表面化学 完整版

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表面化学

SurfaceChemistry表面现象水滴为什么是圆形而不是方形?2水在毛细管中为什么会上升?水表面现象3相界面(interface)的概念引言按物质聚集状态，相界面可分为五类：

固－气（S-g）、固－液（S-l）、固－固（S-S）、液－气（l-g）、液－液（l-l）紧密接触的两相之间的过渡区域几个分子的厚度4表面(surface)---其中一相为气体，这种界面通常称为表面严格讲表面应是液体或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。表面现象在表面发生的许多现象，如毛细现象、润湿作用、液体过热、蒸气过饱和、表面吸附作用等。

5第一节比表面与表面吉布斯能一、比表面/VV=或m=A/maAa比表面specificsurfacearea：

单位体积物质所具有的表面积或单位质量的物质所具有的表面积。比表面通常用来表示物质分散的程度。比表面越大，分散度越高，表面效应越强。67例8-1：将半径r为1cm（10-2m）的液滴分散成半径r1为100nm（10-7m）的小液滴，若液滴为球形，试计算分散后液滴的总表面积A1与原液滴表面积A之比。解：A=4πr2=4π（10-2）2

V=(4/3)πr3=4/3π（10-2）3A1=n*4πr12n=V/V1=[4/3π（10-2）3]/[4/3π（10-7）3]=1015A1/A=[1015*4π（10-7）]

2/[4π（10-2）]

2A1/A=1058把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：

边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）1×10-216×102

1×10-31036×103

1×10-51096×105

1×10-710156×107

1×10-910216×109

比表面与分散度当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长了107倍。分散度与比表面结论：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。表面现象的应用：难溶性药物例如地高辛，微粉化处理，粒径为3.7mm左右，提高溶解度，增加药物的吸收。纳米级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料、多相催化和制剂学方面的研究热点。9二、表面吉布斯能和表面张力（一）表面吉布斯能(surfaceGibbsenergy)液相气相分析表面分子与内部（体相）分子的受力和吉布斯能相等吗?102.表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。液相气相1.内部分子受邻近各方向的力彼此抵消。表面分子和内部分子受力分析：111.把分子从内部拉到表面，外界必须作功。2.表面功的定义：温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA

时，环境对系统所作的功，称为表面功。用公式表示为：'dWd=As表面功液相气相12也即：体相分子要成为表面分子，要克服表面功而存在，环境对系统（溶液）做的功转化为势能形式储存于表面分子。可见，表面分子比内部分子多出一部分能量-吉布斯能dG。表面吉布斯能液相气相环境对系统作的表面功等于系统吉布斯能的增加dWr’=dGT,p,nB13'dWd=AsT,p,nB=sdA(dG)B()T,p,nGAs

=

据热力学第二定律：T,p,nB=dWr’(dG)s：表面吉布斯能/表面能，单位：J·m-2物理意义：等温等压和组成恒定条件下，可逆地增加单位面积表面,系统吉布斯能的增量。14小结：环境对体相内部分子所做的表面功转化成势能形式储存于表面分子；表面分子比内部分子多出一部分能量，表面吉布斯能正是单位面积表面的分子比内部分子所高出的那一部分吉布斯能。15液体表面有自动缩小表面积的趋势，表面积减小过程是自发过程，对于一定体积的物体，球面的表面积最小。小的液滴聚集变大，可以缩小表面积，降低系统吉布斯能。水滴为什么是圆形而不是方形?小的水滴为什么可以自发的聚集变大？而大的水滴不能自发地分散成小水滴？16（二）表面张力(surfacetension)(a)(b)由于线圈周围都是相同的液体，受力均衡，所以线圈成任意形状可在液膜上自由移动位置，见(a)图。如果刺破线圈中央的液膜，线圈两边受力不再平衡，立即绷紧成一个圆形，见(b)图。结论：在液体表面存在一种使液面收缩的力——表面张力。17肥皂膜s肥皂膜表面张力：作用于液面上单位长度线段上的力，单位是N·m-1表面张力(s)：液体表面存在的使液面收缩的力；垂直于边界线并指向液体的内部18dx肥皂膜sFlδW’=sdA=s

