影響接觸角測定的因素[優(yōu)制材料]

1、2 2、影響接觸角測定的因素、影響接觸角測定的因素 前面介紹了一些常用的測定接觸角的方法，實施時前面介紹了一些常用的測定接觸角的方法，實施時 應(yīng)注意以下兩個問題：平衡時間和體系溫度的恒定，應(yīng)注意以下兩個問題：平衡時間和體系溫度的恒定， 當體系未達平衡時，接觸角會變化，這時的接觸角當體系未達平衡時，接觸角會變化，這時的接觸角 稱為動接觸角，動接觸角研究對于一些粘度較大的稱為動接觸角，動接觸角研究對于一些粘度較大的 液體在固體平面上的流動或鋪展有重要意義（因粘液體在固體平面上的流動或鋪展有重要意義（因粘 度大，平衡時間長）。同時，對于溫度變化較大的度大，平衡時間長）。同時，對于溫度變化較大的 體系

2、，由于表面張力的變化，接觸角也會變化，因體系，由于表面張力的變化，接觸角也會變化，因 此，若一已基平達平衡的體系，接觸角的變化，可此，若一已基平達平衡的體系，接觸角的變化，可 能與溫度變化有關(guān)，簡單判斷影響因素的方法是，能與溫度變化有關(guān)，簡單判斷影響因素的方法是， 平衡時間的影響一般是單方向的，而溫度的波動可平衡時間的影響一般是單方向的，而溫度的波動可 能造成能造成的升高或降低。的升高或降低。 1相關(guān)知識 影響影響接觸角測定的因素接觸角測定的因素 除平衡時間和溫度外，影響接觸角穩(wěn)定的因素還有接觸角滯除平衡時間和溫度外，影響接觸角穩(wěn)定的因素還有接觸角滯 后和吸附作用。后和吸附作用。 （1）接觸角

3、滯后接觸角滯后 前進接觸角和后退接觸角前進接觸角和后退接觸角 前進接觸角，以液固界面取代固氣界面后形成的接觸角為前前進接觸角，以液固界面取代固氣界面后形成的接觸角為前 進接觸角進接觸角A，如將固體板插入液體中；后退接觸角則相反，如將固體板插入液體中；后退接觸角則相反， 即以固氣界面取代固液界面后形成的接觸角叫后退接觸角，用即以固氣界面取代固液界面后形成的接觸角叫后退接觸角，用 R表示，如水滴在斜玻璃板上，流動可形成前進接觸角和后表示，如水滴在斜玻璃板上，流動可形成前進接觸角和后 退接觸角。退接觸角。 接觸角滯后及原因接觸角滯后及原因 指前進接觸角與后退接觸角之差稱為接觸角滯后（指前進接觸角與后

4、退接觸角之差稱為接觸角滯后（A-R） 2相關(guān)知識 影響影響接觸角測定的因素接觸角測定的因素 造成接觸角滯后的主要原因有：造成接觸角滯后的主要原因有： a.表面不均勻表面不均勻 表面不均勻是造成接觸角滯后的一個重要原因表面不均勻是造成接觸角滯后的一個重要原因 若固體表面由與液體親合力不同的兩部分若固體表面由與液體親合力不同的兩部分a、b組組 成，則液體對復合表面的接觸角與對兩種純固體成，則液體對復合表面的接觸角與對兩種純固體 表面成分自身的接觸角的關(guān)系是：表面成分自身的接觸角的關(guān)系是： COS=XaCOSa+XbCOSb Xa、Xb指指a、b的的 摩爾分數(shù)，摩爾分數(shù)，a、b指液體在指液體在a固體

5、和固體和b固體上的固體上的 接觸角。接觸角。 3相關(guān)知識 影響影響接觸角測定的因素接觸角測定的因素 實踐表明，前進角一般反映與液體親合力較弱的那實踐表明，前進角一般反映與液體親合力較弱的那 部分固體表面的潤濕性，因此，部分固體表面的潤濕性，因此，A較大（較大（COS 小），而后退角反映與液體親合力較強的那部分固?。?，而后退角反映與液體親合力較強的那部分固 體表面的性質(zhì)，因此，體表面的性質(zhì)，因此，R較小。對于一些無機固體，較小。對于一些無機固體， 由于表面能較高，固而極易吸附一些低表面能的物質(zhì)由于表面能較高，固而極易吸附一些低表面能的物質(zhì) 而形成復合表面，因此，造成液體對這種復合表面形而形成復合

6、表面，因此，造成液體對這種復合表面形 成的接觸角滯后現(xiàn)象，可見，欲準確測定一種固體的成的接觸角滯后現(xiàn)象，可見，欲準確測定一種固體的 接觸角，必須保證固體表面不受污染。接觸角，必須保證固體表面不受污染。 4相關(guān)知識 影響影響接觸角測定的因素接觸角測定的因素 b.表面不平表面不平 表面不平也是造成接觸角滯后的主要因素，若將一表面不平也是造成接觸角滯后的主要因素，若將一 玻璃粗化后，將一水滴滴在傾斜玻璃上，則出現(xiàn)接玻璃粗化后，將一水滴滴在傾斜玻璃上，則出現(xiàn)接 觸角滯后。觸角滯后。 Wenzel研究了固體表面粗度對潤濕性的影響，他指研究了固體表面粗度對潤濕性的影響，他指 出，一個給定的幾何面經(jīng)粗化后，

7、必然使表面積增出，一個給定的幾何面經(jīng)粗化后，必然使表面積增 大，若以大，若以r表示粗化程度，則表示粗化程度，則 r=A（真實）（真實）/A （表觀）（表觀） 5相關(guān)知識 影響影響接觸角測定的因素接觸角測定的因素 顯然，顯然，r越大，表面越不平，這時，應(yīng)用潤濕方程越大，表面越不平，這時，應(yīng)用潤濕方程 時應(yīng)加以粗化較正，時應(yīng)加以粗化較正， 為粗糙表面為粗糙表面 上的接上的接 觸角，將上式與無粗化的潤濕方程相比可得觸角，將上式與無粗化的潤濕方程相比可得 當當90表面粗化將使表面粗化將使，當，當90， 表面粗化將使表面粗化將使（接觸角變大，潤濕性變（接觸角變大，潤濕性變 差）。差）。 lg cos ,

8、 sgsl r c o s c o s r 6相關(guān)知識 3 3、固體的潤濕性質(zhì)、固體的潤濕性質(zhì) 如對可潤濕的金屬表面，表面經(jīng)打磨粗化后，可使?jié)櫇裥宰內(nèi)鐚蓾櫇竦慕饘俦砻?，表面?jīng)打磨粗化后，可使?jié)櫇裥宰?好（如電鍍時需表面充分潤濕），而對于不潤濕的固體表面，好（如電鍍時需表面充分潤濕），而對于不潤濕的固體表面， 表面粗化，將使表面粗化，將使變大，潤濕變差（對一些變大，潤濕變差（對一些 高聚物表面，可通高聚物表面，可通 過粗化使其防水能力提高）。過粗化使其防水能力提高）。 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) 1、低能表面與高能表面低能表面與高能表面 從潤濕方程可以看出，當從潤濕方程可以看出，當90，可潤

