饱和蒸气（pr）

△G

△G1

△G2

△G3

Kelvin公式的热力学推导①

直接法：恒温变压过程，液面承受压力由p变化到

pr13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压rpr

p

rpr

p

1mol饱和蒸气（p）

②可逆途径

1mol饱和蒸气（pr）

△G

△G1

△G2

△G3

因为是()T,p、可逆相变，所以，△G1=△G3=0，

Kelvin公式（1）凸液面：R’>0，ln（pr/p）>0，pr>p。（2）凹液面：R’<0，ln（pr/p）<0，pr<p。（3）平液面：R’→0，ln（pr/p）→0，pr=p。讨论pr与1/R’有关∵对一定温度下的某种物质而言，M、、ρ、p均为定值,∴pr仅与R’有关.p凸>p平

>p凹13.2弯曲表面上的附加压力和蒸气压例

在298.15K时，水的饱和蒸气压为2337.8Pa，密度为

0.9982×103kg.m-3,表面张力为72.75×10-3N.m-1。试分别计算球形小液滴小气泡的半径在10-5—10-9m之间的不同数值下饱和蒸气压为之比pr/p0各为若干？小液滴的半径为10-5m时，根据开尔文方程，有

解对于小气泡，曲率半径R’=-10-5m，根据开尔文方程，有饱和蒸气压为之比pr/p0各为

R’

/m10-510-610-710-810-9

小液滴1.00011.0011.011.1142.937

小气泡0.99990.99890.98970.89770.340510-810-910-710-6123R’

/

m{Pr}表面曲率半径对水的蒸气压的影响小液滴毛细管中凹液面298.15K平面液体p凸>p平

>p凹毛细管凝结开尔文公式应用之一p平

>p凹根据Kelvin公式，凹面上的蒸气压比平面上小，所以在小于饱和蒸气压时，凹面上已达饱和而发生凝聚，即为毛细管凝结提示：硅胶为多孔物质问题硅胶为什么能起干燥作用？开尔文公式应用之二亚稳状态及新相的生成新相的生成：从蒸气中凝结出小液滴从饱和溶液中结晶出小晶体从液体中生成小气泡如果没有其它杂质表面存在，总是先生成很小的分子集团，再由这种分子集团生长变成小液滴、小晶体、小气泡。这些分子集团或小液滴、小晶体、小气泡有很大的表面积，有很高的表面能。因此新相的生成非常困难，常形成过饱和溶液、过饱和蒸气、过热液体、过冷液体，它们是热力学上的不稳定状态，但在一定的条件下可以长期存在，称为亚稳态或介安态。纯液体为单组分系统在定温、定压下非自发过程开尔文公式应用之二亚稳状态及新相的生成在100℃时，水的密度为0.9982×103kgm-3，表面张力为58.9×10-3Nm-1。试计算在此条件下，水中产生一个半径为10-8m小气泡的蒸气压和附加压力。例

解蒸气压：

附加压力：pr=9.463×104Pahpsp大气亚稳状态metastablestate1）过热液体液体的饱和蒸气压超过了外压仍不沸腾的液体称为过热液体。hpsp大气微小气泡内的蒸气压远小于平液面的蒸气压；微小气泡内的气体所受的压力除了外压，还有液体的静压力和弯曲液面的附加压力，远高于平液面受的压力。

所以微小气泡不能形成，液体不能从内部气化，因此液体不能沸腾，形成了过热液体（暴沸现象）。原因液体加热到该温度的饱和蒸气压等于外压时应沸腾，沸腾是液体不仅从表面气化，而且从内部气化,液体内部首先生成的是微小气泡。防止办法投入素烧瓷片或毛细管。多孔物质孔中的气体，加热成为新相种子，绕过产生极微小气泡困难阶段，过热程度降低。hpsp大气1）过热液体亚稳状态metastablestate在正常沸点时，如果水中只含有半径为5×10-7m的空气泡，问使这样的水开始沸腾需过热多少度？已知水在100℃时的表面张力为58.9×10-3Nm-1，气化热为40.656kJ.mol-1。