*2*l*dx表面吉布斯能s与表面张力sδW’=Fdx=2sldx肥皂膜有两个表面2Fs=l19两者量纲相同两者数值相同单位不同物理意义不同表面吉布斯能的量纲表面张力量纲表面吉布斯能（热力学角度）：等温等压和组成恒定条件下，可逆地增加单位面积表面,系统吉布斯能的增量。表面张力（力学角度）：液体表面存在的使液面收缩的力，垂直于边界线并指向液体的内部。20表面吉布斯能s与表面张力s胶体体系中存在大量的固体小颗粒，具有很大的固液界面积，当固体颗粒聚集在一起发生聚沉时，界面积减小，吉布斯能下降，聚沉过程是自发进行的过程，胶体体系从热力学角度看是不稳定的系统。简答题：胶体体系中存在大量直径100nm以下的固体小颗粒，久置后，固体颗粒聚集发生聚沉现象，说明聚沉过程是自发过程？2122单选题：下列叙述不正确的是

(A)

比表面自由能的物理意义是，在等温等压下，可逆地增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量；

(B)表面张力的物理意义是，在相表面上，垂直作用于表面上任意单位长度功线的表面紧缩力；

(C)

比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同；

(D)

比表面自由能单位为J·m-2，表面张力单位为N·m-1时，两者数值不同。答案：D三.影响表面张力的因素（p252,表8-1）物质的种类极性分子(氢键)的s＞非极性分子s（水-空气）

＞s（苯-空气）两相界面的物质的种类s（水-空气）

＞s（水-苯）温度

温度升高，分子热运动加剧，分子间引力减弱，s下降。23例题：计算（1）20℃时r=1.00×10-3m球形汞滴的表面吉布斯能。设此汞滴与其蒸气接触，汞与汞蒸气界面上表面张力σ=0.4716N·m-1。（2）若将上述汞滴分散成r=1.00×10-9m的小滴，求此时总表面吉布斯能，并与（1）比较相差几倍？解：（1）G1=

=5.923×10-6（J）小汞滴的个数为：G2=24第二节弯曲表面的性质一、曲面的附加压力水平液面，液面上分子所受的压力为多少？液面左右的表面张力大小相等，方向相反，相互抵消；液面分子受到向下的外压（大气压力）为pg，等于向上的反作用力为p

l

；液体表面内外压力相等p

l

=pg

剖面图液面正面图25△p对于凹液面（譬如水在毛细管中），表面张力的合力（附加压力∆P）指向液体外部；此时凹液面分子受到向下的外压（大气压力）为pg-∆P，内部给的向上反作用力为p

l

，p

l

=pg-

∆P；即液体内部分子受到的压力小于外部的压力p

l

<pg。弯曲液面的附加压力---1.凹液面26pgp

l液滴△p弯曲液面的附加压力---2.凸液面27对于凸液面（譬如汞在毛细管中），表面张力的合力（附加压力∆P）指向液体内部；此时液面分子受到向下的外压为大气压力pg与∆P

之和），内部给的向上反作用力为p

l

，p

l

=∆P+pg；即液体内部分子受到的压力大于外部的压力p

l

>pg。pgp

l水在玻璃毛细管中液面为什么会上升?汞在毛细管中液面为什么会下降?水弯曲液面的附加压力与毛细现象由于水在玻璃毛细管中润湿呈凹液面，凹液面的表面张力产生的附加压力指向液体的外部，凹液面表面分子受到的压力（Pg-△p）小于管外平液面的压力（Pg），因此毛细管中的水柱上升。毛细管中的汞柱不润湿，呈凸液面，同理…28pgPg-△p（二）杨-拉普拉斯Young-Laplace公式

