第八章表面現(xiàn)象

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16第八章上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16表面和界面(surface and interface) 界面是指兩相接觸的約幾個分子厚度的過渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。 常見的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-固界面，液-液界面，固-固界面。 嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16目 錄P8-1 表面吉布斯函數(shù)P8-2 彎曲液面的表面現(xiàn)象P8-3 新相生成和亞穩(wěn)狀態(tài)P8-4 固體表面的吸附作用P8-5 溶液表

2、面的吸附作用P8-6 潤濕現(xiàn)象上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-168-1 表面吉布斯函數(shù)一、表面現(xiàn)象產(chǎn)生的原因二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力三、表面熱力學(xué) 四、影響表面張力的因素上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、表面現(xiàn)象產(chǎn)生的原因一、表面現(xiàn)象產(chǎn)生的原因 表面分子與內(nèi)部分子所處環(huán)境不同是表面現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因。 見右圖，液體內(nèi)部分子受到的力彼此抵銷，但表面分子受到指向液體內(nèi)部的力，所以表面分子有進入液體內(nèi)部的傾向。 這種作用力使表面有自動收縮到最小的趨勢，并使表面層顯示出一些獨特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022

3、-4-16二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力 如果將液體內(nèi)部的分子移向表面，顯然要克服引力作功。在一定T，p下，擴展的表面積與環(huán)境所作的功成正比，即W =dA式中為比例系數(shù)，其值為正。 pTAG,)( 因此，稱為(比)表面吉布斯函數(shù)。 對于定溫定壓下的可逆過程有dG =W所以 dG =dA 或積分得 G =A (忽略原表面積)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力 是定溫定壓下，增加單位表面積引起的系統(tǒng)吉布斯函數(shù)的增量，或者說，單位表面上的分子比相同數(shù)量的內(nèi)部分子多出的吉布斯函數(shù)。 因為Jm-2=Nmm-2

4、=Nm-1，所以又稱為表面張力。其物理意義為：作用于表面上單位長度線段上的表面緊縮力(參見下圖)。 可見二者數(shù)值相等而意義不同。在討論系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)時，一般稱表面吉布斯函數(shù)，在討論表面上力的作用時，一般稱表面張力。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力 將含有一個活動邊框的金屬框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，由于肥皂膜的表面張力的作用，可滑動的下邊會被向上拉起，直至頂部。 如果在活動邊框上掛一重物，使其質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量W1所產(chǎn)生的重力f f=(W1+W2)g與總的表面張力大小相等方向相反，則金屬絲不再滑動。2l 上一內(nèi)容下一

5、內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力二、表面吉布斯函數(shù)與表面張力 此時，液膜增加的表面積為： A=2lx由于 W =G=A=2lx = Fx所以 F = 2l 或 = F /2l 據(jù)此可測定表面張力，并可清楚看出表面張力的方向。 x是液膜高度，l是液膜寬度，因膜有兩個面，所以液膜總寬度為2l。2l 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16三、表面熱力學(xué) 考慮到表面現(xiàn)象，熱力學(xué)基本公式為： dG = SdT +Vdp + BdnB+dA等溫、等壓、組成不變時， S = - H = SppTATG)/()/(上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16三、表

6、面熱力學(xué) 因為G=G系+G表=G系+A，所以 dG=dG系+d(A) 當(dāng)系統(tǒng)T，p恒定，組成不變時，dG系=0 所以 dG=d(A)=dA+Ad1、當(dāng)一定時，dG=dA，dA0是自發(fā)過程 如液體縮小表面，粉塵爆炸等2、當(dāng)A一定時，dG=Ad，d (離子鍵) (極性共價鍵) (非極性共價鍵) 2、與相鄰相有關(guān) 相鄰相不同不同，但此時的應(yīng)稱為界面張力。3、與溫度有關(guān) 溫度升高液體體積增大，分子間作用力減弱，且氣相中的分子數(shù)增多。因而溫度升高下降。若接近臨界溫度，氣液界面消失，=0。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、影響表面張力的因素 4、與壓力有關(guān) 壓力增大，氣體密度增大，下降。