9、濕，這時，可潤濕，這時 ， 即要求即要求 ，可見，低表面張力的液體容易潤濕高表面能，可見，低表面張力的液體容易潤濕高表面能 的固體，考慮到的固體，考慮到 的數(shù)值均在的數(shù)值均在100mN/m以下，常以此為界，將以下，常以此為界，將 固體分為兩類：固體分為兩類： sgsllg sggl gl 7相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) （1）表面張力大于）表面張力大于100mN/m者稱為高能固體，這者稱為高能固體，這 些固體易被液體所潤濕，如無機固體、金屬及其些固體易被液體所潤濕，如無機固體、金屬及其 氧化物等。氧化物等。 （2）表面張力低于）表面張力低于100mN/m者稱為低能固體，這者稱為低能固

10、體，這 類固體不易被液體所潤濕，如有機固體、高聚類固體不易被液體所潤濕，如有機固體、高聚 物固體。物固體。 一般的無機物固體（陶瓷、金屬等）的表面能約一般的無機物固體（陶瓷、金屬等）的表面能約 在在5005000mN/ /m，其數(shù)值遠遠大于一般液體，其數(shù)值遠遠大于一般液體 的表面張力，因此，液體與這類固體接觸后，使的表面張力，因此，液體與這類固體接觸后，使 固體表面能顯著降低。固體表面能顯著降低。 8相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) 2、低能表面的潤濕性質(zhì)低能表面的潤濕性質(zhì) 近年來，隨著高聚物的廣泛應(yīng)用，低能表面的潤濕近年來，隨著高聚物的廣泛應(yīng)用，低能表面的潤濕 問題越來越引起人們的重視

11、，如某些高聚物做成的生問題越來越引起人們的重視，如某些高聚物做成的生 產(chǎn)用品和生活用品，就要求其能很好地為水所潤濕（產(chǎn)用品和生活用品，就要求其能很好地為水所潤濕（ 加入某些無機氧化物可能是有效的辦法），塑料電鍍，加入某些無機氧化物可能是有效的辦法），塑料電鍍， 降解等也需要解決潤濕問題。降解等也需要解決潤濕問題。 Zisman等人首先發(fā)現(xiàn)，同系列液體在同一固體表面等人首先發(fā)現(xiàn)，同系列液體在同一固體表面 的潤濕程度隨液體表面張力的降低而提高（的潤濕程度隨液體表面張力的降低而提高（ ， ，COS ，S=glgl(COS-1)若以若以COS對對glgl 作圖，作圖， 9相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的

12、潤濕性質(zhì) 可得一很好的直線，將直線外推至可得一很好的直線，將直線外推至COS=1處（處（=0），）， 相應(yīng)的表面張力將為此固體的潤濕臨界表面張力，稱為相應(yīng)的表面張力將為此固體的潤濕臨界表面張力，稱為 c、c表示液體同系列表面張力小于此值的液體方可在表示液體同系列表面張力小于此值的液體方可在 該固體上自行鋪展，即該固體上自行鋪展，即S=0，若為非同系列液體，以，若為非同系列液體，以 COS對對gl 作圖通常也顯示線性關(guān)系，將直線外推至作圖通常也顯示線性關(guān)系，將直線外推至 COS=1處，亦可得處，亦可得c。 c是表征固體表面潤濕性的經(jīng)驗參數(shù)，對某一固體而是表征固體表面潤濕性的經(jīng)驗參數(shù)，對某一固體而

13、 言，言，c越小，說明能在此固體表面上鋪展的液體便越少，越小，說明能在此固體表面上鋪展的液體便越少， 其可潤濕狀越差（即表面能較低）。其可潤濕狀越差（即表面能較低）。 從實驗測得各種低能表面的從實驗測得各種低能表面的c值，并總結(jié)出一些經(jīng)驗律：值，并總結(jié)出一些經(jīng)驗律： 10相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) 固體的潤濕性與分子的極性有關(guān)，極性化合物的可潤濕性固體的潤濕性與分子的極性有關(guān)，極性化合物的可潤濕性 明顯優(yōu)于相應(yīng)的完全非極性的化合物（如纖維素的明顯優(yōu)于相應(yīng)的完全非極性的化合物（如纖維素的c=4045， 而聚乙烯為而聚乙烯為31）。）。 高分子固體的可潤濕性與其元素組成有關(guān)，在碳氫鏈中

14、氫高分子固體的可潤濕性與其元素組成有關(guān)，在碳氫鏈中氫 被其他原子取代后，其潤濕性能將明顯改變，用氟原子取代被其他原子取代后，其潤濕性能將明顯改變，用氟原子取代 使使c變?。ㄈ缇鬯姆蚁樽冃。ㄈ缇鬯姆蚁?8），且氟原子取代越多，），且氟原子取代越多，c越越 小（聚氟乙烯為?。ň鄯蚁?8）。而用氯原子取代氫原子則使）。而用氯原子取代氫原子則使c變大變大 可潤濕性提高，如聚氯乙烯的可潤濕性提高，如聚氯乙烯的c為為39，大于聚乙烯的，大于聚乙烯的31。 附有兩親分子單層的高能表面顯示出低能表面的性質(zhì)，這附有兩親分子單層的高能表面顯示出低能表面的性質(zhì)，這 說明決定固體表面潤濕性能的是其表面層的

15、基團或原子，而與說明決定固體表面潤濕性能的是其表面層的基團或原子，而與 11相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) 基體性質(zhì)關(guān)系不大。因此，當表面層的基團相同時不管基基體性質(zhì)關(guān)系不大。因此，當表面層的基團相同時不管基 體是否相同，其體是否相同，其 c 大致相同。大致相同。 3、高能表面的自憎現(xiàn)象高能表面的自憎現(xiàn)象 雖然許多液體可在高能表面上鋪展，如煤油等碳氫化合雖然許多液體可在高能表面上鋪展，如煤油等碳氫化合 物可在干凈的玻璃，鋼上鋪展，但也有一些低表面張力的物可在干凈的玻璃，鋼上鋪展，但也有一些低表面張力的 液體不能在高能表面上鋪展。液體不能在高能表面上鋪展。 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于這些有機

16、液體的分子在高能表出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因在于這些有機液體的分子在高能表 面上吸附并形成定向排列的吸附膜，被吸附的兩親分子以面上吸附并形成定向排列的吸附膜，被吸附的兩親分子以 極性基朝向固體表面，而非極性基朝外排列從而使高能表極性基朝向固體表面，而非極性基朝外排列從而使高能表 面的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。即從高能表面變成低能表面，面的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。即從高能表面變成低能表面， 12相關(guān)知識 固體的潤濕性質(zhì)固體的潤濕性質(zhì) 當?shù)湍鼙砻娴漠數(shù)湍鼙砻娴腸小于液體的小于液體的lg值時，這些液體便不能在值時，這些液體便不能在 自身的吸附膜上鋪展，這種現(xiàn)象叫做自憎現(xiàn)象。自身的吸附膜上鋪展，這種現(xiàn)象叫做自憎現(xiàn)象。