泡内气体受的压力为

p=p大＋ps=(1.01325＋2.356)×105Pa=3.36925×105Pa

T2=411K或138℃泡内的附加压力为例

解根据克－克方程hpsp大气2）过饱和蒸气对于一定压力的蒸气，当降温到其蒸气压超过该温度的饱和蒸气压仍不凝结成液体，这种蒸气称为过饱和蒸气。原因产生蒸气过饱和现象示意图微小液滴有较高蒸气压：当蒸气压达到或超过通常液体蒸气压时，对微小液滴可能仍未达饱和，若蒸气过饱和程度不高，对微小液滴未达饱和状态，微小液滴既不能产生，也不能存在。防止办法加入微粒可成为凝结核心，利于生成半径较大的液滴。亚稳状态metastablestate是当云中水蒸气达到饱和或过饱和的状态时，喷撒微小AgI颗粒或干冰作为水的凝结中心，一开始就形成半径较大的液滴，使新相(水滴)生成时所需要的过饱和程度大大降低人工降雨原理亚稳状态metastablestate

开尔文方程不仅适用于液体，也适用于微小的固体物质，此时r为与固体粒子体积相等的球形粒子的半径。p小>p普3)过冷液体——在一定压力下，当液体的温度已低于该压力下液体的凝固点，而液体仍不凝固的现象。此时的液体称为过冷液体。4)过饱和溶液——在一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下的溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象。此时的溶液称为过饱和溶液。亚稳状态metastablestatep小>p普3)过冷液体supercooledliquid产生过冷液体示意图OA——小晶体蒸气压曲线OA——普通晶体蒸气压曲线OOC——液体蒸气压曲线原因加入小晶体作为新相种子，则能使液体迅速凝固成晶体防止办法亚稳状态metastablestate4)过饱和溶液supersaturatedsolution原因p小>p普投入小晶体做新相种子，防止过饱和程度过高，可获得较大颗粒的晶体防止办法式中cr和c0分别为微小晶体和普通晶体的溶解度。

OA——小晶体蒸气压曲线OA——普通晶体蒸气压曲线浓溶液稀溶液亚稳状态metastablestate过热液体过饱和蒸汽过冷液体过饱和溶液上述各种状态下的系统都不是处于真正的平衡状态，从热力学的观点来讲都是不稳定的，但条件合适时往往能维持相当长时间不变，称为亚稳（或介安）状态。亚稳状态之所以可能存在，皆与新相种子难以生成有一定的关系亚稳状态metastablestate在聚合物和树脂类，染料、颜料类、陶瓷、玻璃类，除锈剂、杀虫药类，碳水合化物、乳制品类，洗涤剂和表面活性类，肥料类，有机化合物、无机化合物液体物料的干燥上，表现得尤为出色。离心喷雾干燥机是一种适用于乳浊液、悬浮液、糊状物、溶液等液体干燥的专用干燥设备。喷雾干燥喷雾干燥空气通过过滤器和加热器后，进入装在干燥室顶部的蜗壳通道及热风分配器通过分配器后热空气形成均匀旋转气流进入干燥室内。电动离心喷头将料液经高速旋转雾化成细微雾滴。干燥室内与旋转流动热风充分接触，完成高效热质交换，水份迅速蒸发，瞬间就可蒸发95-98%的水份。工作流程工作原理因为微小颗粒的饱和蒸气压大于同温度下大颗粒的饱和蒸气压，所以小颗粒物质中所含水分比大颗粒物质中的水分容易蒸发。增加了系统的总表面积，以利于水分的蒸发；1.在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生：(A)大水珠变大，小水珠变小；(B)大水珠变大，小水珠变大；(C)无变化；(D)大小水滴都会蒸发消失。p小>p普(A)2.用同一滴管在同一条件下分别滴下同体积的三种液体：水、硫酸水溶液、丁醇水溶液，则它们的滴数为A．一样多B．水的最多，丁醇水溶液最少C．硫酸水溶液最多，丁醇水溶液最少D．丁醇水溶液最多，硫酸水溶液最少(D)3.在空间轨道站中，飘浮着一个足够大的水滴，当用一内壁干净、外壁油污的毛细管接触水滴时：(A)水不进入毛细管；(B)水进入毛细管并达到一定高度；(C)水进入直到毛细管另一端；(D)水部分进入并从另一端出来，形成两端有水球。(C)毛细管外壁有油污时具有亲油性的特征，会对水滴产生排斥；当水滴进入内壁时，由于内壁是亲水性的，可以形成凹液面，进而产生毛细管上升现象。同时，因为在外太空，没有重力影响，因此水会进入并移到毛细管另一端。13.3

