物理化學-表面性質

1、2021/3/11 1 第7章 表面化學 界面界面兩相的接觸面兩相的接觸面。 物質的分散度很高時, 其界面性質很突出, 有特殊性。 應用物理化學的基本原理，對界面的特殊性質及現(xiàn)象應用物理化學的基本原理，對界面的特殊性質及現(xiàn)象 進行討論和分析。進行討論和分析。 2021/3/11 2 在自然界中，表面現(xiàn)象保羅萬象：在自然界中，表面現(xiàn)象保羅萬象： 雨滴雨滴露珠露珠 曙光晚霞曙光晚霞碧海藍天碧海藍天 2021/3/11 3 小視頻3 2021/3/11 4 表面現(xiàn)象 物理化學意義上的相物理化學意義上的相 界面是一個有幾個分子界面是一個有幾個分子 直徑厚度的薄層，是兩直徑厚度的薄層，是兩 相之間的過渡

2、區(qū)。相之間的過渡區(qū)。 氣氣液界面液界面 氣氣固界面固界面 液液液界面液界面 液液固界面固界面 固固固界面固界面 根據(jù)形成界面的物質的聚集狀態(tài)可將界面分為根據(jù)形成界面的物質的聚集狀態(tài)可將界面分為 2021/3/11 5 1.氣-液界面 空氣空氣 4 CuSO 溶液 氣氣- -液液 界面界面 2021/3/11 6 2.氣-固界面 氣氣- -固界面固界面 2021/3/11 7 3.液-液界面 2 H O Hg 液-液 界面 2021/3/11 8 玻璃板玻璃板 Hg 2 H O 液液- -固界面固界面 4.液-固界面 2021/3/11 9 5.固-固界面 鐵管鐵管 CrCr鍍層鍍層 固固- -

3、固界面固界面 2021/3/11 10 7.1 界面張力界面張力 7.2 彎曲界面的附加壓力及其后果彎曲界面的附加壓力及其后果 7.3 固體表面與吸附作用固體表面與吸附作用 7.4 液液-固界面固界面 7.5 溶液表面溶液表面 目 錄 2021/3/11 11 u基本概念基本概念 界面界面兩相的接觸面兩相的接觸面。 3種相態(tài)：種相態(tài)：g, l, s。 有有5種界面：種界面：g-l, g-s, l-l, l-s, s-s。 表面表面與氣體接觸的界面。與氣體接觸的界面。 g-l, g-s。 界面界面 有一定的厚度，不是幾何面。有一定的厚度，不是幾何面。 界面的結構和性質有特殊性界面的結構和性質有特

4、殊性。與相鄰兩側的體相不同與相鄰兩側的體相不同。如液滴蒸發(fā)如液滴蒸發(fā). 分散度分散度 表示表示比表面積比表面積。分散的程度分散的程度 , 表面積表面積 , 表面效應表面效應 。 比表面積比表面積aS：物質的表面積物質的表面積AS與其質量與其質量m之比之比。 aS= AS/m 單位單位: m2kg-1 如水如水 球形液滴球形液滴 直徑直徑 比表面積比表面積 1 cm 6 10-4 m2g-1 將其分散將其分散 10 nm(1018個個) 600 m2g-1 活性炭活性炭 實驗測得實驗測得 500 m2g-1，高達，高達2000 m2g-1 物質的分散度很高時，其界面性質很突出，有特殊性。物質的分

5、散度很高時，其界面性質很突出，有特殊性。 應用物理化學的基本原理，對界面的特殊性質及現(xiàn)象進行討論和分析。應用物理化學的基本原理，對界面的特殊性質及現(xiàn)象進行討論和分析。 2021/3/11 12 分散度與比表面 把物質分散成細小微粒的程度稱為分散度。把 一定大小的物質分割得越小，則分散度越高，比 表面也越大。 例如，把邊長為1 cm的立方體1 cm3 ，逐漸分 割成小立方體時，比表面將以幾何級數(shù)增長。 分散程度越高，比表面越大，表面能也越高 可見達到nm級的超細微粒，具有巨大的比表面 積，因而具有許多獨特的表面效應，成為新材料和 多相催化方面的研究熱點。 2021/3/11 13 (1) 表面功

6、表面功 液膜面積與功液膜面積與功 增大液膜面積增大液膜面積 dAS, 需抵抗力需抵抗力F，作非體積功，作非體積功 表面功。表面功?？赡鏃l件下，可逆條件下，忽略摩擦力，可逆表面功忽略摩擦力，可逆表面功 W = dAS = W /dAS 使液體增加單位表面積時使液體增加單位表面積時, 環(huán)境所需作的可逆功環(huán)境所需作的可逆功 表面功。表面功。 單位單位 Jm-2 7.1 界面張力界面張力 氣氣相相 液液相相 2021/3/11 14 (2) 表面表面Gibbs函數(shù)函數(shù) 恒溫恒壓恒溫恒壓 Wr = G, W r= dGT,p= dAS pT A G , S =系統(tǒng)增加單位面積時所增加的系統(tǒng)增加單位面積時

7、所增加的G (比比)表面表面Gibbs函數(shù)函數(shù), Jm-2 2021/3/11 15 熱力學公式熱力學公式 由多相多組分熱力學公式，如由多相多組分熱力學公式，如 并未考慮相界面面積并未考慮相界面面積AS，對高度分散系統(tǒng)，對高度分散系統(tǒng), 應有應有AS變量，有一個相界面，變量，有一個相界面， 熱力學公式為熱力學公式為 i iidn pVTSGddd i iidn AVpSTU s dddd i iidn ApVSTH s dddd i iidn AVpTSA s dddd 式中式中 )B()B()B()B( , S , S , S , S nVTnpSnVSnpT A A A H A U A G

8、 意義意義：第：第1等式等式 =恒溫恒壓、各相中物質的量不變，增加單位恒溫恒壓、各相中物質的量不變，增加單位 界面面積時，所增加的界面面積時，所增加的Gibbs函數(shù)。函數(shù)。其余式意義類似。其余式意義類似。 i iis dndApVTSGddd 2021/3/11 16 (3) 表面張力表面張力 用肥皂液在一個系有用肥皂液在一個系有 線圈的金屬環(huán)上形成一個線圈的金屬環(huán)上形成一個 液膜，由于線圈周圍都是液膜，由于線圈周圍都是 相同的液體，受力均衡，相同的液體，受力均衡， 線圈可以在液膜上自由移線圈可以在液膜上自由移 動位置。動位置。 若將線圈內液膜刺破，線若將線圈內液膜刺破，線 圈兩邊受力不再平衡