17、可利用自憎現(xiàn)象改變固體表面的潤濕性，如常用一些有自可利用自憎現(xiàn)象改變固體表面的潤濕性，如常用一些有自 憎現(xiàn)象的油作為一些精密機械中軸承的潤滑油，因為這樣做憎現(xiàn)象的油作為一些精密機械中軸承的潤滑油，因為這樣做 可以防止油在金屬零件上的鋪展而形成油污?？梢苑乐褂驮诮饘倭慵系匿佌苟纬捎臀邸?4 表面活性劑對潤濕性的影響表面活性劑對潤濕性的影響 可利用表面活性劑以改變體系潤濕性質(zhì)，這主要是從改變液可利用表面活性劑以改變體系潤濕性質(zhì)，這主要是從改變液 體的表面張力入手。通過表面活性劑在界面上的吸附而使液體體的表面張力入手。通過表面活性劑在界面上的吸附而使液體 表面張力下降到能在固體表面上鋪展。表面張

18、力下降到能在固體表面上鋪展。 13相關(guān)知識 4 4、表面活性劑對潤濕性的影響、表面活性劑對潤濕性的影響 1、潤濕劑、潤濕劑 從潤濕方程看，若液體的表面張力越低，則潤濕能力越強，從潤濕方程看，若液體的表面張力越低，則潤濕能力越強， 當某液體（如水）的表面張力大于某固體表面的當某液體（如水）的表面張力大于某固體表面的c值時，此值時，此 液體是無法潤濕該固體的，但若加入表面活性劑，使液體的液體是無法潤濕該固體的，但若加入表面活性劑，使液體的 表面張力大大降低，一旦表面張力低于表面張力大大降低，一旦表面張力低于c，則此時液體便能，則此時液體便能 潤濕固體，這種表面活性劑一般稱為潤濕劑。顯然，潤濕固體，

19、這種表面活性劑一般稱為潤濕劑。顯然，cmc和和 cmc值最低的表面活性劑應(yīng)是最有效的表面活性劑。值最低的表面活性劑應(yīng)是最有效的表面活性劑。 選擇合適的潤濕劑應(yīng)注意的事項是：選擇合適的潤濕劑應(yīng)注意的事項是： 潤濕劑在固體表面上吸附時，不應(yīng)形成憎水基朝外的吸附潤濕劑在固體表面上吸附時，不應(yīng)形成憎水基朝外的吸附 層層 由于固體表面通常是帶負電的，陽離子型活性劑常形成憎由于固體表面通常是帶負電的，陽離子型活性劑常形成憎 水基朝外的吸附層，因此，不宜采用。水基朝外的吸附層，因此，不宜采用。 14相關(guān)知識 表面活性劑對潤濕性的影響表面活性劑對潤濕性的影響 2、固體表面活性劑、固體表面活性劑 表面活性劑也可

20、通過物理吸附或化學吸附以改變固體表面的表面活性劑也可通過物理吸附或化學吸附以改變固體表面的 組成和結(jié)構(gòu)，使高能表面變?yōu)榈湍鼙砻?，而降低潤濕性。組成和結(jié)構(gòu)，使高能表面變?yōu)榈湍鼙砻?，而降低潤濕性?產(chǎn)生物理吸附的表面活性劑有：重金屬皂類、長鏈脂肪酸、產(chǎn)生物理吸附的表面活性劑有：重金屬皂類、長鏈脂肪酸、 有機胺鹽、有機硅化合物、合氟表面活性劑等，這些表面活有機胺鹽、有機硅化合物、合氟表面活性劑等，這些表面活 性劑一般是在表面形成憎水基朝外的吸附層，而使固體表面性劑一般是在表面形成憎水基朝外的吸附層，而使固體表面 能降低。能降低。 若表面活性劑的親水基在固體表面產(chǎn)生化學吸附，而使憎若表面活性劑的親水基

21、在固體表面產(chǎn)生化學吸附，而使憎 水基朝外，則這亦有利于降低固體的表面能而使其潤濕性降水基朝外，則這亦有利于降低固體的表面能而使其潤濕性降 低，這方面的實例有黃藥（黃原酸）在礦物浮選中的應(yīng)用。低，這方面的實例有黃藥（黃原酸）在礦物浮選中的應(yīng)用。 黃藥與方鉛礦表面發(fā)生化學作用。黃藥與方鉛礦表面發(fā)生化學作用。 15相關(guān)知識 表面活性劑對潤濕性的影響表面活性劑對潤濕性的影響 這時，礦物表面的外層為碳氫基，其潤濕性大大下降，并附這時，礦物表面的外層為碳氫基，其潤濕性大大下降，并附 著于鼓入的氣泡中被浮選到液體表面，又如用甲基氯硅烷處著于鼓入的氣泡中被浮選到液體表面，又如用甲基氯硅烷處 理玻璃或帶有表面羥

22、基的固體表面，甲基氯硅烷與固體表面理玻璃或帶有表面羥基的固體表面，甲基氯硅烷與固體表面 上的羥基作用，釋出氯化氫，形成化學鍵上的羥基作用，釋出氯化氫，形成化學鍵Si-0鍵，這使原來鍵，這使原來 親水的固體表面被甲基所覆蓋而具有憎液性強和長期有效的親水的固體表面被甲基所覆蓋而具有憎液性強和長期有效的 特點，可通過此方法改性特點，可通過此方法改性 玻璃表面從而使其防水（如汽車玻璃表面從而使其防水（如汽車 玻璃，玻璃鏡片等）。玻璃，玻璃鏡片等）。 再如普通的棉布因纖維中有醇羥基團而呈親水性，所以很再如普通的棉布因纖維中有醇羥基團而呈親水性，所以很 易被水沾濕，不能防雨，若采用季胺鹽類活性劑與氟氫化合

23、易被水沾濕，不能防雨，若采用季胺鹽類活性劑與氟氫化合 物混合處理后，表面活性劑的極性基與纖維的醇羥基結(jié)合物混合處理后，表面活性劑的極性基與纖維的醇羥基結(jié)合 16相關(guān)知識 表面活性劑對潤濕性的影響表面活性劑對潤濕性的影響 而憎水基朝向空氣，從而使棉布表面從潤濕變?yōu)椴粷櫇瘢魉蚩諝?，從而使棉布表面從潤濕變?yōu)椴粷櫇瘢?由此方法可做成雨衣或防水布。由此方法可做成雨衣或防水布。 以上討論的是極性固體的表面改性以上討論的是極性固體的表面改性 ，若為非極性固體，若為非極性固體 表面，若通過表面活性劑的吸附形成親水基向外的吸附表面，若通過表面活性劑的吸附形成親水基向外的吸附 層則可使憎水表面變?yōu)橛H水表