溶液的表面吸附Gibbs吸附公式溶质从溶液的本体中自动富集与表面层，或离开表面层进入溶液本体中，使

趋于减小。溶液的表面吸附

c/[c]/[]IIIIII13.3

溶液的表面吸附Γ2：溶质的表面吸附量

或表面过剩或表面超量

——单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶质的物质的量之差值。单位为mol/m2。

例As=0.1m2,表面层：0.1mol溶剂，0.1mol溶质本体：1mol溶剂，0.1mol溶质13.3

溶液的表面吸附Gibbs吸附公式a2是溶质的活度；d

/da2是在等温下，表面张力

随溶质活度的变化率。Gibbs-Duhem方程13.3

溶液的表面吸附Gibbs吸附公式负ⅠⅢ13.3

溶液的表面吸附水溶液c2/moldm-3Γ2/(molm-2)测定值计算值4-氨基甲苯0.01875.74.90.01644.34.6苯酚0.2184.45.1己酸0.02235.95.40.02584.45.60.04525.35.43-苄基甲酸0.01003.73.40.03003.65.3Mcbain等验证Gibbs公式的实验结果13.3

溶液的表面吸附Γ的求解c2(1)通过实验，测出不同浓度下溶液的

值，作～c

曲线(2)在指定浓度求切线的斜率(3)代入吉布斯等温式计算Γ镜面法等面积法数学软件origin13.3

溶液的表面吸附表面活性物质的稀水溶液13.3

溶液的表面吸附Γ2c2Γm由实验测出Γm的值，即可计算一个表面活性物质分子所占面积am，即吸附达到饱和时溶质分子在表面层作定向排列。饱和吸附量Γm可以近似看作是溶质分子在单位表面上排一个单分子层的物质的量某溶液表面张力与溶质浓度c的关系式：0-=A+Blnc，式中0为纯溶剂的表面张力，A、B为常数.则表面超量为：13.4

液-液界面的性质液-液界面的铺展单分子表面膜——不溶性的表面膜表面压-a曲线与表面不溶膜的结构类型不溶性表面膜的一些应用13.4

液-液界面的性质1、液-液界面的铺展液体1与液体2不互溶，液体1滴在液体2上：聚成椭球形在液面上铺展开取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力在三相接界点A处，1,3

和

1,2

企图维持液体1不铺展2,3

的作用是使液体1铺展铺展不铺展13.4

液-液界面的性质将水滴在汞表面上将汞滴在水表面上水可以在汞面上铺展开汞不可以在水面上铺展开13.4

液-液界面的性质2、单分子表面膜——不溶性的表面膜两亲分子具有表面活性，溶解在水中的两亲分子可以在界面上自动相对集中而形成定向的吸附层（亲水的一端在水层）并降低水的表面张力。——吸附膜当两亲分子的疏水基大到一定的程度，其在水中的溶解可被忽略，而通过铺展在水面上形成的单分子层，称为不溶性表面膜。——铺展膜1765年Franklin就曾用油滴铺展到水面上，得到厚度约为2.5nm的很薄油层ΓcBΓm13.4

液-液界面的性质单分子表面膜的制备

成膜材料一般是：（1）两亲分子，带有比较大的疏水基团（2）天然的和合成的高分子化合物制备时要选择适当的溶剂，如对成膜材料有足够的溶解能力，在底液上又有很好的铺展能力，其比重要低于底液，且易于挥发等。13.4

液-液界面的性质3、表面压测量装置：

Langmuir膜天平

1917年Langmuir设计一般，

=30～50mN/m若膜厚约为2.5nm,p=1.5×107kPa≈150atm13.4

液-液界面的性质Langmuir膜天平K——盛满水的浅盘，AA——云母片，悬挂在一根与扭力天平刻度盘相连的钢丝上，AA的两端用极薄的铂箔与浅盘相连。XX——可移动的边，用来清扫水面，或围住表面膜，使它具有一定的表面积。在XXAA面积内滴加油滴，油铺展时，用扭力天平测出它施加在AA边上的压力。这种膜天平的准确度可达1×10-5N/m13.4

液-液界面的性质Areapermolecule/Å2SurfacePressure/mN·m-lGLEILCSCA0LE/G-a曲线（b）（c）（a）（d）4、-a曲线与表面不溶膜的结构类型13.4

液-液界面的性质LB膜天平13.4

液-液界面的性质5、不溶性表面膜的一些应用（1）降低水蒸发的速度1766年Gainas油可以平浪1888年Franklin0.5英亩池塘只需1汤匙油，即可平静下来单分子膜可防止江河湖海中水的蒸发，其原因是影响了水的蒸发速率，即改变了蒸发动力学性质。脂肪酸之类的膜，如果把膜压从0增加到30～40mN/m，则蒸发速率将下降60～90%，每天每亩水面约放0.0374公斤固态醇，每公斤十六醇可节水15670公斤左右。Areapermolecule/Å2SurfacePressure/mN·m-lGLEILCSCA0LE/G13.4