9、，立即繃圈兩邊受力不再平衡，立即繃 緊成圓形。緊成圓形。 小視頻小視頻7 2021/3/11 17 這些現(xiàn)象這些現(xiàn)象表明，在液體表面存在一種使液面收縮的力，表明，在液體表面存在一種使液面收縮的力， 稱稱表面張力表面張力（surface tension）或）或界面張力界面張力（interfacial tension）。 表面張力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上單表面張力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上單 位長度線段上的表面收縮力。位長度線段上的表面收縮力。 2021/3/11 18 (3) 表面張力表面張力 表面層分子受力表面層分子受力 表面層分子與表面層分子與 體相內分子所處的力場不同

10、。主要體相內分子所處的力場不同。主要 受到指向液體內部的拉力，使表面受到指向液體內部的拉力，使表面 層液體分子有層液體分子有 向液體內遷移、力向液體內遷移、力 圖縮小表面積的趨勢。液滴圖縮小表面積的趨勢。液滴球形。球形。 若擴大表面積，對系統(tǒng)作功。若擴大表面積，對系統(tǒng)作功。 圖圖7.1.1 液體表面與內部分子受力情況液體表面與內部分子受力情況 氣相氣相 液相液相 2021/3/11 19 表面張力表面張力 縮小表面積縮小表面積 力力 維持膜大小維持膜大小 不變，加相反的外力不變，加相反的外力F，與，與 l 成成 正比正比, 比例系數(shù)比例系數(shù) l F 圖圖7.1.2 表面功示意圖表面功示意圖 表

11、面膜表面膜 dx 表面張力表面張力引起液體表面收縮的引起液體表面收縮的單位長度單位長度上的力；上的力； 方向方向 垂直于單位長度的邊界、與表面相切并指向液體方向。垂直于單位長度的邊界、與表面相切并指向液體方向。 小視頻小視頻4 F=2 l = F/(2l) 單位單位： Nm-1 2液膜有兩個面。液膜有兩個面。 2021/3/11 20 注意注意: 表面張力表面張力, 單位面積的表面功單位面積的表面功, 單位面積單位面積 的的表面表面Gibbs函數(shù)函數(shù), 不同物理量有相同的數(shù)值和不同物理量有相同的數(shù)值和 量綱。量綱。1 J =1 Nm1 Jm-2 =1 Nm-1 其它其它 界面有界面張力。界面有

12、界面張力。 2021/3/11 21 恒溫恒壓、各相中物質的量不變時，可有恒溫恒壓、各相中物質的量不變時，可有 dGT,p,nB= dAS 該條件下，由于相界面面積的變化，而引起系統(tǒng)的該條件下，由于相界面面積的變化，而引起系統(tǒng)的Gibbs函函 數(shù)變。也稱界面吉布斯函數(shù)變，數(shù)變。也稱界面吉布斯函數(shù)變， dGS。 積分上式，積分上式， AS：0AS， 不變不變 GS= AS 根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)：根據(jù)吉布斯函數(shù)判據(jù)：dGT,p,nB非極性的；非極性的； 固態(tài)的固態(tài)的液態(tài)的。液態(tài)的。 與與接觸相的性質接觸相的性質有關有關 一種液體不同的液一種液體不同的液-液界面液界面不同。不同。 2021/3/11

13、24 溫度溫度 升高溫度升高溫度 分子的動能增加分子的動能增加 分子間的相互作用力減弱分子間的相互作用力減弱 同時升高溫度同時升高溫度 使兩相之間的密度差減小。使兩相之間的密度差減小。 以此多數(shù)液體物質，以此多數(shù)液體物質，溫度升高，物質的表面張力下降。溫度升高，物質的表面張力下降。 熱力學解釋：熱力學解釋： BB npAnpT TA S , 表面積增大表面積增大 表面熵增大表面熵增大根據(jù)公式，根據(jù)公式， 即溫度升高，表面吉布斯能下降。即溫度升高，表面吉布斯能下降。 0 B , npA T 2021/3/11 25 e.g. 不同溫度下水的表面張力 t/ 0 20 40 / mNm-1 0.07

14、564 0.07275 0.06956 2021/3/11 26 壓力壓力 對界面張力的影響較復雜，一般說，在對界面張力的影響較復雜，一般說，在T、A一定時，一定時， 高壓下的液體的表面張力比常壓下要小，但壓力對高壓下的液體的表面張力比常壓下要小，但壓力對的影響的影響 很小，一般情況下可忽略。很小，一般情況下可忽略。 p, 7.1.3 界面張力及其影響因素界面張力及其影響因素 e.g. 293.15K水的表面張力水的表面張力 100kPa 0.07288 Nm-1 1000kPa 0.07188 Nm-1 2021/3/11 27 7.2 彎曲液面的附加壓力彎曲液面的附加壓力 7.2.1 彎曲

15、液面的附加壓力彎曲液面的附加壓力拉普拉斯方程拉普拉斯方程 小視頻小視頻6 用一細管吹一肥皂泡后，松開另一管口，肥皂用一細管吹一肥皂泡后，松開另一管口，肥皂 泡將縮小成液滴，說明泡內和泡外存在壓力差。泡將縮小成液滴，說明泡內和泡外存在壓力差。 2021/3/11 28 現(xiàn)象一：在滴管內的液體為什現(xiàn)象一：在滴管內的液體為什 么必須給橡膠乳頭加壓時液體么必須給橡膠乳頭加壓時液體 才能滴出，并呈球形？才能滴出，并呈球形？ 現(xiàn)象二：用細管吹一肥皂泡后，現(xiàn)象二：用細管吹一肥皂泡后， 若松開管口，肥皂泡很快縮小若松開管口，肥皂泡很快縮小 成一液滴？成一液滴？ 2021/3/11 29 液面液面分為分為 水平

16、液面水平液面 彎曲液面彎曲液面 凸液面凸液面(氣相中的液滴氣相中的液滴) 凹液面凹液面(液體中的氣泡液體中的氣泡) (1)彎曲液面的附加壓力彎曲液面的附加壓力 p 2021/3/11 30 1附加壓力概念附加壓力概念 曲面和平面比較，表面受力情況不一樣曲面和平面比較，表面受力情況不一樣 平面平面 p內 內= p外外 任意區(qū)域任意區(qū)域 表面張力合力表面張力合力= 0 p外 外 p內 內 凸面凸面 p內 內= p外外+p曲曲 p內 內 p外 外 表面張力合力表面張力合力p曲 曲 指向液體內部指向液體內部 p曲 曲 2021/3/11 31 凹液面受到指向液體凹液面受到指向液體 外部的合力外部的合力