24、面，即使其潤濕性提高，如層則可使憎水表面變?yōu)橛H水表面，即使其潤濕性提高，如 將聚乙烯，聚四氟乙烯，石蠟等典型的低能固體浸在氫將聚乙烯，聚四氟乙烯，石蠟等典型的低能固體浸在氫 氧化鐵或氫氧化錫溶膠中，經(jīng)過一段時間，水合金屬氧化氧化鐵或氫氧化錫溶膠中，經(jīng)過一段時間，水合金屬氧化 物在低能表面產(chǎn)生較物在低能表面產(chǎn)生較 強的吸附，干燥后可使表面潤濕性發(fā)強的吸附，干燥后可使表面潤濕性發(fā) 生永久性的變化，即從憎水變?yōu)橛H水。生永久性的變化，即從憎水變?yōu)橛H水。 17相關(guān)知識 浮游選礦浮游選礦 浮游選礦的原理圖 選擇合適的捕集劑， 使它的親水基團只吸在礦 砂的表面，憎水基朝向水。 當?shù)V砂表面有5%被捕 集劑覆蓋

25、時，就使表面產(chǎn) 生憎水性，它會附在氣泡 上一起升到液面，便于收 集。 18相關(guān)知識 5 5、潤濕熱、潤濕熱 潤濕熱潤濕熱 將一固體浸入一液體中所放出的熱量稱為潤濕熱，將一固體浸入一液體中所放出的熱量稱為潤濕熱， 采用微量量熱計等精密量熱儀器可以測出各種固體采用微量量熱計等精密量熱儀器可以測出各種固體 和和 液體浸潤過程中的熱效應(yīng)。液體浸潤過程中的熱效應(yīng)。 同接觸角一樣，潤濕熱的數(shù)值也可以作為固液體系同接觸角一樣，潤濕熱的數(shù)值也可以作為固液體系 潤濕性能的表征，在潤濕性能的表征，在S0的場合，采用潤濕熱數(shù)據(jù)的場合，采用潤濕熱數(shù)據(jù) 作為表征更有現(xiàn)實意義。作為表征更有現(xiàn)實意義。 由于體系的自由能降低

26、主要是以放熱體現(xiàn)出來。由于體系的自由能降低主要是以放熱體現(xiàn)出來。 i islsgi P G GHT T 19相關(guān)知識 潤濕熱潤濕熱 另一方面，根據(jù)另一方面，根據(jù)Fowkes關(guān)系式關(guān)系式 在上式中，若在上式中，若lg，及，及 已知，通過實驗測得已知，通過實驗測得Hi，便可求，便可求 ， 而對非極性固體而對非極性固體 1/2 1/2 1/2 2 2 2 dd slsgglglsg dd islsgglglsg dd iiglglsg G HG d gl d sg d sgsg 20相關(guān)知識 潤濕作用的其他應(yīng)用舉例潤濕作用的其他應(yīng)用舉例 潤濕作用的其他應(yīng)用舉例潤濕作用的其他應(yīng)用舉例 1、金屬焊接金屬

27、焊接 金屬焊接時，應(yīng)選擇粘附功金屬焊接時，應(yīng)選擇粘附功Wa大的焊劑，除此之外，還大的焊劑，除此之外，還 應(yīng)選擇一些配合溶劑以除去金屬表面的氧化膜，這種溶劑應(yīng)應(yīng)選擇一些配合溶劑以除去金屬表面的氧化膜，這種溶劑應(yīng) 既能溶解氧化膜又能潤濕金屬，同時，又要能被焊劑從金屬既能溶解氧化膜又能潤濕金屬，同時，又要能被焊劑從金屬 表面頂替出來，從而使焊劑在金屬表面鋪展，如松香就具備表面頂替出來，從而使焊劑在金屬表面鋪展，如松香就具備 上述性能而作為常用的焊接溶劑。上述性能而作為常用的焊接溶劑。 2、滴狀冷凝滴狀冷凝 若將一般暖氣管內(nèi)壁改若將一般暖氣管內(nèi)壁改 為憎水表面，則水蒸氣在管內(nèi)凝成液為憎水表面，則水蒸氣

28、在管內(nèi)凝成液 滴并沿管壁流下，而不會鋪展成水膜，這樣，在提高熱交換滴并沿管壁流下，而不會鋪展成水膜，這樣，在提高熱交換 率的同時又延長管道壽命。對熱電廠的冷凝管同樣存在以上率的同時又延長管道壽命。對熱電廠的冷凝管同樣存在以上 問題。問題。 21相關(guān)知識 潤濕作用的其他應(yīng)用舉例潤濕作用的其他應(yīng)用舉例 3、陽極效應(yīng)陽極效應(yīng) 陽極效應(yīng)是指在電解熔融鹽的過程中，槽壓突然急劇升高，陽極效應(yīng)是指在電解熔融鹽的過程中，槽壓突然急劇升高， 而電流強度則急劇下降，陽極周圍出現(xiàn)細微火花放電光圈，而電流強度則急劇下降，陽極周圍出現(xiàn)細微火花放電光圈， 陽極停止析出氣泡，這時，電解質(zhì)和陽極間好像被一層氣體陽極停止析出氣

29、泡，這時，電解質(zhì)和陽極間好像被一層氣體 膜隔開似的。膜隔開似的。 關(guān)于陽極效應(yīng)的一種解釋是：當電解質(zhì)的濃度較大時，電解關(guān)于陽極效應(yīng)的一種解釋是：當電解質(zhì)的濃度較大時，電解 質(zhì)對陽極的潤濕性較好，能順利地把陽極上產(chǎn)生的氣泡排擠掉，質(zhì)對陽極的潤濕性較好，能順利地把陽極上產(chǎn)生的氣泡排擠掉， 因此，不致發(fā)生陽極效應(yīng)，但當電解質(zhì)濃度較低時，電解質(zhì)對因此，不致發(fā)生陽極效應(yīng)，但當電解質(zhì)濃度較低時，電解質(zhì)對 陽極的潤濕性下降，陽極上產(chǎn)生的氣泡不能及時被電解質(zhì)排擠陽極的潤濕性下降，陽極上產(chǎn)生的氣泡不能及時被電解質(zhì)排擠 掉，于是小氣泡逐漸長大粘附在陽極上并成一層氣膜。掉，于是小氣泡逐漸長大粘附在陽極上并成一層氣膜