1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：特殊式（对球面）：凸面：r为正值；凹面：r为负值液滴r越小，Δp越大；平液面r1=r2=∞，Δp=0；圆柱形曲面r1=∞，Δp=σ/r；表面张力σ越大，Δp越大。29任意曲面：Young-Laplace公式的推导（自学）

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。外压为大气压pg

，附加压力为Dp

，液滴所受总压为：pg

+Dp

△p30pgr+dr

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Dp环境所作的功:Dp

dV表面吉布斯能增加：sdADp

dV=sdAr31Young-Laplace公式的推导（自学）球面：Dp

dV=sdA32Young-Laplace公式的推导（自学）对于球形液滴任意曲面：对于像肥皂泡有内外两层液体表面的曲率半径为r的小气泡，其附加压力经推导得：33讨论1：已知水在两块玻璃间形成凹液面，而在两块石蜡板间形成凸液面。试解释为什么两块玻璃间放一点水后很难拉开，而两块石蜡板间放一点水后很容易拉开。两块玻璃间的液体受的压力Pg-△p，小于大气压，很难拉开；而两块石蜡板间液体受的压力Pg+△p，很容易拉开。34讨论2：三通玻璃管的两端分别吹出大小不同的两个肥皂泡，开通两边活塞使两泡相通时，问两泡体积将如何变化？为什么？小泡变小，大泡变大泡外压力一样大,泡内压力比泡外压力大,液滴越小，Δp’较大，大气泡泡内压力小于小气泡泡内压力，开通活塞后，空气由小气泡流向大气泡，所以大泡变大，小泡变小。35Pg+△pPg+△p’

呼吸过程肺容积↑→肺泡内压力↓<大气压→外界气体进入肺泡（1）吸气（2）呼气肺容积↓→肺内压力升高并大于大气压→气体由肺排出36大小肺泡会合并吗？肺中有数以万计的肺泡，平均直径为250微米的空气囊。小肺泡曲率半径小，附加压强大，气体流向大肺泡，使大肺泡变大；但是肺泡表面具有一些表面活性物质，是复杂脂蛋白的混合物，能够降低表面张力。每一肺泡表面活性物质总量一致，如果肺泡变大，肺泡表面活性物质浓度降低，表面张力也增大；这样大肺泡的附加压力不会显著降低Δp=2σ/r，保持相对稳定，因此大小肺泡不会合并。37表面张力是肺泡收缩、排出气体的主要动力肺泡表面活性物质缺乏将导致：肺泡表面张力增大，大肺泡破裂，小肺泡萎缩。肺泡表面张力对附加压力的调节作用是肺泡正常行使功能的保证。38Kelvin开尔文公式：p*:液体饱和蒸汽压，pr*:曲面液体饱和蒸汽压r：密度，M：摩尔质量，凸面：如液滴，r取正值，r越小，液滴的蒸气压越高，pr*＞p*。凹面：如气泡，r取负值，r越小，小蒸气泡中的蒸气压越低，pr*＜p*。二、曲面的蒸气压39曲面的蒸气压公式推导（自学）∆G=0液体(T,

p

l

)↔

饱和蒸气(T,p*)平衡

气

液pl,Tp*,T40蒸气pr*:小液滴的饱和蒸气压液滴(

T,

p液)↔饱和蒸气(T,pg)平衡41曲面的蒸气压公式推导（自学）对小液滴与蒸气的平衡（设气体为理想气体）：曲面的蒸气压——Kelvinequation42（P273）例题8-2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。试利用开尔文公式计算半径为10-9-10-5m的球形液滴或气泡的相对蒸气压pr*/p*。解：开尔文公式液滴，凸形液面，当r=10-5m时，pr*/p*=1.0001气泡，凹形液面，当r=-10-5m时，pr*/p*=0.999943液滴，当r=10-9m时，pr*/p*=2.937；气泡，当r=-10-9m时，pr*/p*=0.340544对于溶液中的晶体，形成固液界面：a正常:普通晶体与溶液形成饱和溶液的活度；