17、 p p內 內pg , pl = pg+ p 圖圖7.2.1 凸液面的附加壓力凸液面的附加壓力 附加壓力附加壓力定義定義： p= pl-pg 方向方向指向曲率半徑中心指向曲率半徑中心 液珠液珠(凸液面凸液面) p= pl-pg 0 液體中氣泡液體中氣泡(凹液面凹液面) p= pl-pg pgpl pg p=0 2021/3/11 34 (2) 拉普拉斯方程拉普拉斯方程 圖圖7.2.3 p與曲率半徑與曲率半徑 推導推導 凸液面凸液面AB, 分解為水平分力分解為水平分力(相互平衡相互平衡)和垂直分力和垂直分力(指向液指向液 體體), 單位周長的垂直分力單位周長的垂直分力 cos , 球缺圓周長球缺

18、圓周長 2 r1, 其合力其合力F F= 2 r1cos 2 1 11 / 2 r rrr p r p 2 Laplace方程方程 意義意義：表明彎曲液面的附加壓力：表明彎曲液面的附加壓力，與曲率半徑，與曲率半徑 r 成反比。成反比。 應用應用 小液滴或液體中的小氣泡的附加壓力小液滴或液體中的小氣泡的附加壓力 p 的計算。的計算。 空氣中的氣泡空氣中的氣泡(內外有兩個氣內外有兩個氣-液界面液界面) p= 4 /r cos =r1/r ; 球缺底面積球缺底面積 r12 , 故彎曲液對于單位水平面上的故彎曲液對于單位水平面上的 附加壓力附加壓力(壓強壓強) p 2021/3/11 35 根據(jù)根據(jù)楊

19、楊-拉普拉斯公式拉普拉斯公式可以得知：可以得知： （1）附加壓力和曲率半徑的大小成反比，液滴越小，液）附加壓力和曲率半徑的大小成反比，液滴越小，液 體受到的附加壓力越大。體受到的附加壓力越大。 （2）凹液面的曲率半徑為負值，因此附加壓力也是負值，）凹液面的曲率半徑為負值，因此附加壓力也是負值， 凹液面下的液體受到的壓力比平液面下的液體受到的壓力凹液面下的液體受到的壓力比平液面下的液體受到的壓力 小。小。 （3）附加壓力的大小和表面張力有關，液體的表面張力）附加壓力的大小和表面張力有關，液體的表面張力 大，產(chǎn)生的附加壓力也較大。大，產(chǎn)生的附加壓力也較大。 （4）無論是凸液面還是凹液面，附加壓力總

20、是指向曲率無論是凸液面還是凹液面，附加壓力總是指向曲率 半徑的方向。半徑的方向。 r p 2 2021/3/11 36 一般式：一般式： 21 11 rr p 楊楊-拉普拉斯公式拉普拉斯公式 (Yong-Laplace equation) 其中其中r1和和r2為描述一個任意曲面需要的兩為描述一個任意曲面需要的兩 個曲率半徑。個曲率半徑。 為表面張力。為表面張力。 2021/3/11 37 幾種特殊形狀的液面的楊幾種特殊形狀的液面的楊-拉普拉斯公式：拉普拉斯公式： 球形表面球形表面： r1 = r2 = r， 則則 p = 2 /r； 圓柱形曲面圓柱形曲面(廣義橢球廣義橢球): r1= , 則則

21、 p = /r； 平液面：平液面： r1= r2 = ， 則則 p = 0。 2021/3/11 38 (3) 毛細管現(xiàn)象毛細管現(xiàn)象 毛細管垂直插入液體，管毛細管垂直插入液體，管內內外外液面高度液面高度不同；插入水中液面不同；插入水中液面 ， 管內呈凹液面管內呈凹液面, 接觸角接觸角 90 , 附加壓力指向大氣附加壓力指向大氣, 管內凹液面下管內凹液面下 的液體承受的壓力的液體承受的壓力90 , 管內液面凸液面，液體不能潤濕管壁管內液面凸液面，液體不能潤濕管壁 cos 0，h0，h凸液面下降的深度。凸液面下降的深度。 汞汞 解釋鋤地的作用。植物毛細管水解釋鋤地的作用。植物毛細管水 H2O Hg

22、 2021/3/11 40 在兩支水平放置的毛細管之間放有一段 液體，如圖所示，a管內的液體對管內壁 完全潤濕，b管中的液體對管內壁完全不 潤濕。若在兩管的右端加熱，則管內的 液體會相哪一端移動？ 2021/3/11 41 如圖，在一定溫度和氣壓下，半徑均勻的 毛細管兩端有兩個大小不等的圓形氣泡， 試問打開活塞時，將發(fā)生什么現(xiàn)象？ 2021/3/11 42 兩塊光滑的玻璃在干燥的條件下疊放在一起，很容 易上下分開。在兩者之間放些水，水能潤濕玻璃，如 圖所示，若使玻璃分開很費力，這是什么原因？ 2021/3/11 43 如圖所示，該U型管的粗細兩管的半徑 分別為0.05cm和0.01cm。若將密

23、度為 0.80gcm3的液體注入U型管中，測得細管 液面比粗管高2.2cm，利用所給數(shù)據(jù)可求得 該液體的表面張力（ ）Nm1設該液 體與管壁能很好潤濕，即接觸角 。 0 2021/3/11 44 如：為什么自由液滴和氣泡都呈球形？如：為什么自由液滴和氣泡都呈球形？ 若液滴為不規(guī)則形狀，液體表面各若液滴為不規(guī)則形狀，液體表面各 點的曲率半徑不同，所受到的附加壓點的曲率半徑不同，所受到的附加壓 力大小和方向都不同。力大小和方向都不同。 這些力的作這些力的作 用最終會使液用最終會使液 滴成球形。滴成球形。 球形液滴表面受到球形液滴表面受到 指向球心的大小相等指向球心的大小相等 的力，合力為。的力，合