7、 5、與溶液的組成有關(guān) 若液體中含有溶質(zhì)，則溶質(zhì)的性質(zhì)及濃度不同也不同。后面還有討論。固體物質(zhì)的比液體的要大得多，但難以測量。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-168-2 彎曲液面的表面現(xiàn)象一、彎曲表面下的附加壓力 拉普拉斯方程三、彎曲液面的飽和蒸氣壓 開爾文方程二、毛細(xì)管現(xiàn)象 表面張力的測量上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、彎曲表面下的附加壓力1、在平面上 設(shè)大氣壓力為 pex，液體內(nèi)部受到的壓力為 pin ，由于表面張力的方向是沿著液面的，因而附加壓力p 等于零。P = Pin - Pex =0 對于彎曲液面來說，由于液體表面張力的存在，在對于彎曲液面來說，由于

8、液體表面張力的存在，在靠近液面的兩側(cè)就形成一壓力差，稱為附加壓力?？拷好娴膬蓚?cè)就形成一壓力差，稱為附加壓力。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、彎曲表面下的附加壓力2、在凸面上 顯然表面張力的合力指向球心，內(nèi)部分子所受壓力大于表面分子。 P = Pin - Pex 03、在凹面上 表面張力的合力仍然指向球心，但內(nèi)部分子所受壓力小于表面分子。 P = Pin - Pex 0PP上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、彎曲表面下的附加壓力 1805年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式：楊-拉普拉斯公式 根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，

9、凹面的曲率半徑取負(fù)值。所以，凸面的附加壓力為正值指向液體，凹面的附加壓力為負(fù)值指向氣體，即附加壓力總是指向球心。rp2上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、彎曲表面下的附加壓力例題：已知鋼液的= 1.250 Nm-1。在鋼液內(nèi)部有一直徑為10-7m的氣泡，求氣泡受到的的壓強。解：ppghppexdh pex)pa(105105250. 12278r 壓力如此之大，氣泡難以存在，但爐壁為多孔磚，已有半徑較大氣泡存在，實際附加壓力并不很大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、毛細(xì)管現(xiàn)象潤濕和不潤濕：潤濕和不潤濕： 若液體能夠在固體表面鋪展，則稱該液體對該固體若液體能夠

10、在固體表面鋪展，則稱該液體對該固體能夠潤濕（后面還要講到）。能夠潤濕（后面還要講到）。不潤濕不潤濕潤濕潤濕上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、毛細(xì)管現(xiàn)象 將毛細(xì)管插入液體中，如果液體潤濕管壁，則液面成凹將毛細(xì)管插入液體中，如果液體潤濕管壁，則液面成凹液面，液體將在管內(nèi)升高；如果液體不潤濕管壁，液面成凸液面，液體將在管內(nèi)升高；如果液體不潤濕管壁，液面成凸液面，液體將在管內(nèi)下降。這種現(xiàn)象稱為液面，液體將在管內(nèi)下降。這種現(xiàn)象稱為毛細(xì)（管）現(xiàn)象毛細(xì)（管）現(xiàn)象。hh上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、毛細(xì)管現(xiàn)象rpgh2 毛細(xì)管中液面上升高度可用下式求算：gRhcos2稱

11、為接觸角。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16三、彎曲表面上的飽和蒸汽壓 這就是Kelvin公式，式中為液體密度，M 為摩爾質(zhì)量。 顯然：對于凸液面，蒸氣壓變大；對于凹液面，蒸氣壓變小。 RTrMppr2ln 對于彎曲液面上的蒸汽壓，由于特殊的表面現(xiàn)象，只能用下式進行計算：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16三、彎曲表面上的飽和蒸汽壓例題： 已知水在20時的表面張力為0.072Nm-1，= 1g cm-3， 0時水的飽和蒸氣壓為610.5Pa。 在0 20內(nèi)水的vapHm =40.67kJmol-1。求20時半徑為10-9m 水滴的飽和蒸氣壓。223. 1293127

12、31)273()293(ln RHKpKpmvap p(293K)=2074Pa根據(jù)Kelvin公式：064. 12ln RTrMpprpr=6011Pa解：要求20時水滴的飽和蒸氣壓，首先要求出該溫度下平面水的飽和蒸氣壓。則根據(jù)克-克方程：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-168-3 新相生成與亞穩(wěn)狀態(tài)一、微小液滴的蒸汽壓與人工降雨二、純液體的凝固點和過冷現(xiàn)象三、微小晶粒的溶解度與過飽和溶液四、過熱液體與爆沸現(xiàn)象五、亞穩(wěn)狀態(tài)與金屬熱處理上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、微小液滴的蒸汽壓與人工降雨高空中若沒有灰塵，水蒸汽可達(dá)過飽和而不凝結(jié)成水。實測蒸氣壓為 5.6k