ar:微小晶体与溶液形成饱和溶液的活度；r：微小晶体半径；σ

s，l：固液界面张力r：晶体的密度；M：晶体的摩尔质量，晶体小，r越小，则ar越大，即越小的晶体颗粒溶解度越大，可减小固体药物的粒径来提高溶解度三、亚稳状态和新相生成（一）过热液体（superheatedliquid）纯净的液体内气泡半径为10-5m时：气泡内

pr*=101.318kPa气泡所受到的压力p=patm+∆

p+p静=1.132×103kPa气泡所受外压大于气泡内的饱和蒸气压，气泡难以生成，形成过热液体。加入沸石或毛细管、鼓泡、搅拌等可防止液体过热而暴沸。101.3kPa,373.15K45（二）过饱和蒸气（supersaturatedvapor）

蒸气可以达到很大的过饱和度而水不会凝结出来，因为此时水蒸气的压力虽然对水平液面来说，已经是过饱和了，但对于将要形成的液滴来说，则尚未饱和，因此小液滴难以形成。ppr*p*TT’小液滴的蒸气压曲线平面液体的蒸气压曲线46

但若有杂质（灰尘微粒）存在，则初始的凝聚可在微粒表面上进行（微粒半径较大，饱和蒸气压小），使蒸气在较低的过饱和度时即凝聚。过饱和蒸气（supersaturatedvapor）人工降雨的基本原理：为过饱和的水汽提供凝聚中心而使之成为雨滴落下。47（三）过冷液体（supercooledliquid）TpDOBACt’t熔（四）过饱和溶液（supersaturatedsolution）4849p289习题9：水蒸气迅速冷却至25℃时会发生过饱和现象。当25℃时，过饱和水蒸气气压为水的平衡蒸气压的4倍时，试求算最初形成的水滴半径为多少？此水滴中含多少个水分子已知25℃时水的表面张力为0.0715N·m-1，密度为997kg·m-3。解：50p289习题9：水蒸气迅速冷却至25℃时会发生过饱和现象。当25℃时，过饱和水蒸气气压为水的平衡蒸气压的4倍时，试求算最初形成的水滴半径为多少？此水滴中含多少个水分子已知25℃时水的表面张力为0.0715N·m-1，密度为997kg·m-3。解：水水在毛细管中上升，上升高度为多少？第三节（三）毛细现象51毛细现象r1：液面的曲率半径θ：液体与管壁的接触角（气-液界面和固-液界面的夹角）r：毛细管半径52θ＜90℃管壁润湿时θ≧90℃管壁不润湿时毛细现象θ5354毛细管凝结现象－－毛细管越细，与液体成平衡的饱和蒸气压就越小。所以在蒸气压小于正常饱和蒸气压时就会发生毛细管凝结现象。硅胶、土壤、纤维织物以及大多数植物叶面等都含很多的毛细管孔隙，由于水份在毛细管中润湿呈凹液面，故对平面液体尚未达到饱和的蒸气压，在毛细管中可能开始凝结，因此,水蒸气会自动在硅胶孔内的凹液面上液化，达到干燥空气的目的；土壤、纤维织物及植物叶面中的毛细管结构具有保持水份的作用。第三节（四）毛细管凝结现象例题：室温下假设树根的毛细管管径为2.00×10-6m，水渗入与根壁交角为30°。求其产生的附加压力，并求水可输送的高度。（设25℃时，水的σ=75.2×10-3N·m-1，ρ=999.7kg·m-3）解：Δp=2σ/r=2×75.2×10-3/1.155×10-6=1.302×105（Pa）=13.29（m）55第四节溶液的表面吸附实验：多组分系统-溶液相对于纯液体的表面张力？

H2O

C2H5OH(aq)

NaCl(aq)溶液的表面张力不仅与温度、压力有关，

并且还与溶液的种类和浓度有关。溶液浓度增加，表面张力增大溶液浓度增加，表面张力减小56一、水溶液的表面张力和浓度之间的关系c0s123

2.dσ/

dc＜0，

表面活性物质，极性较强的低分子量如：酸、醇、醛，相互作用弱，使σ减小。溶液的表面张力等温曲线1.dσ/dc＞0非表面活性物质如：无机盐、酸碱、多羟基化合物，溶质与溶剂水分子间有很强的相互作用，使σ增大。57一、溶液的表面张力和浓度之间的关系