24、力為。 2021/3/11 45 在滴管內的液體為什么必須給橡膠乳頭加壓時液體才能滴在滴管內的液體為什么必須給橡膠乳頭加壓時液體才能滴 出，并呈球形？出，并呈球形？ 因在滴管下端的液面呈因在滴管下端的液面呈凹形凹形，即液面的，即液面的 附加力是附加力是向上向上的，液體不易從滴管滴出，的，液體不易從滴管滴出， 因此若要使液滴從管端滴下，必須在橡因此若要使液滴從管端滴下，必須在橡 膠乳頭加以壓力，使這壓力大于附加壓膠乳頭加以壓力，使這壓力大于附加壓 力。力。 剛滴下的一瞬間，液滴不成球形，上端剛滴下的一瞬間，液滴不成球形，上端 呈尖形，這時液面各部位的曲率半徑都呈尖形，這時液面各部位的曲率半徑都

25、不一樣，不同部位的曲面上所產(chǎn)生附加不一樣，不同部位的曲面上所產(chǎn)生附加 壓力也不同，這種不平衡的壓力便迫使壓力也不同，這種不平衡的壓力便迫使 液滴自動調整成球形，降低能量使液滴液滴自動調整成球形，降低能量使液滴 具有最小的表面積。具有最小的表面積。 2021/3/11 46 用細管吹一肥皂泡后，若松開管口，肥皂泡很快縮小成用細管吹一肥皂泡后，若松開管口，肥皂泡很快縮小成 一液滴？一液滴？ 在肥皂泡液膜在肥皂泡液膜(凹液面凹液面)內外存在指向內內外存在指向內 部的附加壓力，當松開管口時，保持部的附加壓力，當松開管口時，保持 系統(tǒng)平衡的外力撤出，系統(tǒng)平衡的外力撤出，p內 內0, prp, 小液珠飽和

26、蒸氣壓小液珠飽和蒸氣壓平面平面液體液體飽和蒸氣壓飽和蒸氣壓 n凹液面凹液面(小氣泡內小氣泡內): r0, prp, 泡內飽和蒸氣壓泡內飽和蒸氣壓平面平面液體液體飽和蒸氣壓。飽和蒸氣壓。 n解釋毛細管凝結現(xiàn)象解釋毛細管凝結現(xiàn)象 管內潤濕管內潤濕, 凹液面凹液面 prC0，使藥物的溶解，使藥物的溶解 度變大，提高藥效。度變大，提高藥效。 2021/3/11 56 (2) 噴霧干燥某些原料藥噴霧干燥某些原料藥 適用對象：熱敏性原料藥物，例如鏈霉素、氯霉素等。適用對象：熱敏性原料藥物，例如鏈霉素、氯霉素等。 原理：用噴霧器將帶有水分的藥物分散成霧狀小顆粒，由于原理：用噴霧器將帶有水分的藥物分散成霧狀小

27、顆粒，由于 顆粒細小，顆粒中水分的飽和蒸氣壓比正常液體的大得多，顆粒細小，顆粒中水分的飽和蒸氣壓比正常液體的大得多， 當小顆粒與熱空氣會合時，小顆粒中的水分瞬間蒸發(fā)。當小顆粒與熱空氣會合時，小顆粒中的水分瞬間蒸發(fā)。 優(yōu)點：干燥速度快，一般不超過優(yōu)點：干燥速度快，一般不超過30 s，不會影響藥物的質量。，不會影響藥物的質量。 ln(pr*/p0*) = M2 rRT 小液滴的蒸氣壓大于平液面的蒸氣壓。曲小液滴的蒸氣壓大于平液面的蒸氣壓。曲 率半徑越小，蒸氣壓越大。率半徑越小，蒸氣壓越大。 2021/3/11 57 (3) 干燥劑除水的原理干燥劑除水的原理-毛細管凝結毛細管凝結 多孔性物質內有很多

28、毛細孔隙，和該孔道潤濕的液體可以多孔性物質內有很多毛細孔隙，和該孔道潤濕的液體可以 在這些孔隙內形成凹液面。在這些孔隙內形成凹液面。 Pr* p蒸氣 蒸氣 對于凹液面對于凹液面pr* 平液面上的平液面上的 p。T，平液面液體，平液面液體 已飽和，微小液滴未飽和，已飽和，微小液滴未飽和，不凝結。不凝結。 人工降雨人工降雨 AgI凝結中心凝結中心 2021/3/11 60 (2) 過熱液體過熱液體 定義定義 一定壓力下一定壓力下, 液體的液體的T 該該 p下的沸點下的沸點, 仍不能沸騰的仍不能沸騰的 液體。液體。 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 彎曲液面的附加壓力，液體內的氣泡難生成。繼彎曲液面的附加壓力，液體

29、內的氣泡難生成。繼 續(xù)加熱，續(xù)加熱，p。 如如 100, 101.325 kPa, 在在2 cm深處深處 r=10 nm小氣泡小氣泡, 內部內部 壓力壓力11.87 103 kPa. 防止過熱防止過熱 爆沸爆沸 用毛細管用毛細管 瓷片瓷片 氣體氣體新相種子新相種子 2021/3/11 61 (3) 過冷液體過冷液體 概念概念 一定一定 p下，液體的溫度下，液體的溫度普通晶體的飽和蒸氣壓。普通晶體的飽和蒸氣壓。 防止方法防止方法 加晶種，摩擦。加晶種，摩擦。 2021/3/11 62 (4) 過飽和溶液過飽和溶液 概念概念 一定溫度下，溶液的濃度已超過飽和濃度，仍未析出一定溫度下，溶液的濃度已超

30、過飽和濃度，仍未析出 溶質的液體。溶質的液體。 產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 同溫，小晶體的溶解度同溫，小晶體的溶解度普通晶體的溶解度。普通晶體的溶解度。 防止方法防止方法 加晶種，摩擦。加晶種，摩擦。 亞穩(wěn)狀態(tài)不是真正的平衡狀態(tài)，也不是熱力學平衡亞穩(wěn)狀態(tài)不是真正的平衡狀態(tài)，也不是熱力學平衡 態(tài)，不能長期穩(wěn)定存在。態(tài)，不能長期穩(wěn)定存在。 2021/3/11 63 7.4 液液-固界面固界面 固體對溶液的吸附作用。固體對溶液的吸附作用。 潤濕潤濕固體固體/液體表面上的氣體被液體取代的過程液體表面上的氣體被液體取代的過程。產(chǎn)生液產(chǎn)生液-固界面固界面 7.4.1 接觸角與楊氏方程接觸角與楊氏方程 接觸角接觸角