液-液界面的性质（2）测定蛋白质分子的摩尔质量原理：在低表面浓度时，表面膜具有理想气体状态方程的形式（a）13.4

液-液界面的性质（3）表面反应膜的化学反应指组成膜的物质与接触膜的相中某物质间所发生的化学反应。反应与一般的化学反应的影响因素有关，也与膜物质分子的取向密切相关。在高锰酸盐的水溶液的表面上，油酸双键的氧化13.4

液-液界面的性质（3）表面反应表面上化学反应的平衡位置往往与溶液中的不同．原因有三：表面电荷影响了不同组分的吸附量反应物或产物被吸附的能力不同表面压的影响若表面是带正电的，是正的．反应若在表面上进行则更趋于完成．若表面是带负电的，是负的，反应在大块相中应更趋于完成．

13.4

液-液界面的性质布儒斯特角显微镜BrewsterAngleMicroscopy(BAM)13.4

液-液界面的性质偏振调制的傅里叶变换红外反射吸收光谱PM-IRRAS

13.4

液-液界面的性质20001800160014001200

n[cm-1]=0.0mN/m=0.5mN/m=2.5mN/m=5.0mN/m=10.0mN/m=15.0mN/m=20.0mN/mnC=O/173413.5膜L-B膜的形成生物膜简介自发单层分散*13.5膜1、L-B膜的形成不溶物的单分子膜可以通过简单的方法转移到固体基质上，经过多次转移仍保持其定向排列的多分子层结构。这种多层单分子膜是Langmuir和Blodgett女士首创的，故称L-B膜。由于形成单分子膜的物质与累积（或转移）方法的不同，可以形成不同的多分子膜：X型多分子层Y型多分子层Z型多分子层13.5膜X累积Y累积Z累积13.5膜非线性光学材料光学性质依赖于入射光强度的材料。利用非线性光学晶体的倍频、和频、差频、光参量放大和多光子吸收等非线性过程可以得到频率与入射光频率不同的激光，从而达到光频率变换的目的。广泛应用于激光频率转换、四波混频、光束转向、图象放大、光信息处理、光存储、光纤通讯、水下通讯、激光对抗及核聚变等研究领域。13.5膜2、生物膜简介生物膜是一个具有特殊功能的半透膜。它的功能主要是：能量传递物质传递信息识别与传递13.5膜细胞膜蛋白质就其功能可分为以下几类能识别各种物质、在一定条件下有选择地使其通过细胞膜分布在细胞膜表面，能“辩认”和接受细胞环境中特异的化学性刺激属于膜内酶类，还有与免疫功能有关的物质13.5膜钠、钾离子泵13.5膜G蛋白偶联受体(GPCRs)是位于细胞膜上的蛋白质构成的一个巨大分子系统，它们会通过位于细胞膜内侧的GTP结合蛋白允许各种信号实现透过细胞膜，在细胞之间或是在人体内的长距离传递。视紫红质（rhodopsin,Rh）光信号→Rh激活→Gt活化→cGMP磷酸二酯酶激活→胞内cGMP减少→Na+离子通道关闭→离子浓度下降→膜超极化→神经递质释放减少→视觉反应。13.5膜13.6液-固界面——润湿作用粘湿过程浸湿过程铺展过程接触角与润湿方程13.6液-固界面——润湿作用1930年，Osterhof和Bartell把润湿现象分成沾湿、浸湿和铺展三种类型。润湿方式或过程不同，润湿的难易和润条件亦不相同。

1、沾湿过程(adhension)——固体表面与液体相接触时，g-s及g-l转变为s-l界面的过程。

——当固体浸人液体中时，g-s界面完全被s-l界面所取代。

2、浸湿过程immersion13.6液-固界面——润湿作用3、铺展过程spreading——少量的液体在光滑的固体表面（或液体表面）上自动展开，形成一层薄膜的过程。S>0，可铺展。且S越大，铺展性能越好

13.6液-固界面——润湿作用沾湿过程的推动力最大，最易于进行，但属于最低层次的润湿铺展过程的推动力最小，难于进行，但属最高层次的润湿。

13.6液-固界面——润湿作用13.6液-固界面——润湿作用润湿wetting——固体表面上的气体(或液体)被液体(或另一种液体)取代的现象。13.6液-固界面——润湿作用s-ls-gl-gOOl-gs-gs-lθ>90°，不润湿