13、Pa，遠(yuǎn)大于平面液體的蒸氣壓(2kPa)，稱為過飽和蒸氣。但小于小于 6kPa, 對小水滴尚未飽和，不會下雨。若在空中撒入凝結(jié)中心(AgI,), 使凝結(jié)成水滴的曲率半徑加大，其相應(yīng)的蒸氣壓可小于高空中的蒸氣壓 (如r=1.210-9m蒸氣壓為5.0kPa5.6kPa) ，蒸氣就在這些微粒表面凝結(jié)成水滴。20時小時小液滴的蒸液滴的蒸氣 壓 為氣 壓 為6kPa, 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于平面大于平面液體的蒸液體的蒸氣壓氣壓(2kPa)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、純液體的凝固點和過冷現(xiàn)象 根據(jù)根據(jù)Kelvin公公式，小晶粒的蒸式，小晶粒的蒸氣壓要比大晶粒氣壓要比大晶粒的蒸氣壓大，故的蒸氣壓

14、大，故小晶粒的蒸氣壓小晶粒的蒸氣壓曲線在上方，它曲線在上方，它與過冷水曲線的與過冷水曲線的交點即為小晶體交點即為小晶體的熔點，即過冷的熔點，即過冷液體的凝固點。液體的凝固點。加入晶種可使其加入晶種可使其凝固。凝固。 小晶體的蒸小晶體的蒸氣壓曲線氣壓曲線過冷水的蒸過冷水的蒸氣壓曲線氣壓曲線上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16三、微小晶粒的溶解度與過飽和溶液 晶粒與溶液呈平衡時，晶粒的化學(xué)勢與溶液中溶質(zhì)的化學(xué)勢應(yīng)該相等，即：(s)=(sln)= (sln)+RTlnx 對于粒度較大的晶粒來說，一定溫度下x為定值。 由于小晶粒的表面能很大，即化學(xué)勢很高，因而小晶粒的溶解度變大（x變大），

15、從而形成過飽和溶液，只有當(dāng)過飽和度很大時才能析出晶粒。 海水曬鹽需要種鹽即此道理。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、過熱液體與爆沸現(xiàn)象 沸騰時，氣泡的形成必須經(jīng)過從沸騰時，氣泡的形成必須經(jīng)過從無到有，從小到大的過程。而最初無到有，從小到大的過程。而最初形成的半徑極小的氣泡內(nèi)的飽和蒸形成的半徑極小的氣泡內(nèi)的飽和蒸汽壓遠(yuǎn)小于外壓，因此在外壓的壓汽壓遠(yuǎn)小于外壓，因此在外壓的壓迫下，小氣泡難以形成，液體不能迫下，小氣泡難以形成，液體不能沸騰而形成過熱液體。過熱較多時，沸騰而形成過熱液體。過熱較多時，容易暴沸。容易暴沸。氣泡內(nèi)的壓力達(dá)到外壓時，液體沸騰。氣泡內(nèi)的壓力達(dá)到外壓時，液體沸騰

16、。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16五、亞穩(wěn)狀態(tài)與金屬熱處理由于新相生成一般是先形成微小顆粒，而微小顆粒的比表面能很大，或化學(xué)勢很高，難以形成，從而形成了熱力學(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)狀態(tài)。亞穩(wěn)狀態(tài)在金屬學(xué)上有很多應(yīng)用。如淬火，使碳的過飽和溶液快速冷卻，阻止碳析出，從而使亞穩(wěn)狀態(tài)保留，（白口鐵，硬度大、強度高，但脆、難加工）；再如退火，使上述亞穩(wěn)狀態(tài)破壞，除去多余的碳（球墨鑄鐵，硬度小、易于加工）。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-168-4 固體表面的吸附作用一、吸附類型一、吸附類型二、吸附熱二、吸附熱三、吸附曲線三、吸附曲線四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論五、