31、當一液滴在固體表面上不完全展開時，在當一液滴在固體表面上不完全展開時，在g, l, s 三三 相會合點，液相會合點，液-固界面的水平線、與氣固界面的水平線、與氣-液界面切線之間通過液液界面切線之間通過液 體內部的夾角。體內部的夾角。 OA B C 氣氣 固固 圖圖7.4.1 接觸角與各界面張力的關系接觸角與各界面張力的關系 OAC 氣氣 固固 ls l 液液 液液 B (a) 潤濕潤濕 (b) 不潤濕不潤濕 3 種界面張力作用于種界面張力作用于O點點, s，ls ，l 處于平衡狀態(tài)時處于平衡狀態(tài)時 楊氏方程楊氏方程 s = ls +l cos s gl lsgs Cos 2021/3/11 6

32、4 消失界面消失界面 g-s, g-l, 形成界面形成界面 l-s, 恒溫恒恒溫恒 壓下壓下, 單位面積沾濕過程的單位面積沾濕過程的 Ga Ga= ls- l- s 自發(fā)自發(fā) Ga0 沾濕功沾濕功沾濕過程的逆過程所需的功沾濕過程的逆過程所需的功。 Wa= - Ga 7.4.2 潤濕現(xiàn)象潤濕現(xiàn)象 潤濕的程度用潤濕的程度用 G 衡量衡量 一定一定T, p下，潤濕過程下，潤濕過程G 減少減少多，多，易潤濕。易潤濕。 潤濕的類型潤濕的類型 3類：沾濕，浸濕，鋪展類：沾濕，浸濕，鋪展被取代的界面不同被取代的界面不同。 液液 固固 (a) 氣氣 固固 氣氣 液液 固固 氣氣 液液 氣氣 液液 固固 (1)

33、 沾濕過程沾濕過程 (b) 2021/3/11 65 (2) 浸濕過程浸濕過程 固體浸入液體固體浸入液體, l-s界面取代界面取代 g-s界面界面, 恒溫恒壓下恒溫恒壓下,單位面積單位面積 浸浸濕過程的濕過程的 Gi Gi= ls- s 自發(fā)自發(fā) Gi0 浸濕功浸濕功浸濕過程的逆過程所需功浸濕過程的逆過程所需功。 Wi= - Gi 2021/3/11 66 (3) 鋪展過程鋪展過程 氣氣氣氣 少量液體在固體表面自動展開少量液體在固體表面自動展開薄膜。薄膜。 l-s界面取代界面取代 g-s界面界面, g-l界面增大界面增大 (c) 液液 恒溫恒壓下恒溫恒壓下, 單位面積單位面積鋪展鋪展過程的過程

34、的 Gs Gs= ls+ l- s 自發(fā) 自發(fā) Gs0 令令 S= - Gs = s- ls- l S : 鋪展系數(shù)鋪展系數(shù) 液體在固體上液體在固體上鋪展的鋪展的必要條件必要條件 S0。 S大，鋪展性能大，鋪展性能好；好； S 0 開始時己醇在水面上鋪展成膜。開始時己醇在水面上鋪展成膜。 S 己醇，水 己醇，水 = 水水 己醇己醇 醇。水醇。水 = (28.5 24.8 6.8)10 3 = 2.910 3 Nm 1 0 已經(jīng)在水面上鋪展的己醇又縮回成透鏡狀液滴。已經(jīng)在水面上鋪展的己醇又縮回成透鏡狀液滴。 2021/3/11 69 楊氏方程與潤濕過程 將楊氏方程將楊氏方程 s= ls + l

35、cos 代入上三過程的代入上三過程的 G 沾濕過程沾濕過程 Ga= ls- l- s= - l(cos +1) 自發(fā)進行自發(fā)進行 Ga0 180 浸濕過程浸濕過程 Gi= ls- s = - lcos 自發(fā)進行自發(fā)進行 Gi0 90 鋪展過程鋪展過程 Gs= ls+ l- s=- l(cos -1) 自發(fā)進行自發(fā)進行 Gs0 =0 可見可見, 90 180 , 液體只能沾濕固體；液體只能沾濕固體； 0 90 , 液體不僅能沾濕固體，還能浸濕固體；液體不僅能沾濕固體，還能浸濕固體； =0 , 液體不僅能沾濕液體不僅能沾濕、浸濕固體浸濕固體, 還能鋪展。還能鋪展。 習慣上，常用接觸角判斷液體對固體

36、的潤濕：習慣上，常用接觸角判斷液體對固體的潤濕： 90 , 稱為不潤濕；稱為不潤濕； =0 ，完全潤濕；，完全潤濕； =180 ，完全不潤濕。，完全不潤濕。 實例實例：水在玻璃上：水在玻璃上 =0 ， Hg在玻璃上在玻璃上 =140 。 應用應用：噴灑農藥：噴灑農藥, 機械潤滑機械潤滑, 焊接焊接, 印染印染, 洗滌洗滌,防雨設備防雨設備. （4）潤濕現(xiàn)象在藥學中的應用）潤濕現(xiàn)象在藥學中的應用 1.凝膠劑、眼膏劑等外用制劑；凝膠劑、眼膏劑等外用制劑； 2.片劑、丸劑等口服制劑；片劑、丸劑等口服制劑； 3.混懸劑，中藥提取液等液體制劑；混懸劑，中藥提取液等液體制劑； 4.安瓶內壁涂二氯硅烷（反潤

37、濕）安瓶內壁涂二氯硅烷（反潤濕） 潤濕 2021/3/11 71 5. 有一殺蟲劑粉末，欲分散在一適當?shù)囊后w中以制有一殺蟲劑粉末，欲分散在一適當?shù)囊后w中以制 成混懸噴灑劑，今有三種液體（成混懸噴灑劑，今有三種液體（1，2，3），測得），測得 它們與藥粉及蟲體表皮之間的界面張力關系如下：它們與藥粉及蟲體表皮之間的界面張力關系如下： 粉 粉 1-粉粉 表皮表皮 表皮表皮-1 +1 粉 粉 表皮表皮-2 +2 粉 粉 3-粉粉 表皮表皮 表皮表皮-3 +3 試從潤濕原理考慮選擇何種液體最適宜？為什么？試從潤濕原理考慮選擇何種液體最適宜？為什么？ 思考題 2021/3/11 72 5適宜做噴灑劑的液體