3.dσ/

dc＜0表面活性剂surfactant，溶液的表面张力随溶液的浓度增加显著降低。如：烷基磺酸盐和羧酸盐，具有两亲性质，有较强的极性基团和非极性基团的有机化合物。c0s123溶液的表面张力等温曲线5859二、溶液的表面吸附与吉布斯吸附等温式/吉布斯公式（一）溶液的表面吸附现象T，P一定，G表面=sAdG表面=sdA+Ads纯液体：s=f(T，P),T一定，ds=0，dG表面=sdA纯液体：降低表面分子吉布斯能的方法是自发缩小表面积溶液：s=f(T,P，C)，所以溶液自发降低表面能的方法：1.缩小表面积；2.增大表面层活性物质溶液的浓度，降低s。dG表面=sdA+Ads对于非表面活性物质，如：无机盐、酸碱等：溶液的浓度增大，使s增大，则表面层的溶质会自动向本体溶液转移，使表面层溶液的浓度降低；对于表面活性剂，溶液的浓度增大，使s减小，则溶质会自动由本体向表面层转移，表面溶液的浓度增大，与浓度差导致的扩散，终达成平衡。60溶质溶剂SurfaceinactivesubstanceC

＜CB负吸附SurfaceactivesubstanceC

＞CB正吸附C

：表面相浓度CB：本体相浓度（一）溶液的表面吸附现象溶液的表面吸附61（三）吉布斯吸附等温式/吉布斯公式表面吸附量/表面超量：单位面积表面上（相对于本体）溶质的吸附量/过剩量，符号G理想液态混合物或稀溶液：单位：mol.m-262吉布斯吸附等温式/吉布斯公式：63表面活性剂：能使水的表面张力明显降低的溶质结构特点：既有亲水的极性基团，又有憎水的非极性基团的有机化合物。三、表面活性剂在溶液表面的定向排列64根据实验，脂肪酸在水中的浓度达到一定数值后，它在表面层中的吸附量为一定值Gm，与本体浓度无关，并且和它的碳氢链的长度也无关。表面吸附达到饱和时，吸附为单分子层。脂肪酸分子合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。被吸附分子横截面积的测定：根据这种紧密排列的形式，可以计算每个分子所占的截面积A。L：阿伏加德罗常数，Gm:溶液的饱和吸附量65表面活性剂分类常用表面活性剂类型胶束临界胶束浓度亲水亲油平衡表面活性剂的重要作用乳状液类型起泡作用增溶作用乳化作用洗涤作用润湿作用第六节表面活性剂66一、表面活性剂分类表面活性剂：亲水基和疏水基两部分组成1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性离子型表面活性剂聚氧乙烯型多元醇型67常用表面活性剂类型阴离子表面活性剂RCOONa

羧酸盐，硬脂酸钠R-OSO3Na

硫酸酯盐，十二烷基硫酸钠R-SO3Na磺酸盐，十二烷基苯磺酸钠R-OPO3Na2

磷酸酯盐特点和用途：水溶性好，降低表面张力强；用于洗涤剂，乳化剂，润湿剂68阳离子表面活性剂常用表面活性剂类型R-NH2·HCl

伯胺盐R-NH（CH3）·HCl仲胺盐R-N（CH3）2·HCl

叔胺盐R-N+（CH3）3·Cl-季胺盐特点和用途：易于吸附固体表面，多有毒性；常用作矿物浮选剂、抗静电剂、杀菌剂69两性离子型表面活性剂常用表面活性剂类型R-NHCH2-CH2COOH氨基酸型R-N+（CH3）2

CH2COO-甜菜碱型特点和用途：作用比较柔和，毒性低70常用表面活性剂类型非离子表面活性剂R-(C6H4)-O(C2H4O)nH

烷基酚聚氧乙烯醚R2N-(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基胺R-CONH(C2H4O)nH