30、。 22相關(guān)知識 第六章第六章. . 固液界面固液界面吸附作用吸附作用 固體自溶液中的吸附在實際工作中甚為重要。用固體自溶液中的吸附在實際工作中甚為重要。用 活性炭脫色、用離子交換法吸附電解質(zhì)等，都涉及活性炭脫色、用離子交換法吸附電解質(zhì)等，都涉及 固體自溶液中的吸附現(xiàn)象。固體自溶液中的吸附現(xiàn)象。 溶液吸附多數(shù)屬物理吸附。溶液中溶劑與溶質(zhì)在溶液吸附多數(shù)屬物理吸附。溶液中溶劑與溶質(zhì)在 固體表面吸附的難易取決于它們和表面作用力的強固體表面吸附的難易取決于它們和表面作用力的強 弱。一般來說，和固體表面性質(zhì)相近的組分易被吸弱。一般來說，和固體表面性質(zhì)相近的組分易被吸 附。例如，炭自乙醇和苯的混合液中吸附

31、時苯易被附。例如，炭自乙醇和苯的混合液中吸附時苯易被 吸附；若用硅膠，顯然乙醇易被吸附。吸附；若用硅膠，顯然乙醇易被吸附。 23相關(guān)知識 1. 1.固液吸附的本質(zhì)和特點固液吸附的本質(zhì)和特點 1）本質(zhì) 是由于固體表面分子對液體分子的作用力大于液體是由于固體表面分子對液體分子的作用力大于液體 分子間的作用力而引起的。液體分子在此力的作用分子間的作用力而引起的。液體分子在此力的作用 下，向固體表面富集，同時降低表面張力下，向固體表面富集，同時降低表面張力。 2）特點 a、分子間作用力比氣相大；、分子間作用力比氣相大； b、相互作用力較復雜；、相互作用力較復雜； c、雜質(zhì)將影響吸附結(jié)果；、雜質(zhì)將影響吸

32、附結(jié)果；d、吸附平衡比氣相慢；、吸附平衡比氣相慢； e、以物理吸附居多；、以物理吸附居多； f、實驗方法簡單。、實驗方法簡單。 24相關(guān)知識 2.2.自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 設(shè)溶液由設(shè)溶液由1和和2兩種相互混溶的液體組成。其組兩種相互混溶的液體組成。其組 成可從純的成可從純的1變?yōu)榧兊淖優(yōu)榧兊?，即任何一種組分的組成，即任何一種組分的組成 變化范圍均為變化范圍均為01，濃度用，濃度用x表示表示。 1）復合吸附等溫線復合吸附等溫線 吸附前吸附前 n0= n10+ n20 吸附平衡吸附平衡 n10 = n1b+m n1s n20 = n2b+m n2s 以以x1和和x2 表示溶液體相中表

33、示溶液體相中1、2組分的摩爾分數(shù)組分的摩爾分數(shù) 11 1221 22 b bb b xn nxnx xn 25相關(guān)知識 自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 00 2 1122112 00000 212222 000000 22222 0 2 2 1122122 () ss sssss m n xn xn xn x nnn xnn x n xn xnxxnx nx n xn xnnnx m 26相關(guān)知識 自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 0 2 2 0 0 2 22 0 0 2 22 0 0 2 22 ,0 ,0 ,0 nx x m nx xx m nx xx m nx xx m 可得吸附等溫線（

34、可得吸附等溫線（U型、型、S 型、直線型）型、直線型） 為正吸附為正吸附 為負吸附為負吸附 無吸附無吸附 27相關(guān)知識 自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 2）、）、單個吸附等溫線單個吸附等溫線 復合等溫線是溶液中各組分吸附等溫線的綜合復合等溫線是溶液中各組分吸附等溫線的綜合 結(jié)果。由于一個方程中有結(jié)果。由于一個方程中有n1s 和和n2s 兩個變量，因兩個變量，因 此，無法同時從復合等溫線求得此，無法同時從復合等溫線求得n1s 和和n2s 。 a、從混合蒸汽中吸附、從混合蒸汽中吸附 22 11221 1 0 222 222 1 , s sss s ss Wn M Wn Mn Mn M nxWn

35、M nnx mM 28相關(guān)知識 自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 b、從純蒸氣吸附、從純蒸氣吸附 仍設(shè)從液相中的吸附和從氣相中的吸附相同，而仍設(shè)從液相中的吸附和從氣相中的吸附相同，而 且都是單分子層吸附，但吸附層成分與溶液中不同。且都是單分子層吸附，但吸附層成分與溶液中不同。 當當1g吸附劑自由吸附劑自由1和和2組成的混合溶液中吸附時，組成的混合溶液中吸附時， 應(yīng)有下述關(guān)系：應(yīng)有下述關(guān)系： 若以若以 表示表示1g吸附劑在組分吸附劑在組分1和和2的純飽和蒸的純飽和蒸 汽中吸附的單層飽和吸附量。即汽中吸附的單層飽和吸附量。即 1122 ss Sn Sn S 00 12 , ss nn 29相關(guān)知識

36、 自濃溶液中的吸附自濃溶液中的吸附 1200 12 0 0 12 12 11000 122 , 1, ss ss ss ss sss SS SS nn nn nn nn nnn 0 0 0 12 2 21220 2 ss sss s nn nx nnnx m n 30相關(guān)知識 3.3.自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 在稀溶液中，可用蘭格繆爾或弗侖德里胥吸附等溫在稀溶液中，可用蘭格繆爾或弗侖德里胥吸附等溫 式以描述吸附量隨平衡濃度變化。假設(shè)溶液中溶質(zhì)和式以描述吸附量隨平衡濃度變化。假設(shè)溶液中溶質(zhì)和 溶劑分子吸附在固體表面上占有同樣大的面積，吸溶劑分子吸附在固體表面上占有同樣大的面積，吸 附可看

37、作是下面過程的平衡：附可看作是下面過程的平衡： 被吸附的溶質(zhì)液相中的溶劑被吸附的溶質(zhì)液相中的溶劑= 被吸附的溶劑液相被吸附的溶劑液相 中的溶質(zhì)中的溶質(zhì) 若以若以 1 表示溶劑，表示溶劑，2 表示溶質(zhì)，表示溶質(zhì)， l表示液相，表示液相，s 表示表表示表 面相，上面的平衡可寫作面相，上面的平衡可寫作 31相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 平衡常數(shù)為平衡常數(shù)為 a a1 1l l、a a2 2l l 是溶劑和溶質(zhì)在液相中的活度，是溶劑和溶質(zhì)在液相中的活度，x x1 1s s、x x2 2s s 是溶劑和是溶劑和 溶質(zhì)在表面相的摩爾分數(shù)。對于稀溶液溶質(zhì)在表面相的摩爾分數(shù)。對于稀溶液 a a1

38、 1l l 可近似視為常可近似視為常 數(shù)，令數(shù)，令 代入得代入得 32相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 因為因為 x x1 1s sx x2 2s s1 1 所以所以 在稀溶液中在稀溶液中 a a2 2l lcc2 2l l，即用溶質(zhì)的濃度代替活度。若表面的，即用溶質(zhì)的濃度代替活度。若表面的 吸附位數(shù)為吸附位數(shù)為 n ns smolmolg g-1 -1，則溶質(zhì)的表面覆蓋分數(shù)為 ，則溶質(zhì)的表面覆蓋分數(shù)為 n n2 2s s/n/ns s ，溶劑的表面覆蓋分數(shù)為，溶劑的表面覆蓋分數(shù)為 1 1n n1 1s s/n/ns s，n n1 1s s 和和n n2 2s s 分別為分別為 溶劑