38、應符合適宜做噴灑劑的液體應符合2個條件個條件 (1)液體能浸濕藥粉，液體能浸濕藥粉， 粉粉-液體液體 ， ， 1、3滿足滿足 (2)噴灑劑在蟲體表面鋪展噴灑劑在蟲體表面鋪展 S= 表皮 表皮 液體液體 表皮表皮-液體液體 0 ， ， 2、3滿足滿足 綜合綜合2個條件，選擇液體個條件，選擇液體3是最適宜的。是最適宜的。 0Cos 2021/3/11 73 7.5 溶液表面溶液表面 7.5.1 溶液表面的吸附現(xiàn)象溶液表面的吸附現(xiàn)象 溶液表面的吸附溶液表面的吸附溶質在溶液表面層中的濃度與在溶液本體中溶質在溶液表面層中的濃度與在溶液本體中 的濃度不同的現(xiàn)象的濃度不同的現(xiàn)象。 是溶液組成的函數(shù)是溶液組成

39、的函數(shù), 溶質在溶液表面發(fā)生吸附溶質在溶液表面發(fā)生吸附, 改變溶液的改變溶液的 。 (1) 水中溶質的濃度對水中溶質的濃度對 影響的類型影響的類型 圖圖7.5.1 表面張力與濃度關系表面張力與濃度關系 濃度濃度 類型類型：濃度：濃度， 稍稍。 物質物質：無機鹽，難揮發(fā)性酸，堿，多：無機鹽，難揮發(fā)性酸，堿，多-OH有有 機物機物 (蔗糖蔗糖, 甘油甘油.)， 類型類型：濃度：濃度， 慢慢。 物質物質：大部分低級脂肪酸、醇、醛等：大部分低級脂肪酸、醇、醛等 類型類型 ：濃度濃度, 劇劇, 某某c 幾乎不變。幾乎不變。 物質物質: RX (R=820 C烴基。烴基。X=極性基團極性基團, OH, C

40、OOH, CN, CONH2, COOR ; 或或X =離子離子 基團基團, SO3-, NH3+, COO-, 等等) 2021/3/11 74 一、表面張力和濃度關系 溫度為溫度為T ，壓力為，壓力為 p 時，表面吉布斯能時，表面吉布斯能 G表面 表面 = A， ， dG減小方法減小方法：dGT,p它在溶液本體濃度的現(xiàn)象。它在溶液本體濃度的現(xiàn)象。 加入形成加入形成類曲線的物質類曲線的物質, 無機物無機物, 解離解離離子離子, 與水分子與水分子 作用較強作用較強表面層分子間作用表面層分子間作用, , GS, 為使為使少升高少升高, 自自 動減少在表面的濃度。動減少在表面的濃度。負吸附負吸附

41、負吸附負吸附物質在表面層中的濃度物質在表面層中的濃度它在溶液本體濃度的現(xiàn)象。它在溶液本體濃度的現(xiàn)象。 2021/3/11 78 表面表面惰性惰性物質物質: 使溶液使溶液 的物質；的物質； 表面表面活性活性物質物質: 使溶液使溶液 的物質的物質. (一般一般) 表面活性物質表面活性物質(劑劑)溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物溶入少量就能顯著降低溶液表面張力的物 質。質。(習慣習慣) 例例 純水純水 = 72.75 mNm-1; 十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉 (SDS) C12H25OSO3Na 0.008 molL-1aq =39 mNm-1. 表面活性劑活性大小表示：表面活性劑活性大小表示

42、： ( / c)T , 值大，值大， c對對 的影響大。的影響大。 2021/3/11 79 8.6.2 吉布斯吸附方程吉布斯吸附方程 表面吸附量表面吸附量 (表面過剩表面過剩)在單位面積的表面層中在單位面積的表面層中, 所含溶質的所含溶質的 物質的量與同量溶劑在溶液本體中所含溶質物質的量的物質的量與同量溶劑在溶液本體中所含溶質物質的量的差值差值。 = n(過剩量過剩量)/AS (單位單位 molm-2) Gibbs用熱力學方法導出，一定用熱力學方法導出，一定T, 、 、c 關系關系 T cRT c d d Gibbs吸附方程吸附方程 (等溫式等溫式) (d/dc)T : 隨隨 c 的變化率。

43、的變化率。 結論結論：(d/dc)T 0 c, , 表面層發(fā)生正吸附表面層發(fā)生正吸附, 0 (d/dc)T 0, 0 c, , 表面層發(fā)生負吸附表面層發(fā)生負吸附, CMC (c) cCMC c足夠大足夠大, 液面擠滿液面擠滿, 表面吸附層達到飽和表面吸附層達到飽和,單分子膜。單分子膜。 溶液本體溶液本體一定形狀的膠束一定形狀的膠束幾十個或幾百個表面活幾十個或幾百個表面活 性劑分子組成，憎水基團向里，親水基團朝外的多分子性劑分子組成，憎水基團向里，親水基團朝外的多分子 集聚體。集聚體。膠束形狀膠束形狀球，棒，層狀，六角形球，棒，層狀，六角形.，膠束，膠束 能穩(wěn)定存在能穩(wěn)定存在 (非極性基團包在膠

44、束中，幾乎與水隔開非極性基團包在膠束中，幾乎與水隔開)。 曲線曲線轉折處轉折處 慢慢 。 臨界膠束濃度臨界膠束濃度(CMC)形成膠束所需表面活性劑形成膠束所需表面活性劑 的最低濃度。的最低濃度。 膠束的個數(shù)膠束的個數(shù)或膠束包含的分子數(shù)或膠束包含的分子數(shù), 體積體積。因表面層表面。因表面層表面 活性劑分子濃度幾乎不變活性劑分子濃度幾乎不變, 幾無幾無。曲線曲線平緩部分平緩部分 表面活性劑濃度很低時表面活性劑濃度很低時 2021/3/11 88 當濃度增加到一定程度時，表面活性劑分子在溶液中形成當濃度增加到一定程度時，表面活性劑分子在溶液中形成 疏水基向內，親水基向外的多分子聚集體，稱作膠束疏水基

45、向內，親水基向外的多分子聚集體，稱作膠束 （micelle）或膠團。）或膠團。 形成膠束的最低濃度被稱作形成膠束的最低濃度被稱作臨界膠束濃度臨界膠束濃度（critical micelle concentration）簡稱）簡稱CMC。 2021/3/11 89 (4) 表面活性劑的濃度與性質表面活性劑的濃度與性質 CMC濃度范圍前后濃度范圍前后變化明顯變化明顯, 其它物理性質也發(fā)生顯著的其它物理性質也發(fā)生顯著的 變化。變化。 圖圖7.5.6 表面活性劑的性質與濃度表面活性劑的性質與濃度 2021/3/11 90 較低濃度時膠束較低濃度時膠束 是球形的，是球形的， 隨著濃度的增加，隨著濃度的增加