θ<90°，润湿

杨氏(YoungT)方程4、接触角与润湿方程θ<90°，0<cosθ<1

∴液体尽量铺开，即润湿固体。气固表面能>液固表面能∴为使能量最小，就尽量减小固体与气体接触面积。（遵循能量最小原理）s-ls-gl-gO13.6液-固界面——润湿作用4、接触角与润湿方程θ>90°，-1<cosθ<0

∴液体就缩成球形，不润湿固体。g-s表面能<l-s表面能。∴由能量最小原理，尽量增大g-s接触面，减小l-s接触面。Ol-gs-gs-l1、接触角与杨氏方程4、接触角与润湿方程<90

润湿，该固体则称为亲液（水）性固体,

如：石英、无机盐>90

不润湿，该固体则称为憎液（水）性固体，如：石蜡、石墨=180：完全不润湿

=0：完全润湿，铺展s-ls-gl-gOOl-gs-gs-l在杨氏方程适用的范围内，

θ越小，其润湿性能越好。∴可用润湿角来判断润湿性能的优劣。沾湿过程浸湿过程铺展过程将杨氏方程代入各Gi表达式中可得：讨论注意接触角测量1）直接观察法：照相，测角度。例：高温x-射线透射仪测金属(冰铜)与炉渣间θ2）显微测算全系列动态接触角/润湿角测量仪润湿现象的应用利用润湿：金属Al电解（熔液润湿电极）、金属焊接﹑印染﹑洗涤﹑农药、机械设备润滑

利用不润湿：注水采油﹑矿物浮选13.7

表面活性剂及其作用表面活性剂分类表面活性剂的结构对其效率及能力的影响表面活性剂的HLB值表面活性剂在水中的溶解度表面活性剂的一些重要作用及其应用ΓmCnH2n+1X

实验结果am=20.5×10-20m2

ΓcBΓm化合物种类Xam/nm2

脂肪酸-COOH0.205二元酯类-COOC2H50.205酰胺类-CONH20.205甲基酮类-COCH30.205甘油三酸酯类-COOCH30.205饱和酸的酯类-COOR0.220醇类-CH2OH0.216CnH2n+1X化合物在单分子膜中每个分子的横截面积CnH2n+1X在表面层被吸附时的排列方式是直立排列

13.7表面活性剂及其作用CH3(CH2)7=CH(CH2)7COOH两亲结构Amphiphilicstructure

极性基团非极性基团定向排列1、表面活性剂分类表面活性剂离子型阴离子肥皂RCOONaRCOO-+Na+阳离子胺盐C18H37NH3+Cl-C18H37NH3++

Cl-两性氨基酸R-N+H2-CH2COO-非离子型聚乙二醇或聚氧乙烯类、多元醇类表面活性剂通常采用按化学结构来分类13.7表面活性剂及其作用按用途分类：乳化剂Emulsifier，破乳剂deemulsifier,润湿剂wettingagent,抗湿剂anti-wettingagent,分散剂dispersant,发泡剂vesicant,消泡剂antifoaming

agent

按成分分类：有机硅表面活性剂Organosiliconsurfactant有机金属表面活性剂Organometallicsurfactant:Znsoap,Mgsoap按溶解度分类水溶性表面活性剂water-solublesurfactant油溶性表面活性剂oil-solublesurfactant13.7表面活性剂及其作用1、表面活性剂分类13.7表面活性剂及其作用2、表面活性剂的结构对其效率及能力的影响表面活性剂效率使水的表面张力降低到一定值时所需要的表面活性剂的浓度。所需浓度愈低，表面活性剂的性能愈好。表面活性剂的能力能够把水的表面张力降低到的最小值。能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。活性剂的能力也称为有效值表面活性剂的效率与能力在数值上常常是相反的。13.7表面活性剂及其作用对正烷基苯磺酸钠的水溶液在348K时的表面张力与浓度的关系13.7表面活性剂及其作用对-十二烷基苯磺酸钠的水溶液在348K时的表面张力与浓度的关系13.7表面活性剂及其作用当憎水基团的链长增加时，活性剂的效率提高，而能力可能降低了。当憎水基团有支链或不饱和程度增加时，效率降低，能力却增加。表面活性剂的效率与能力在数值上常常是相反的。13.7表面活性剂及其作用稳定化稳定化憎水基亲水基和水相斥和水吸引形成胶束的稳定化过程13.7表面活性剂及其作用(b)开始形成胶束的溶液(c)大于临界胶束的溶液(a)稀溶液溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外。这种多分子聚集体称为胶束。形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。继续增加表面活性剂的量，只能增加溶液中胶束的数量和大小。临界胶束浓度(cmc)criticalmicelleconcentration形成一定形状的胶束所需要的表面活性剂的最低浓度。临界胶束浓度是表面活性剂的一个基本特性参数。在临界胶束浓度时，界面上已达饱和，表面活性剂在界面上定向单分子排列——形成单分子膜。因胶束的性质与原表面活性剂分子不同，导致在临界胶束浓度前后，溶液的性质发生改变。4、表面活性剂界面张力表面张力临界胶束浓度去污作用密度改变电导率摩尔电导率渗透压浓度表面活性剂溶液的性质临界胶束浓度时各种性质的突变13.7表面活性剂及其作用