17、毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象五、毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象六、固體自溶液中吸附六、固體自溶液中吸附上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16固體表面的吸附作用 固體表面具有更大的表面吉布斯函數(shù)，由于難以減小其表面積，只有通過吸附才能降低其表面吉布斯函數(shù)。因而固體對氣體的吸附是普遍的。 固體稱為吸附劑，常用的有活性炭、硅膠、硅藻土、多孔沸石等，其比表面可達(dá)上千平方米/克。 被吸附氣體稱為吸附質(zhì)，種類繁多。 當(dāng)吸附和脫附速率相等時吸附達(dá)平衡（動態(tài)）。 平衡時，單位質(zhì)量吸附劑吸附的氣體在標(biāo)況下所占體積稱為吸附量。即 a=V/m上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、吸附類型一、吸附類型1、物理吸附 吸附劑與

18、吸附質(zhì)之間的作用力為范德華力；吸附可單層也可多層；對所有氣體皆能吸附，即無選擇性；低溫吸附，溫度稍高即解吸；吸附速度快；吸附熱小，與氣體的液化熱相當(dāng)。2、化學(xué)吸附 吸附劑與吸附質(zhì)之間的作用力為化學(xué)鍵力；吸附只可單層；對吸附質(zhì)有選擇性；在適當(dāng)高溫下吸附，不易解吸；吸附速度慢；吸附熱大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、吸附熱 由于G0（吸附自發(fā)）、S0（氣變液），根據(jù)H = G + TS，H1) 該公式為經(jīng)驗式，只在中壓范圍適用。取對數(shù)可變?yōu)橹本€形式，作圖可求 k 和 n ：lna = lnk + (1/n)lnp上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及

19、吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論2、Langmuir吸附理論吸附理論基本假設(shè)：（1）單分子層吸附：固體表面是均勻的，空白表面上才能吸附，令表面覆蓋度為。 （2）吸附分子之間無作用力：吸附分子脫附時不受其它吸附分子的影響。等溫式推導(dǎo)：rads = k1(1 )p ； rd = k2 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論bpbppkkpk 1121 21kkb bpkbpka 1 ( )T 達(dá)吸附平衡時，rads = rd 即 k1(1 )p = k2整理得：bpbpVVVmm 1 此式即為蘭格謬爾吸附等溫式。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返

20、回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論蘭格謬爾吸附等溫線： 當(dāng)p很小，ap 1， =1， 與 p無關(guān)，吸附已鋪滿單分子層，稱為飽和吸附。 當(dāng)壓力適中， pm，m介于0與1之間。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論 3、BET吸附公式 由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子層吸附公式簡稱BET公式。 他們接受了Langmuir理論中關(guān)于固體表面是均勻的觀點，但他們認(rèn)為吸附是多分子層的。當(dāng)然第一層吸附與第二層吸附不同，因為相互作用的對象不同，因而吸附熱也不同，第二層及以后各層的吸附熱接

21、近與凝聚熱。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論/) 1(1)(ssmppcppcpVV 式中兩個常數(shù)：c是與吸附熱有關(guān)的常數(shù)，Vm為鋪滿單分子層所需氣體的體積。p和V分別為吸附時的壓力和體積，ps是實驗溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。該式是固體比表面測定的理論基礎(chǔ)。 在這個基礎(chǔ)上他們導(dǎo)出了BET吸附二常數(shù)公式：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論BET公式可變形為：*11)*(ppcVccVppVpmm作圖可求Vm，然后根據(jù)下式計算比表面：maLVSm0224. 0比a為吸附質(zhì)分

22、子的截面積；L為阿伏伽德羅常數(shù)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、吸附等溫式及吸附理論四、吸附等溫式及吸附理論比表面測定裝置：重量法重量法容量法容量法上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16五、毛細(xì)凝聚現(xiàn)象 根據(jù)Kelvin公式，凹面上的蒸汽壓比平面上小，所以在接近飽和蒸汽壓時，凹面上已達(dá)飽和而發(fā)生凝聚，這就是毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象。 如吸附等溫線中的、類。而、類是因為毛細(xì)管體積有限。 鋤地保墑具有科學(xué)道理。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16六、固體自溶液中吸附nkcmx/1 固體吸附劑可以選擇性地吸附溶液中的溶質(zhì)，如活性炭脫色，活性炭處理含鉻廢水等。 吸附機理