46、， 膠束的形狀變得復膠束的形狀變得復 雜，成為腸狀、板雜，成為腸狀、板 層狀等。層狀等。 膠束的結構膠束的結構 2021/3/11 91 達到臨界膠束濃度以后的表面活性劑溶液能使不溶或達到臨界膠束濃度以后的表面活性劑溶液能使不溶或 微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增加，這種現(xiàn)象稱作微溶于水的有機化合物的溶解度顯著增加，這種現(xiàn)象稱作 增溶作用增溶作用（solubilization）。）。 表面活性劑的增溶作用既不同于溶解作用又不同于乳表面活性劑的增溶作用既不同于溶解作用又不同于乳 化作用?；饔?。 增溶后的溶液是熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)。增溶使被增溶物的增溶后的溶液是熱力學穩(wěn)定系統(tǒng)。增溶使被增溶物的 化學

47、勢降低，也就使整個系統(tǒng)的吉布斯能下降，增溶過程化學勢降低，也就使整個系統(tǒng)的吉布斯能下降，增溶過程 是一個自發(fā)過程。是一個自發(fā)過程。 增溶增溶 2021/3/11 92 a. 內部溶解型內部溶解型 b. 外殼溶解型外殼溶解型 c. 插入型插入型 d. 吸附型吸附型 四種增溶類型四種增溶類型 增溶增溶 2021/3/11 93 表面活性劑分子的親水、親油性是由分子中的親水基表面活性劑分子的親水、親油性是由分子中的親水基 團和親油基團的相對強弱決定的，衡量表面活性劑分子親團和親油基團的相對強弱決定的，衡量表面活性劑分子親 水性和親油性的相對強弱的物理量是水性和親油性的相對強弱的物理量是親水親油平衡值

48、親水親油平衡值 （hydrophile and lipophile balance values），即），即HLB 值值。 完全疏水的碳氫化合物石臘完全疏水的碳氫化合物石臘HLB=0 完全親水的聚乙二醇完全親水的聚乙二醇HLB=20 十二烷基硫酸鈉十二烷基硫酸鈉HLB=40 不同的不同的HLB值的表面活劑具有不同用途。值的表面活劑具有不同用途。 (5) HLB值值 2021/3/11 94 (5) HLB值值 Hydrophile-lipophile Balance 親水親油平衡親水親油平衡 HLB值值表面活性物質的親水性親油性的相對強弱表面活性物質的親水性親油性的相對強弱。 HLB值值大大,

49、 親水性親水性強；強； HLB值值小小, 親水性親水性弱弱, 親油性親油性強。強。 HLB值值是是相對值相對值，140間；間； 親水性強的親水性強的SDS的的HLB=40. 通常通常 HLB10, 親水性好。親水性好。 用途用途 預測分類、用途預測分類、用途 2021/3/11 95 HLB值值應應 用用 13 消泡劑消泡劑 36 水水/油性乳化劑油性乳化劑 79 潤濕劑潤濕劑 818 油油/水性乳化劑水性乳化劑 1315 洗滌劑洗滌劑 1518 增溶劑增溶劑 表表7.5.1 HLB值范圍及其用途值范圍及其用途 2021/3/11 96 根據(jù)下面公式可以計算根據(jù)下面公式可以計算HLB值：值：

50、HLB值值= 7+(親水基的親水基的HLB值值) (親油基的親油基的HLB值值) 基團名稱基團名稱 HLB值值 基團名稱基團名稱 HLB值值 SO4Na 38.7 OH 0.5 SO3Na11 CH 0.475 COOH 2.1 CH2 0.475 OH 1.9 CH3 0.475 O 1.3 =CH 0.475 某些基團的某些基團的HLB值值 2021/3/11 97 HLB值具有值具有加和性加和性，兩種或兩種以上的表面活性劑混，兩種或兩種以上的表面活性劑混 合時，混合后的表面活性劑合時，混合后的表面活性劑HLB值等于被混合的表面活值等于被混合的表面活 性劑性劑HLB值的權重加和：值的權重加

51、和： HLBA+B= HLBA wA + HLBB wB 式中式中 w 為表面活性劑的質量分數(shù)。為表面活性劑的質量分數(shù)。 2021/3/11 98 四、表面活性劑的幾種重要作用 （一）潤濕作用 憎水表面：憎水表面： 表面活性劑分子的非極性端吸附在固液界面上，極性端表面活性劑分子的非極性端吸附在固液界面上，極性端 向外，降低固液界面張力，使接觸角減小，改善潤濕程度。向外，降低固液界面張力，使接觸角減小，改善潤濕程度。 2021/3/11 99 親水表面：親水表面： 表面活性劑分子的極性端吸附在固液界面上，非極性端表面活性劑分子的極性端吸附在固液界面上，非極性端 向外，增加固液界面張力，使接觸角增

52、大，固體表面變?yōu)橄蛲?，增加固液界面張力，使接觸角增大，固體表面變?yōu)?與水不潤濕的表面與水不潤濕的表面 。 2021/3/11 100 （二）乳化作用 一種或幾種液體以液珠形式分散在另一種不互溶的液體一種或幾種液體以液珠形式分散在另一種不互溶的液體 之 中 ， 形 成 高 度 分 散 系 統(tǒng) 的 過 程 稱 為之 中 ， 形 成 高 度 分 散 系 統(tǒng) 的 過 程 稱 為 乳 化 作 用乳 化 作 用 （emulsification），），得到的分散系稱為得到的分散系稱為乳狀液乳狀液(emulsion)。 乳狀液一般都不穩(wěn)定，乳狀液一般都不穩(wěn)定， 分散的小液珠有自動聚結分散的小液珠有自動聚結 而

53、使系統(tǒng)分層的趨勢。表而使系統(tǒng)分層的趨勢。表 面 活 性 劑 作 為面 活 性 劑 作 為 乳 化 劑乳 化 劑 (emulsifying agent)能制得能制得 較穩(wěn)定的乳狀液。較穩(wěn)定的乳狀液。 2021/3/11 101 （三）起泡作用 泡沫泡沫（foam）是氣相高度分散在液相中的系統(tǒng)，是熱力是氣相高度分散在液相中的系統(tǒng)，是熱力 學不穩(wěn)定系統(tǒng)。學不穩(wěn)定系統(tǒng)。 表面活性劑能降低氣表面活性劑能降低氣-液界面張力，使泡沫系統(tǒng)相對穩(wěn)定，液界面張力，使泡沫系統(tǒng)相對穩(wěn)定， 同時在包圍氣體的液膜上形成雙層吸附，其中親水基在液膜同時在包圍氣體的液膜上形成雙層吸附，其中親水基在液膜 內形成水化層，使液相粘度