聚氧乙烯烷基酰胺R-COOCH2(CHOH)3H

多元醇型R-O-(CH2CH2O)nH

脂肪醇聚氧乙烯醚特点和用途：毒性较小，常用于食品和医药71二、亲水亲油平衡值

(hydrophile-lipophilebalancevalue)HLB值=亲水基部分摩尔质量表面活性剂摩尔质量×100/5以石蜡不含亲水基，HLB=0；聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20为标准，其余非离子型表面活性剂的HLB值介于0～20之间。HLB越大，亲水性越强。1949年，格里芬提出GriffinHLB值：衡量非离子表面活性剂的亲水性和亲油性的相对强弱72亲水亲油平衡(hydrophile-lipophilebalance)可根据HLB值选择合适的表面活性剂;HLB值在2～6之间，可作油包水型的乳化剂；HLB值在8～10之间作润湿剂；HLB值在12～18之间作为水包油型乳化剂。HLB值02468101214161820 ||———||——||——||——||

石蜡W/O乳化剂润湿剂洗涤剂增溶剂| |————|聚乙二醇

O/W乳化剂73三、胶束(micelle)的形成及其性质（一）胶束的形成：表面活性剂是两亲分子,溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成多分子聚集体，使憎水基向里、亲水基向外。74（二）胶束的形态：随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现球状、棒状或层状等多种形状。

75胶束(micelle)76胶束(micelle)77胶束(micelle)78（三）临界胶束浓度(criticalmicelleconcentration，CMC)临界胶束浓度CMC：在水中，随着表面活性剂浓度增大，多余的分子在体相内部聚集在一起形成胶束，开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。表面活性剂浓度在CMC前后，很多性质如表面张力、电导率、渗透压、蒸气压、增溶作用等有明显的变化，利用这些性质对浓度曲线的转折点，测定CMC。79四、表面活性剂的重要作用

表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：1.润湿作用wettingaction

表面活性剂可以降低液体表面张力，降低接触角的大小，从而达到润湿的目的。润湿剂wetter：要使农药润湿带蜡的植物表面，需要在农药中加表面活性剂；软膏基质中添加润湿剂，使药物很好地润湿皮肤，有利于药物的吸收。去润湿作用/憎水化：制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，表面活性剂的极性基吸附固体表面，非极性基伸向空中，使接触角大于90°。802.乳化作用emulsification乳状液：一种或几种液体以大于100nm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不溶于水的有机物称油，将不连续以液珠形式存在的相称为内相/分散相，将连续存在的液相称为外相/分散介质。乳状液通常分为两大类：水包油乳状液，用O/W表示。内相为油，外相为水，这种乳状液能用水稀释，如牛奶等。油包水乳状液，用W/O表示。内相为水，外相为油，如油井中喷出的原油。81乳化剂：表面活性剂分子定性吸附在乳状液两相界面，使界面张力降低，还能在液滴周围形成具有足够强度的保护膜，促进互不相溶的液体形成稳定乳状液的表面活性剂。乳化剂的应用：聚氧乙烯蓖麻油增溶难溶性药物水包油乳状液(O/W)：亲水性乳化剂HLB值8-18；油包水乳状液(W/O)：亲油性乳化剂HLB值3-6破乳剂：有时为了破坏乳状液以达到两相分离，需加入另一种表面活性剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。823.起泡作用

“泡沫”就是气体分散在液体中形成的分散系统。起泡剂：表面活性剂加入，既可以降低气-液界面张力，亲水基和水可以形成一定强度的液膜包围着空气而形成泡沫。起泡剂（含长碳链疏水基的表面活性剂）应用：用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等。消泡剂（含短碳链的疏水基的表面活性剂）：在制糖、制中药过程中泡沫太多，使生产能力降低、给操作带来困难、影响产品质量、造成环境污染。要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡。83表面活性剂的重要作用降低气液界面张力；吸附成坚固的液膜844.增溶作用