23、較為復(fù)雜，但吸附等溫線一般符合弗倫德利?；蛱m格謬爾公式，只是需把公式中的壓力用濃度代替，吸附量用溶質(zhì)的物質(zhì)的量代替，即bcbcmx1上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16一、溶液的表面張力二、吉布斯理論三、希施柯夫斯基公式四、表面活性劑上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16c 1、負(fù)吸附表面張力增大2、正吸附表面張力減小，礦泉水，井水，無機鹽礦泉水，井水，無機鹽溶液等溶液等溶質(zhì)為可溶性有機化合物：溶質(zhì)為可溶性有機化合物：醇、醛、酸、酯醇、醛、酸、酯溶質(zhì)為表面活性劑：硬脂酸溶質(zhì)為表面活性劑：硬脂酸鈉、長碳?xì)洵I有機酸鹽、烷鈉、長碳?xì)洵I有機酸鹽、烷基磺酸鹽基磺酸鹽(肥皂和洗滌劑肥

24、皂和洗滌劑)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16表面張力增大表面張力增大負(fù)吸附負(fù)吸附 由于系統(tǒng)自發(fā)地降低表面自由能，故離子類溶質(zhì)較多地進入溶液內(nèi)部，造成溶質(zhì)在表面層中的濃度小于溶液內(nèi)部，即發(fā)生負(fù)吸附。表面張力減小表面張力減小正吸附正吸附 相反，有機類溶質(zhì)較多地在溶液表面富集，造成溶質(zhì)在表面層中的濃度大于溶液內(nèi)部，即發(fā)生正吸附。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16二、Gibbs吸附理論表面吸附量定義：表面吸附量定義：AnAnn表內(nèi)表 的物理意義是：單位面積表面層中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量比相同數(shù)量溶劑在本體溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量的超出值。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022

25、-4-16二、Gibbs吸附理論0 dcd B()BBTaRTa a是溶質(zhì)的活度，稀溶液時可用濃度c代替，是等溫下，表面張力隨溶質(zhì)活度(濃度)的變化率。 Gibbs根據(jù)熱力學(xué)原理導(dǎo)出的吸附公式為：正吸附；0 dcd 負(fù)吸附 測定不同濃度時的表面張力，作圖后求切線斜率，根據(jù)該公式可求不同濃度時的吸附量。Ba上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16 對醇醛酸酯同系物，希施柯夫斯基經(jīng)驗公式為：acb1ln式中： *純?nèi)軇┑谋砻鎻埩Γ?濃度為c時溶液的表面張力； a,b 經(jīng)驗常數(shù)。其中b與分子截面積有關(guān)。同系物b相同，a不同。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16caccaccaRT

26、cb)(對濃度求導(dǎo)后，代入Gibbs吸附公式，得為飽和吸附量。上式可變換為：c/ c作圖，得一直線， slope =1/ 。有了，根據(jù)下式可求分子截面積a：La1上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑 能使水的表面張力顯著降低的物質(zhì)稱為表面活性劑。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)。親水基團進入水中，憎水基團企圖離開水而指向空氣，在界面定向排列。SO3 CH3CH2CH2 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑 當(dāng)溶液濃度較小時，表面活性劑分子傾向在水面富集： 當(dāng)溶液濃度超過飽和吸附時表面被沾滿并形成膠束：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回

27、主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑 表面活性劑通常分為離子型和非離子型兩大類，離子型中又可分為陽離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。1.離子型2.非離子型陽離子型陰離子型兩性型表面活性劑上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑陽離子表面活性劑R-NH2HCl伯胺鹽 CH3 |R-N-HCl仲胺鹽 | H CH3 |R-N-HCl叔胺鹽 | CH3 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺鹽 | CH3上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽

28、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑兩性表面活性劑R-NHCH2-CH2COOH 氨基酸型 CH3 |R-N+-CH2COO-甜菜堿型 | CH3上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基酚聚氧乙烯醚非離子表面活性劑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脂肪醇聚氧乙烯醚上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑 表面活性劑的用途極廣，這里只介紹五個方面：1.潤濕作用 表面

29、活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑2.起泡作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 有時也要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧姸?，消除氣泡，防止事故。上一?nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑3.增

30、溶作用 非極性有機物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng)X射線衍射證實，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個溶液的的依數(shù)性變化不大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄O返回2022-4-16四、表面活性劑4.乳化作用 一種或幾種液體以大于10-7m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散體系稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。 有時為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。上