54、增高，使液膜穩(wěn)定并具有一定的內形成水化層，使液相粘度增高，使液膜穩(wěn)定并具有一定的 機械強度。機械強度。 2021/3/11 102 （四）增溶作用 表面活性劑有表面活性劑有增溶作用增溶作用，增溶作用是通過膠束實，增溶作用是通過膠束實 現(xiàn)的?，F(xiàn)的。 非離子表面活性劑的增溶能力一般比較強。非離子表面活性劑的增溶能力一般比較強。 由于不同化學結構的物質被增溶時進入膠束的不由于不同化學結構的物質被增溶時進入膠束的不 同位置，因此選擇增溶劑時要考慮被增溶物的結構。同位置，因此選擇增溶劑時要考慮被增溶物的結構。 2021/3/11 103 （五）去污作用（洗滌作用） 表面活性劑的表面活性劑的洗滌作用洗滌作

55、用是一個很復雜的過程，它與潤是一個很復雜的過程，它與潤 濕、起泡、增溶和乳化作用都有關系。濕、起泡、增溶和乳化作用都有關系。 2021/3/11 104 8. 7 固體表面吸附 固體表面的吸附現(xiàn)象是固體表面最重要的現(xiàn)象 原因：表面分子具不對稱力場 方法：從外部空間捕獲氣體（或液體） 分子（吸附） 規(guī)律：比表面積，吸附現(xiàn)象越明顯 s g 2021/3/11 105 吸附實例：吸附實例： 防毒面具 2021/3/11 106 分子篩色譜法（凝膠柱色譜法） 交聯(lián)縮聚葡萄糖制成多孔性凝膠分離不同 分子量的樣品。 適合于分離非離子表面活性劑提?。ù蠓?子量）提取混合生物堿等（小分子量） 洗脫劑：水 用于

56、生物材料分離的凝膠主要有交聯(lián)葡聚糖凝膠 (商品名為Sephadex)，聚丙烯酰胺凝膠(商品名為 BioGel)，瓊脂糖凝膠(商品名Sepharose)等 2021/3/11 107 分離原理： 葡聚糖凝膠在吸水膨脹后形 成凝膠粒子，在其交聯(lián)的骨 架中有許多大小不同網(wǎng)眼孔 隙。大分子物質占有較少的 大孔，小分子能占有大孔及 小孔。當不同分子量混合物 流經(jīng)凝膠柱時，較小的分子 在柱中停留的時間比大分于 停留的時間長，混合物中各 組分即按分于大小分開，最 先流出的是最大的分子。 2021/3/11 108 8.7 固體表面與吸附作用固體表面與吸附作用 固體表面特點固體表面特點 不能收縮；從外部空間吸

57、引氣體不能收縮；從外部空間吸引氣體/液體分子到表液體分子到表 面，降低面，降低 和表面和表面G。 吸附吸附 在相界面上某種物質的濃度不同于體相濃度的現(xiàn)象。在相界面上某種物質的濃度不同于體相濃度的現(xiàn)象。 如固體吸附氣體。如固體吸附氣體。 吸附劑吸附劑 具有吸附能力的固體物質。具有吸附能力的固體物質。 吸附質吸附質 被吸附的物質。被吸附的物質。 如如 活性炭吸附醋酸活性炭吸附醋酸 常用吸附劑常用吸附劑 活性炭，硅膠，氧化鋁，分子篩等?；钚蕴?，硅膠，氧化鋁，分子篩等。 吸附的類型吸附的類型 按按作用力性質作用力性質 物理吸附，化學吸附。物理吸附，化學吸附。 2021/3/11 109 8.7.1 物

58、理吸附和化學吸附物理吸附和化學吸附 通常通常 物理吸附與化學吸附很難區(qū)分。有時同時發(fā)生。物理吸附與化學吸附很難區(qū)分。有時同時發(fā)生。 一般在低溫物理吸附起主導作用一般在低溫物理吸附起主導作用, 在高溫化學吸附起主導作用。在高溫化學吸附起主導作用。 表表7.3.1 物理吸附與化學吸附的比較物理吸附與化學吸附的比較 吸附性質吸附性質 物理吸附物理吸附 化學吸附化學吸附 作用力作用力范德華力范德華力化學鍵力化學鍵力 吸附熱吸附熱較小，接近液化熱較小，接近液化熱較大，接近化學反應熱較大，接近化學反應熱 選擇性選擇性無或很差無或很差較強較強 吸附溫度吸附溫度低溫低溫, ,低于吸附質的臨界溫度低于吸附質的臨

59、界溫度高溫高溫, ,高于吸附質的沸點高于吸附質的沸點 吸附層數(shù)吸附層數(shù)單分子層或多分子層單分子層或多分子層單分子層單分子層 吸附穩(wěn)定性吸附穩(wěn)定性不穩(wěn)定不穩(wěn)定, ,易解吸附易解吸附比較穩(wěn)定比較穩(wěn)定, ,不易解吸附不易解吸附 吸附速率吸附速率較快較快, ,幾乎不受溫度影響幾乎不受溫度影響較慢較慢, ,升高溫度速率加快升高溫度速率加快 活化能活化能 可逆性可逆性 較小或為零較小或為零 可逆可逆 較大較大 不可逆不可逆 2021/3/11 110 問題 在等溫等壓下，氣體在固體表面的吸附是吸熱 還是放熱過程？為什么？請用物理化學原理解 釋說明。 等溫等壓下，氣體吸附為自動過程，且非體積 功為零。則 0

60、 , pT G H G T SQp 0 12 SSS 2021/3/11 111 8.7.2 等溫吸附等溫吸附 (1) 吸附量吸附量 ( ) 吸附量吸附量 吸附平衡時吸附平衡時, 單位質量的固體所吸附的氣體體積單位質量的固體所吸附的氣體體積Va，或，或 物質的量物質的量na。 Va = V/m (m3kg-1) na = n/m (molkg-1) 固體對氣體的吸附量是溫度和氣體壓力的函數(shù)固體對氣體的吸附量是溫度和氣體壓力的函數(shù)。 = f ( T , p ) 常固定常固定1個個曲線曲線 吸附等溫線吸附等溫線 恒溫恒溫, 反映吸附量與平衡壓力之間關系的曲線反映吸附量與平衡壓力之間關系的曲線。常用