非极性有机物如苯在水中溶解度很小，若加入油酸钠等表面活性剂后，使苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。增溶作用：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。增溶剂的应用：如吐温、聚氧乙烯蓖麻油（1%-10%）等来增溶难溶性药物供内服、外用及静脉注射制剂。855.洗涤作用/去污作用

洗涤剂中加入表面活性剂，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增溶、乳化等功能。表面活性剂的去污过程可用示意图说明：A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。86ABC表面活性剂的重要作用B.加入表面活性剂后，疏水基团朝向织物表面，吸附在污垢上，使污垢逐步脱离织物表面。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。87ABC第七节气体在固体表面上的吸附固体表面（不同于液体表面）的特性固体表面上的原子或分子与液体一样，受力也是不均匀的，但是不像液体表面分子可以移动，通常它们是定位的。由于固体表面难以收缩，只有靠降低表面张力的方法降低表面分子吉布斯能。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。大多数固体比液体具有更高的表面能88固体表面的气体或液体有在固体表面自动聚集，以求降低表面能的趋势。固体的表面吸附：固体表面的气体或液体的浓度高于其本体浓度的现象固体表面吸附的应用：干燥剂、防毒面具、脱色剂、色谱、污水处理、催化剂等。89吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate）：当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。

常见的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。

吸附质：氮气、水蒸气、苯或环己烷的蒸气等。吸附热：吸附过程中的热效应称为吸附热。物理吸附过程的热效应相当于气体凝聚热，很小；化学吸附过程的热效应相当于化学键能，比较大。

吸附是放热过程，但是习惯把吸附热都取成正值。90一、物理吸附和化学吸附物理吸附的特点：1.吸附力是由固体和气体分子之间的范德华引力产生的，一般比较弱。2.吸附热较小，接近于气体的液化热，一般在几个kJ/mol以下，低温易发生。3.吸附无选择性，任何固体可以吸附任何气体，吸附量会有所不同。易液化的气体易被吸附。按固体表面对吸附的气体分子作用力的不同分为物理吸附和化学吸附。物理吸附和化学吸附往往同时发生。91物理吸附的特点：4.吸附稳定性不高，吸附与解吸速率都很快，降低压力可脱附。5.吸附可以是单分子层的，但也可以是多分子层的。6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因温度的升高而变快。总之：物理吸附仅仅是一种物理作用，没有电子转移，没有化学键的生成与破坏，也没有原子重排等。92化学吸附的特点：1.吸附力是由吸附剂与吸附质分子之间产生的化学键力，一般较强。2.吸附热较高，接近于化学反应热，一般在40kJ/mol

以上。3.吸附有选择性，固体表面的活性位只吸附与之可发生反应的气体分子，如酸位吸附碱性分子。4.吸附很稳定，一旦吸附，就不易解吸。5.吸附是单分子层的。6.吸附需要活化能，温度升高，吸附和解吸速率加快。总之：化学吸附相当于吸附剂表面分子与吸附质分子发生了化学反应。93二、吸附等温曲线1.吸附平衡与吸附量吸附量的表示：(1)单位质量的吸附剂所吸附气体的体积。(2)单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。吸附平衡：吸附的速率=脱附的速率942.吸附曲线—吸附量与温度、气体压力的关系对于给定的吸附剂与吸附质的体系：

通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：

(1)T=常数，G

=f(p)，得吸附等温线（常用）。(2)p=常数，G

=f(T)，得吸附等压线。(3)G=常数，p=f(T)，得吸附等量线。95吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。吸附等温线的类型(Ⅰ)単分子层吸附，在2.5nm以下微孔吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。96常见的吸附等温线有如下5种类型：(图中p/p*称为相对压力，p*是吸附质在该温度时的饱和蒸汽压，p为吸附平衡时吸附质的压力)吸附等温线的类型(Ⅱ)常称为S型等温线。吸附剂孔径大小不一，发生多分子层吸附。(Ⅲ)这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现这种等温线，如352