39、和溶質(zhì)吸附量，且有溶劑和溶質(zhì)吸附量，且有 n ns sn n1 1s sn n2 2s s。由于。由于 x x2 2s sn n2 2s s/n/ns s ，故可寫作，故可寫作 33相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 式即為蘭格繆爾（式即為蘭格繆爾（LangmuirLangmuir）等溫式。其直線式形式為）等溫式。其直線式形式為 對于不均勻表面，對于不均勻表面，b b 不是常數(shù)，而是隨覆蓋分數(shù)而變，這不是常數(shù)，而是隨覆蓋分數(shù)而變，這 時，可用弗倫德里胥公式（時，可用弗倫德里胥公式（FreundlichFreundlich） 或或 其中其中 K K 和和 n n 為常數(shù)，為常數(shù)，n1n1

40、。 34相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 圖為脂肪酸的吸附等溫線。其中圖為脂肪酸的吸附等溫線。其中(a)(a)為活性炭自水溶液中的為活性炭自水溶液中的 吸附，而（吸附，而（b b）為硅膠自苯溶液中的吸附。脂肪酸（）為硅膠自苯溶液中的吸附。脂肪酸（RCOOHRCOOH） 一端具有憎水基，另一端具有親水基。在水溶液中非極性的一端具有憎水基，另一端具有親水基。在水溶液中非極性的 吸附劑活性炭選擇吸附憎水基，故吸附量順序為丁酸吸附劑活性炭選擇吸附憎水基，故吸附量順序為丁酸 丙丙 酸酸 乙酸，而在苯溶液中極性的吸附劑硅膠選擇吸附親水乙酸，而在苯溶液中極性的吸附劑硅膠選擇吸附親水 基，吸附量順序

41、為乙酸基，吸附量順序為乙酸 丙酸丙酸 丁酸。丁酸。 35相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 右圖為活性炭自乙醇溶液中吸附苯的吸附等溫線，在稀溶液右圖為活性炭自乙醇溶液中吸附苯的吸附等溫線，在稀溶液 中對苯而言表現(xiàn)為正吸附，而在濃溶液中則為負吸附中對苯而言表現(xiàn)為正吸附，而在濃溶液中則為負吸附。 固體自溶液中吸附涉及吸附劑、溶質(zhì)和濃劑之間的相互作用固體自溶液中吸附涉及吸附劑、溶質(zhì)和濃劑之間的相互作用 ，關(guān)系較為復雜。原則上說，降低固液界面自由能愈多的，關(guān)系較為復雜。原則上說，降低固液界面自由能愈多的 組分易被吸附。具體地說，可總結(jié)出如下數(shù)條定性規(guī)律：組分易被吸附。具體地說，可總結(jié)出如下數(shù)條

42、定性規(guī)律： 1 1）極性的吸附劑易于吸附極性的溶質(zhì)而非極性的吸附劑易于）極性的吸附劑易于吸附極性的溶質(zhì)而非極性的吸附劑易于 吸附非極性的溶質(zhì)。吸附非極性的溶質(zhì)。 2 2）溶解度愈小的溶質(zhì)愈易被吸附。一溶質(zhì)在溶劑中的溶解度）溶解度愈小的溶質(zhì)愈易被吸附。一溶質(zhì)在溶劑中的溶解度 愈小，說明其穩(wěn)定性愈低，自由能愈大，故脫離本相進入表愈小，說明其穩(wěn)定性愈低，自由能愈大，故脫離本相進入表 面相的傾向就愈大。面相的傾向就愈大。 36相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附 例如，脂肪酸的碳鏈愈長，在水中的溶解度愈小，愈例如，脂肪酸的碳鏈愈長，在水中的溶解度愈小，愈 易被活性炭所吸附。相反地，在四氯化碳中，脂肪酸的易被活性

43、炭所吸附。相反地，在四氯化碳中，脂肪酸的 溶解度隨碳鏈的增長而增大，它們被活性炭吸附的規(guī)律溶解度隨碳鏈的增長而增大，它們被活性炭吸附的規(guī)律 和在水中恰好相反。和在水中恰好相反。 （3）吸附劑的影響吸附劑的影響 吸附劑的化學組成及其表面性質(zhì)對吸附作用有很大影吸附劑的化學組成及其表面性質(zhì)對吸附作用有很大影 響。例如，炭自水中可吸附有機物，而硅膠自水中對低響。例如，炭自水中可吸附有機物，而硅膠自水中對低 分子有機物幾乎不吸附，這是因為兩種吸附劑的性質(zhì)有分子有機物幾乎不吸附，這是因為兩種吸附劑的性質(zhì)有 極大的不同。對同一類吸附劑，當其比表面、孔結(jié)構(gòu)、極大的不同。對同一類吸附劑，當其比表面、孔結(jié)構(gòu)、 后

44、處理條件不同時，吸附能力也可有很大差別。后處理條件不同時，吸附能力也可有很大差別。 37相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 （4）、）、無機鹽的影響無機鹽的影響 當有強電解質(zhì)存在時可使吸附量發(fā)生變化，一般規(guī)律是：當有強電解質(zhì)存在時可使吸附量發(fā)生變化，一般規(guī)律是： 無機鹽的存在可使有機物水溶液中溶質(zhì)的吸附量增加。這無機鹽的存在可使有機物水溶液中溶質(zhì)的吸附量增加。這 是因為無機鹽強烈的水合作用減少水的有效濃度，因此有是因為無機鹽強烈的水合作用減少水的有效濃度，因此有 機物的溶解度減少。另一種說法是無機鹽與水的相互作用機物的溶解度減少。另一種說法是無機鹽與水的相互作用 減少了有機物與水形成氫

45、鍵的機會，從而降低其溶解度。減少了有機物與水形成氫鍵的機會，從而降低其溶解度。 若有機物含有分子內(nèi)氫鍵，則其溶解度與無機鹽存在與若有機物含有分子內(nèi)氫鍵，則其溶解度與無機鹽存在與 否關(guān)系不大，以此可判斷有機物的結(jié)構(gòu)。否關(guān)系不大，以此可判斷有機物的結(jié)構(gòu)。 38相關(guān)知識 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 （5）溫度對吸附量的影響溫度對吸附量的影響 吸附過程多數(shù)是放熱的吸附過程多數(shù)是放熱的,故吸附量常隨溫度升高故吸附量常隨溫度升高 而下降。但溫度對溶解度也有影響，一般情況而下降。但溫度對溶解度也有影響，一般情況 下溫度升高溶解度增大，因此，溫度與溶解度下溫度升高溶解度增大，因此，溫度與溶解度 對吸附的

