ch10.5物理化学溶液表面

§10.5

溶液表面溶液的表面吸附现象吉布斯吸附等温公式表面活性物质P492一.溶液的表面吸附现象

1、溶液的表面吸附：溶质在溶液表面层（或表面相）中的浓度与在溶液本体（或体相）中浓度不同的现象。2、为什么会发生溶液的表面吸附呢？

对于溶液来说，其表面张力与表面层的组成密切相关，因此还可以通过自动调节溶质在表面层中的浓度来改变其表面张力γl，从而促使表面吉布斯函数降低。

3、几种不同的溶液的表面吸附

实验表明，在同一种溶剂中加入不同的溶质，其表面张力随浓度的变化情况不同，因而表面层的吸附情况有所不同。我们以水为溶剂进行讨论。加入物质ⅠⅡⅢ无机盐、碱、酸低级醇、酸、酮、酯等有机物表面活性物质（表面活性剂）实验表明c↗

γ↗

Gs↗或dγ/dc>0c↗γ↘

Gs

↘或dγ/dc<0c↗γ↘↘Gs↘↘或dγ/dc<<0表面层变化趋势为使表面吉布斯函数降低，溶质会自动离开溶液表面进入溶液内部为使表面吉布斯函数降低，溶质会自动富集在溶液表面层为使表面吉布斯函数降低，溶质会大量聚集在溶液表面层吸附达平衡时*c表<c体c表>c体c表>>c体吸附现象负吸附**正吸附***

正吸附表面张力与浓度关系示意图

我们用图来表示在水中加入不同类型的溶质时，溶质的浓度对表面张力的影响：

表面惰性物质：加入该种物质使溶液表面张力升高，称其为表面惰性物质，第Ⅰ类物质。

表面活性物质：凡是能使溶液表面张力降低的物质，皆称为表面活性物质，第Ⅱ、Ⅲ类。但人们习惯上只把那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性物质或表面活性剂，第Ⅲ类二.吉布斯吸附等温公式(p493)

对溶液的表面吸附，吉布斯用热力学的方法推导出在一定温度下溶液的表面吸附量Γ、溶液的浓度、表面张力的变化率三者之间的关系式：吉布斯吸附等温式表面活性剂：溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质

(1)定温下，若在溶剂中加入的溶质，使溶液的表面张力减小，即dγ/dc<0，则Γ>0，发生的是正吸附；

(2)若加入溶质dγ/dc=0，Γ=0无吸附作用。

(3)根据吉布斯吸附公式，通过实验可测定溶液的表面吸附量

1）先测定溶质在不同浓度时溶液的表面张力,作γ-c曲线

2）图解微分，求各点切线斜率，即为各浓度下的dγ/dc，得一组dγ/dc-c数据

3）代入吉布斯吸附公式,得一组Γ-c数据，作曲线Γ-c，从曲线上即可求得不同浓度下溶液的表面吸附量ΓΓ

各类表面活性剂的分子结构有一个共同结构：

分子结构的不对称性，一端为亲水性的离子或极性基团，另一端为亲油性的(憎水性)的非极性部分(碳氢链或碳环)，可用符号表示为2.表面活性剂的基本性质与在水溶液中的聚集状态⑴表面活性剂的基本性质加入少量即能显著降低溶液的表面张力。⑵表面活性剂在溶液表面形成定向排列的吸附层三.表面活性物质p4971.表面活性物质的结构p497

在水溶液中，表面活性物质通常以两种形式出现。一种形式是溶液表面形成定向排列的吸附层，另一种方式是在溶液内部疏水基团相互靠拢分散在水中形成胶束。⑶表面活性剂在溶液内部的胶束及临界胶束浓度CMC

γ

因此在γ-c

曲线上，转折点的地方既是表面层吸附达饱和的浓度，又是溶液内部形成一定形状胶束的浓度。我们把此浓度称为临界胶束浓度。(a)稀溶液(b)开始形成胶束的溶液(c)大于临界胶束浓度的溶液表面活性物质的分子在溶液本体及表面层中的分布小型胶束球型胶束3.表面活性剂的HLB值及其实际应用

表面活性剂种类繁多，应用广泛，那么对于指定的使用场合，使用体系，如何选择最合适的催化剂？还缺乏一定的理论指导。后来有人提出了的HLB概念。

表面活性剂的HLB值——亲水亲油平衡值(Hydrophile-lipophilebalance)其数值的大小可表征表面活性物质亲水性或亲油性的大小。以石蜡HLB=0，SDSHLB=40为标准，测得了各种活性物质的HLB值。各种物质的HLB值已列表备查。人们可根据各表面活性物质的HLB值大小，大致知道它们的用途。P500有表。习题：P50610.17人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