各种缔合胶束的形状球状层状棒状13.7表面活性剂及其作用-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+球形胶束H2O(a)(b)棒状胶束(c)水棒状胶束的六角束(d)层状胶束（e)1~3.5nm1~3.5nm类脂黑膜(g)H2OoilH2O醇油或O/W微乳液W/O微乳液(h)H2OH2O单室泡囊或(i)胶束的结构形成示意图如何选择最合适的表面活性剂，使达到最佳效果呢？13.7表面活性剂及其作用3、表面活性剂的HLB值hydrophileandlipophilebalancevalues1945年格里芬提出HLB法。物质的HLB值越大，亲水性越强。反之，亲油性越强。

HLB值为10时，亲水、亲油性均衡。石腊的HLB值为0,聚乙二醇的HLB值为20，十二烷基硫酸钠的HLB为40不同HLB值的表面活性剂的作用不同。7+亲水官能团HLB值–

亲油基官能团HLB加水后情况HLB值加水后情况HLB值不分散1～4稳定乳白色分散系8～10分散较差3～6半透明至透明分散系10～13剧烈振荡后成乳剂6～8透明溶液13以上确定表面活性剂的HLB值方法浊度法浊度法测定HLB值对照表官能团HLB法13.7表面活性剂及其作用各官能团的HLB值表基团名称HLB值基团名称HLB值—SO4Na38.7—OH0.5—COOK21.1—(C2H4O)—0.33—COONa19.1—CH—0.475—SO3Na11—CH2—0.475—N（叔胺—）9.4—CH30.475—酯（自由）2.4＝CH—0.475—COOH2.1—（C3H6O）—0.15—OH（自由）1.9—CF30.87—O—1.3—CF2—0.877+亲水官能团HLB值–

亲油基官能团HLB4、表面活性剂在水中的溶解度表面活性剂的亲水性越强，其在水中的溶解度越大，而亲油性越强则越易溶于“油”。13.7表面活性剂及其作用13.7表面活性剂及其作用离子型表面活性剂溶解度随着温度的升高而增加，当达到一定温度后，其溶解度会突然迅速增加，这个转变温度称为Kraff点同系物的碳氢链越长，其Kraff点越高。非离子型表面活性剂亲水基主要是聚乙烯基。升高温度会破坏聚乙烯基同水的结合，而使溶解度下降，甚至析出。所以加热时可以观察到溶液发生混浊现象。发生混浊的最低温度称为浊点环氧乙烯的分子数越少，亲水性越强，浊点就越高。反之，亲油性越强，浊点越低。13.7表面活性剂及其作用A.阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠（LAS)：

R12－ph－SO3Na

去污力强，常用作洗涤剂、乳化剂,但刺激性较强，不易降解十二烷基聚氧乙烯醚硫酸钠（AES)：

R12－（C2H4O）n－SO4Na去污力强，常用作洗涤剂、乳化剂,刺激性较LAS弱，较易降解常用表面活性剂简介13.7表面活性剂及其作用B.阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（1631)：

R16－N（CH3）4Br

起泡力、去污力差但其水溶液具有很强的杀菌能力，常用作消毒、灭菌剂；吸附在固体表面的能力强。常用作矿物浮选剂、植物柔软剂、抗静电剂，颜料分散剂等刺激性较强，价格较阴离子表面活性剂高13.7表面活性剂及其作用C.非离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚（AEO或OP系列)：

R－O－（C2H4O）n－H

性能良好的乳化剂、润湿剂烷基酚聚氧乙烯醚（TX系列)

：

R12－ph－（C2H4O）n－H

性能稳定，用途同AEO，但不易降解，毒性较大聚氧乙烯烷醇酰胺（6501)：

RCONH（C2H4O）nH

稳定性好，与阴离子表面活性剂复合具有良好的起泡性、去污性,常用作稳泡剂、乳化剂、防锈剂13.7表面活性剂及其作用Span系列——失水山梨醇脂肪酸酯Span20（月桂酸，C12）、Span40（棕榈酸，C16）、Span60（十八酸）、Span80（油酸，C18）毒性低，油溶性乳化剂（食品）Tween系列——聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯

TW20、TW40、TW60、TW80毒性低，水溶性乳化剂（食品）C.非离子表面活性剂13.7表面活性剂及其作用D.两性表面活性剂氨基酸型：十二烷基氨基丙酸(C12H25N+H2CH2CH2COO-)甜菜碱型：烷基二甲基甜菜碱〔RN+(CH3)2CH2COO-〕

13.7表面活性剂及其作用5、表面活性物质的作用润湿作用起泡作用增溶作用乳化作用洗涤作用13.7表面活性剂及其作用Ⅰ.润湿作用

表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂如果要制造防水材料，就要在表面涂表面活性剂，使接触角大于90°。13.7表面活性剂及其作用Ⅱ.起泡作用

LowersurfacetensionStiffenthefilmIncreasetheviscidity“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。13.7表面活性剂及其作用浮游选矿

首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡剂等表面活性剂。

搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。

不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。

13.7表面活性剂及其作用浮游选矿的原理图

选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的表面，憎水基朝向水。

当矿砂表面有5%被捕集剂覆盖时，就使表面产生憎水性，它会附在气泡上一起升到液面，便于收集。水有用矿石矿石泡

矿物憎水表面13.7表面活性剂及其作用grindedfor4-5times,beneficiationfor6-7times.浮选药剂捕集剂——选择性地吸附在矿物表面含硫化合物烃基酸类：脂肪酸盐，硫酸盐，磺酸盐胺类起泡剂——产生气泡松油（萜品醇，C10H18O），樟脑油（桉树油，C10H18O）三乙氧基丁烷调整剂——通过改变矿粒的表面性质来提高捕积剂的选择性活化剂抑制剂pH调节剂黄药13.7表面活性剂及其作用Ⅱ.起泡作用

也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。13.7表面活性剂及其作用Ⅲ.增溶作用

非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。Thesolubilityofbenzeneis0.07ginwater,9ginsolutioncontaining10%C17H35COOH.

13.7表面活性剂及其作用

增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。

经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。13.7表面活性剂及其作用Ⅳ.乳化作用

一种或几种液体以大于10-7m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液

要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)。油水O/W型油水W/O型13.7表面活性剂及其作用

有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。13.7表面活性剂及其作用Ⅴ.洗涤作用

洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉13.7表面活性剂及其作用13.7表面活性剂及其作用好的洗涤剂必须具有：（1）良好的润湿性能（2）能有效的降低被清洗固体与水及污垢与水的界面张力，降低沾湿功（3）有一定的起泡或增溶作用（4）能在洁净固体表面形成保护膜而防止污物重新沉积洗衣粉配方举例LAS(对十二烷基苯磺酸钠)20润湿、乳化、分散、起泡和去污AS（伯烷基磺酸盐）10润湿、乳化、分散、起泡和去污硫酸钠(填充剂)30有去污、降低料浆稠度便于搅匀、输送和防止结块的作用碳酸钠7与脂肪污垢皂化而将污垢除去并有较好的吸附性能和促进泡沫生成硅酸钠5对洗衣粉的悬浮、胶溶、泡沫稳定有良好作用STPP(三聚磷酸钠)25分散、胶溶作用复合酶2除净织物上的各种血渍、奶渍及由肉汁、牛奶、酱料等所造成的污垢CMC(羧甲基纤维素)1防止污垢再沉积，保持织物的柔软性及润湿织物和泡沫增白剂≈0.1色素、香精≈0.1洗衣粉中的磷我国洗衣粉年产量在200万吨左右，以平均15％磷酸盐含量计算，每年约有30万吨含磷化合物排放到地面水中，而1克的磷就可使藻类生长100克。导致我国湖泊都处于富营养化状态。五大淡湖之一的巢湖含量超标3.4倍，致使水藻长满全湖，夏天腥臭味熏人；滇池湖水超过国家5类水水质标准，无法饮用；因磷使红色浮游生物繁殖而引发的海水变色--“赤湖”仅1992年就发生50起。4A氟石代替磷酸盐13.8

固体表面的吸附固体表面的特点吸附等温线Langmuir等温式混合气体的Langmuir吸附等温式Freundlich等温式BET多层吸附公式Tëмкин方程式吸附现象的本质——化学吸附和物理吸附化学吸附热影响气-固界面吸附的主要因素固体在溶液中的吸附——吸附等温线13.8