46、影響一般來說是一致的，即溫度升高，對吸附的影響一般來說是一致的，即溫度升高， 吸附量降低。對于溶解度隨溫度增高而降低的吸附量降低。對于溶解度隨溫度增高而降低的 場合（如具有低會溶點的體系），有時可能產(chǎn)場合（如具有低會溶點的體系），有時可能產(chǎn) 生吸附量隨溫度增高而增加的情況。生吸附量隨溫度增高而增加的情況。 39相關(guān)知識 4.4.自電解質(zhì)溶液中的吸附自電解質(zhì)溶液中的吸附 （1）、）、離子吸附與電雙層離子吸附與電雙層 1） 離子吸附的原因離子吸附的原因 a、 體相中和固液界面上某組分的化學勢不同，體相中和固液界面上某組分的化學勢不同， 從而發(fā)生離子的遷移和吸附；從而發(fā)生離子的遷移和吸附； b、 固

47、體表面的可離解基團由于介質(zhì)固體表面的可離解基團由于介質(zhì)pH的變化而的變化而 產(chǎn)生不同程度的離解而使表面帶電。產(chǎn)生不同程度的離解而使表面帶電。 （2）、）、雙電層形成雙電層形成 由于固體表面帶有電荷，因此溶液中的反離子必由于固體表面帶有電荷，因此溶液中的反離子必 將靠近表面而形成雙電層。將靠近表面而形成雙電層。 40相關(guān)知識 自電解質(zhì)溶液中的吸附自電解質(zhì)溶液中的吸附 關(guān)于固體溶液界面電雙層產(chǎn)生的原因，最早提出見解關(guān)于固體溶液界面電雙層產(chǎn)生的原因，最早提出見解 的是赫姆霍茨的是赫姆霍茨(Helmholtz)。他認為，當將金屬片插入水。他認為，當將金屬片插入水 或金屬鹽溶液中時，金屬表面晶格上的離子

48、，受到極性或金屬鹽溶液中時，金屬表面晶格上的離子，受到極性 水分子的吸引，有脫離金屬表面進入溶液形成水合離子水分子的吸引，有脫離金屬表面進入溶液形成水合離子 的趨勢，這時，金屬表面由于電子過剩而帶負電而溶液的趨勢，這時，金屬表面由于電子過剩而帶負電而溶液 相帶正電。另一方面，溶液中的金屬離子亦有由溶液相相帶正電。另一方面，溶液中的金屬離子亦有由溶液相 進入金屬相而使電極表面帶正電的趨勢。金屬離子的這進入金屬相而使電極表面帶正電的趨勢。金屬離子的這 種相間轉(zhuǎn)移趨勢取決于金屬離子在兩相中的電化學勢的種相間轉(zhuǎn)移趨勢取決于金屬離子在兩相中的電化學勢的 相對大小，即金屬離子總是從電化學勢較高的相轉(zhuǎn)入電相

49、對大小，即金屬離子總是從電化學勢較高的相轉(zhuǎn)入電 化學勢較低的相中?；瘜W勢較低的相中。 41相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 最后由于受相間電化學勢差的制約及靜電引力的最后由于受相間電化學勢差的制約及靜電引力的 作用而達平衡。赫姆霍茨將達平衡時電極溶液界作用而達平衡。赫姆霍茨將達平衡時電極溶液界 面電荷分布比擬為一平行板電容器，如左圖所示。面電荷分布比擬為一平行板電容器，如左圖所示。 42相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 雖然這一模型在數(shù)學上較易處理，但未免過于雖然這一模型在數(shù)學上較易處理，但未免過于 簡化。實際上，由于熱運動，溶液一側(cè)的水合簡化。實際上，由于熱運動，溶液一側(cè)的水合 離子只有一部分是

50、比較緊密地附著在電極表面離子只有一部分是比較緊密地附著在電極表面 上，另一部分，則類似德拜上，另一部分，則類似德拜-休克爾離子氛模休克爾離子氛模 型，擴散地分布到本體溶液中。故此，現(xiàn)在的型，擴散地分布到本體溶液中。故此，現(xiàn)在的 看法是形成擴散雙電層，其中較緊密地固定在看法是形成擴散雙電層，其中較緊密地固定在 固體表面上的部分稱為緊密層，另外部分稱為固體表面上的部分稱為緊密層，另外部分稱為 擴散層。這種擴散層。這種“擴散雙電層擴散雙電層”的概念最早由查的概念最早由查 普曼普曼(chapman)提出，而在此以后逐步完善提出，而在此以后逐步完善。 具體圖象上圖中所示。具體圖象上圖中所示。 43相關(guān)知

51、識 雙電層模型雙電層模型 繼查普曼之后，繼查普曼之后，1924年，斯特恩年，斯特恩(O.Stern)將赫姆霍將赫姆霍 茨模型和查普曼模型結(jié)合起來，他考慮到一部分水化茨模型和查普曼模型結(jié)合起來，他考慮到一部分水化 正離子是以緊密吸附的形式，聚集在赫姆霍茨平面上；正離子是以緊密吸附的形式，聚集在赫姆霍茨平面上； 而其余則形成擴散雙電層。此模型與赫姆霍茨模型和而其余則形成擴散雙電層。此模型與赫姆霍茨模型和 查普曼模型的一個主要區(qū)別在于它把吸附在固體表面查普曼模型的一個主要區(qū)別在于它把吸附在固體表面 上的離子看成是固定在固體表面的一部分而不是流動上的離子看成是固定在固體表面的一部分而不是流動 的。同時

52、，它考慮到離子特別是水合離子占有一定體的。同時，它考慮到離子特別是水合離子占有一定體 積而不是點電荷。積而不是點電荷。 1947 年，格拉哈姆年，格拉哈姆(D:C Grahame)又作了進一步改進。又作了進一步改進。 他認為離子在固體表面上還可能存在化學吸附，被吸他認為離子在固體表面上還可能存在化學吸附，被吸 附后溶劑化去除，因而在電極表面上有兩個赫姆霍茨附后溶劑化去除，因而在電極表面上有兩個赫姆霍茨 平面（見上圖中）。平面（見上圖中）。 44相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 圖上畫出被化學吸附的去水化負離子，它的中圖上畫出被化學吸附的去水化負離子，它的中 心連線形成的平面稱為內(nèi)赫姆霍茨平面，以

53、心連線形成的平面稱為內(nèi)赫姆霍茨平面，以 IHP 表示。而由于靜電作用吸附在表面上的水表示。而由于靜電作用吸附在表面上的水 化正離子的中心連線形成的平面稱為外赫姆霍化正離子的中心連線形成的平面稱為外赫姆霍 茨平面，以茨平面，以 OHP 表示。在此以內(nèi)至電極表面稱表示。在此以內(nèi)至電極表面稱 為緊密層，在此以外延伸至本體溶液，稱為擴為緊密層，在此以外延伸至本體溶液，稱為擴 散層，擴散雙電層即由緊密層和擴散層共同構(gòu)散層，擴散雙電層即由緊密層和擴散層共同構(gòu) 成。其電勢分布如上圖右所示。其中成。其電勢分布如上圖右所示。其中 為熱力為熱力 學電勢，學電勢，(Zeta) 稱為擴散層電勢，稱為擴散層電勢，(-)