固体表面的吸附1、固体表面的特点（1）不流动性固体表面分子（原子）移动困难，只能靠吸附来降低表面能（2）固体表面的几何不均匀性不同类型的原子的化学行为、吸附热、催化活性和表面态能级的分布都是不均匀的。（3）固体表面的组成不均匀性与体相内部组成不同（Cu——Cu2O——CuO——空气）

固体表面是不均匀的，即使从宏观上看似乎很光滑，但从原子水平上看是凹凸不平的。平台扭折表面杂质吸附原子位错不同晶面台阶固体表面缺陷示意图不同位置吸附势能不同同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质，而且实际晶体的晶面是不完整的，会有晶格缺陷、空位和位错等。13.8固体表面的吸附几乎所有实际固体的表面上都存在不同程度的结构不完整性和组成不均匀性，这就使固体表面上各处的表面能产生差异，那些表面能高的区域，性质比较活泼，往往形成所谓吸附中心、活性中心、腐蚀中心、感光中心、….。这些对于我们研究吸附、催化、腐蚀、感光过程等的微观机理是很重要的．13.8固体表面的吸附13.8固体表面的吸附

在相界面上某种物质的浓度自动发生变化的现象称为吸附(adsorption)。具有吸附能力的固体物质称为吸附剂(adsorbent)，被吸附的物质称为吸附质(adsorbate)。常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。为了测定固体的比表面，常用的吸附质有：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸气等。吸附为使表面能降低，固体表面会自发地利用其未饱和的自由价来捕获气相或液相中的分子，使之在固体表面上浓集，这一现象称为固体对气体或液体的吸咐。吸附平衡与吸附量吸附平衡：即rads=rd，此时被吸附的气体量不随时间而变化吸附量Amountadsorbed：——达吸附平衡时，单位质量吸附剂所吸附的吸附质的量——或单位面积的吸附表面上所吸附物质的量。

13.8固体表面的吸附吸附曲线

通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系：(1)T=常数，q=f(p)，得吸附等温线。(2)p=常数，q

=f(T)，得吸附等压线。(3)q

=常数，p=f(T)，得吸附等量线。13.8固体表面的吸附从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质孔分布吸附剂与吸附质之间的相互作用2、吸附等温线adsorptionisotherm

ⅠⅡⅢⅣⅤ（Ⅱ）和（Ⅲ）[或（Ⅳ）和（Ⅴ）]的不同是与第一层的吸附热究竟是大于还是小于吸附质的液化热有关，即与吸附质和吸附剂表面作用的强弱有关。在BET理论中这一点得到圆满解释。单层吸附平面上的多分子层吸附有毛细凝结时的多层吸附13.8固体表面的吸附Langmuir单分子层吸附理论要点：（1）单分子层吸附；（2）固体表面是均匀的；（3）被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力；（4）吸附平衡是动态平衡。kakd13.8固体表面的吸附3、Langmuir单分子层吸附kakd1-——空白表面设N为固体表面上具有吸附能力的总晶格位置数达到平衡时，a称为吸附系数adsorptioncoefficient

，它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。Langmuir吸附等温式kakd13.8固体表面的吸附1.当p很小，或吸附很弱时，ap<<1，

=bp，

与p成线性关系。2.当p很大，或吸附很强时，ap>>1，

=1，

与p无关，吸附已铺满单分子层。讨论13.8固体表面的吸附令V——覆盖率为θ时的平衡吸附量；Vm

——饱和吸附量saturatedamountofadsorption

则对单分子层吸附吸附质分子截面积am13.8固体表面的吸附4、混合气体的Langmuir吸附等温式13.8固体表面的吸附当A和B两种粒子都被吸附时，A和B分子的吸附与解吸速率分别为达吸附平衡时，ra=rd气体B的存在可使气体A的吸附受到阻抑，反之亦然13.8固体表面的吸附对多种气体混合吸附的Lngmuir吸附等温式为：朗缪尔的生平简介美国物理化学家朗缪尔(Langmuir)1881年1月31日生于纽约的一个贫民家庭。1903年毕业于哥仑比亚大学矿业学院。不久去德国留学，1906年师从于Nernst，并获得哥丁根大学的博士学位。1932年，因表面化学和热离子发射方面的研究成果获得诺贝尔化学奖。Langmuir膜天平挡杆驱动马达压力装置反馈系统挡杆膜天平Wilhelmy片Langmuirisdevotedtoreportingnewandoriginalexperimentalandtheoreticalresearchinthefieldsofcolloids,surfaces,andinterfaces.Coverageincludessuchtopicsasstructure,properties,andreactivityofcolloidalsystems(micelles,vesicles,emulsions,gels,polymers,nanoparticlesandsurfactants),elect