54、 為緊密為緊密 層電勢。層電勢。 45相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 雙電層與雙電層與 電勢電勢 (1)膠團結(jié)構(gòu)膠團結(jié)構(gòu) 因為膠粒的大小介于因為膠粒的大小介于 1100nm 之間，故每一膠粒之間，故每一膠粒 必然是由許多分子或原子聚集而成的。我們往往必然是由許多分子或原子聚集而成的。我們往往 將組成膠粒核心部分的固態(tài)微粒稱為膠核。例如將組成膠粒核心部分的固態(tài)微粒稱為膠核。例如 用稀用稀 AgNO3 溶液和溶液和 KI 溶液制備溶液制備 AgI 溶膠時，由溶膠時，由 反應(yīng)生成的反應(yīng)生成的 AgI 微粒首先形成膠核。膠核常具有微粒首先形成膠核。膠核常具有 晶體結(jié)構(gòu)，它很容易從溶液中選擇性地吸附某種

55、晶體結(jié)構(gòu)，它很容易從溶液中選擇性地吸附某種 組成與之相似的離子而使膠核帶電，因此，膠核組成與之相似的離子而使膠核帶電，因此，膠核 實際上應(yīng)包括固體微粒表層的帶電離子。實際上應(yīng)包括固體微粒表層的帶電離子。 46相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 膠核表層荷電后，留在溶液中的反離子（即與膠核表層荷電后，留在溶液中的反離子（即與 被膠核吸附的離子帶相反電荷的離子）由于離被膠核吸附的離子帶相反電荷的離子）由于離 子靜電作用必圍繞于膠核周圍，但離子本身的子靜電作用必圍繞于膠核周圍，但離子本身的 熱運動又使一部分反離子擴散到較遠的介質(zhì)中熱運動又使一部分反離子擴散到較遠的介質(zhì)中 去?？梢?，一些緊緊地吸引于膠核近

56、旁的反離去?？梢?，一些緊緊地吸引于膠核近旁的反離 子與被吸附于膠核表層的離子組成子與被吸附于膠核表層的離子組成緊密層緊密層， 而其余的反離子則組成而其余的反離子則組成擴散層擴散層。膠核與緊密。膠核與緊密 層組成膠粒層組成膠粒(Colloidal particle)，而膠粒與擴散，而膠粒與擴散 層中的反離子組成膠團層中的反離子組成膠團(micelle)。膠團分散于。膠團分散于 液體介質(zhì)中便是通常所說的溶膠。液體介質(zhì)中便是通常所說的溶膠。 47相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 用用 AgNO3 稀溶液和稀溶液和 KI 溶液制備溶液制備 AgI 溶膠時，溶膠時， 其膠團結(jié)構(gòu)式可以表示為：其膠團結(jié)構(gòu)式可

57、以表示為： ： 48相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 以下介紹滑動面和以下介紹滑動面和 電勢。電勢。 滑動面是當固液兩相發(fā)生相對移動時呈現(xiàn)在固滑動面是當固液兩相發(fā)生相對移動時呈現(xiàn)在固 液交界處的一個高低不平的曲面，它位于緊密層液交界處的一個高低不平的曲面，它位于緊密層 之外，擴散層之中且距固體表面的距離約為分子之外，擴散層之中且距固體表面的距離約為分子 直徑大小處?；瑒用媾c溶液本體之間的電勢差稱直徑大小處。滑動面與溶液本體之間的電勢差稱 為為 電勢。有時也稱為電動電勢，這是因為只電勢。有時也稱為電動電勢，這是因為只 有當固液兩相發(fā)生相對移動時才有有當固液兩相發(fā)生相對移動時才有 電勢，可電勢，可

58、見，見， 電勢是滑動面存在的結(jié)果，而滑動面是電勢是滑動面存在的結(jié)果，而滑動面是 電勢產(chǎn)生的基礎(chǔ)。電勢產(chǎn)生的基礎(chǔ)。 49相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 當電解質(zhì)的濃度增加時，介質(zhì)中反離子的濃度加大，當電解質(zhì)的濃度增加時，介質(zhì)中反離子的濃度加大， 將壓縮擴散層使其變薄，把更多的反離子擠進滑動將壓縮擴散層使其變薄，把更多的反離子擠進滑動 面以內(nèi)，使面以內(nèi)，使 電勢在數(shù)值上變小，如下圖所示。當電勢在數(shù)值上變小，如下圖所示。當 電解質(zhì)的濃度足夠大時，可使電解質(zhì)的濃度足夠大時，可使 電勢為零。此時相電勢為零。此時相 應(yīng)的狀態(tài)，稱為等電態(tài)。應(yīng)的狀態(tài)，稱為等電態(tài)。 處于等電態(tài)的粒子是不帶電的，處于等電態(tài)的粒子

59、是不帶電的， 電泳，電滲的速度也必然為零。電泳，電滲的速度也必然為零。 此時，溶膠非常容易聚沉。此時，溶膠非常容易聚沉。 電勢可自電泳，電滲等實驗電勢可自電泳，電滲等實驗 中求得。中求得。 50相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 另外，處于擴散層中的離子可被加入溶液中的另外，處于擴散層中的離子可被加入溶液中的 同性離子取代。如果原來半徑小的離子被半徑大同性離子取代。如果原來半徑小的離子被半徑大 的離子所交換，則由于后者能較強地吸附在表面，的離子所交換，則由于后者能較強地吸附在表面， 從而導致雙電層變薄和從而導致雙電層變薄和電勢下降。電勢下降。 當高價離子交換低價離子時，不僅能降低當高價離子交換低價

60、離子時，不僅能降低電電 勢，而且有可能改變表面帶電的符號。這是由于勢，而且有可能改變表面帶電的符號。這是由于 高價反離子具有特別強的吸附能力，在表面上可高價反離子具有特別強的吸附能力，在表面上可 能超量吸附。能超量吸附。 51相關(guān)知識 雙電層模型雙電層模型 電解質(zhì)離子在固液界面上的吸附電解質(zhì)離子在固液界面上的吸附 在一定條件下，電解質(zhì)可以分子狀態(tài)在固液界面上吸附，在一定條件下，電解質(zhì)可以分子狀態(tài)在固液界面上吸附， 但大多數(shù)情況是以離子形式被吸附，電解質(zhì)的吸附主要有但大多數(shù)情況是以離子形式被吸附，電解質(zhì)的吸附主要有 兩種形式。兩種形式。 （1）Stern層吸附層吸附靜電吸附靜電吸附 可用可用La