膠體化學(xué)及表面化學(xué)3(共4個(gè))

1、目目 錄錄第五章 氣-固界面5.1 固體表面5.2 吸附等溫線5.3 Langmuir吸附等溫式5.4 BET多層吸附公式5.5 吸附現(xiàn)象的本質(zhì)物理吸附和化學(xué)吸附5.6 毛細(xì)管凝結(jié)與吸附滯后現(xiàn)象第六章 固-液界面6.1 潤(rùn)濕與接觸角6.2 接觸角的測(cè)定與接觸角滯后現(xiàn)象6.3 表面活性劑對(duì)固體表面潤(rùn)濕性的影響6.4 與潤(rùn)濕有關(guān)的其他重要現(xiàn)象6.5 固體吸附類型與吸附等溫線6.6 吸附等溫式第五章 氣-固界面 發(fā)生在固-氣界面上的一個(gè)重要現(xiàn)象是氣體或蒸汽在固體表面上的吸附以及與吸附有關(guān)的現(xiàn)象。 在第四章討論溶液表面吸附時(shí)，認(rèn)為Gibbs吸附理論和由相平衡推導(dǎo)的吉布斯吸附等溫式可以應(yīng)用于任何平衡相及

2、相間面，因此是一切吸附問(wèn)題的理論基礎(chǔ)。只要測(cè)出界面張力的濃度變化率，代入吉布斯吸附等溫式，即可求出表面吸附量。但實(shí)際上，這個(gè)方程僅限應(yīng)用于氣-液和液-液界面上，而不能應(yīng)用于固面，包括氣-固和液-固界面上，因?yàn)楣腆w的表面張力很難測(cè)定。因此對(duì)于氣體和液體在固體表面上的吸附必須尋求新的研究途徑。5.1 固體表面 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，所以固體表面也有表面張力和表面能。 固體表面的特點(diǎn)是： 1固體表面分子（原子）移動(dòng)困難，只能靠吸附來(lái)降低表面能。 2固體表面是不均勻的 ，不同類型的原子的化學(xué)行為、吸附熱、催化活性和表面態(tài)能級(jí)的分布都是不均勻的。 3固體表面層的組成與體相內(nèi)

3、部組成不同。 固體表面的特點(diǎn)固體的表面結(jié)構(gòu)平臺(tái)附加原子臺(tái)階附加原子扭結(jié)原子單原子臺(tái)階平臺(tái)空位5.2 吸附等溫線 當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時(shí)，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。 常用的吸附劑有：硅膠、分子篩、活性炭等。 為了測(cè)定固體的比表面，常用的吸附質(zhì)有：氮?dú)?、水蒸氣、苯或環(huán)己烷的蒸汽等。吸附量的表示 吸附量通常有兩種表示方法：31 m gVqm單位：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量1 mol g nqm單位：(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)吸附量與溫度、壓力的關(guān)系 對(duì)于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的系統(tǒng)，達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的

4、函數(shù)，即： 通常固定一個(gè)變量，求出另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系，例如：( , )qf T p(1)T =常數(shù)，q = f (p)，稱為吸附等溫式(2)p =常數(shù)，q = f (T)，稱為吸附等壓式(3)q =常數(shù)，p = f (T)，稱為吸附等量式重量法測(cè)定氣體吸附 實(shí)驗(yàn)裝置如圖。將吸附劑放在樣品盤3中，吸附質(zhì)放在樣品管4中。首先加熱爐子6，并使體系與真空裝置相接。到達(dá)預(yù)定溫度和真空度后，保持2小時(shí)，脫附完畢，記下石英彈簧2下面某一端點(diǎn)的讀數(shù)。 根據(jù)加樣前后該端點(diǎn)讀數(shù)的變化，可知道加樣品后石英彈簧的伸長(zhǎng)，從而算出脫附后凈樣品的質(zhì)量吸附等溫線q1q2q3q/sp p0.10.20.3253K273K3

5、03K353K吸附等溫線吸附等溫線 樣品脫附后，設(shè)定一個(gè)溫度，如253 K，控制吸附質(zhì)不同壓力，根據(jù)石英彈簧的伸長(zhǎng)可以計(jì)算出相應(yīng)的吸附量，就可以畫出一根253 K的吸附等溫線，如圖所示 用相同的方法，改變吸附恒溫浴的溫度，可以測(cè)出一組不同溫度下的吸附等溫線。氨在炭上的吸附等溫線250 K273 K303 K353 K425 K50100150255075100/kPap從吸附等溫線畫出等壓線和等量線/KT03004005010015051050100/k Pap30035040045050257531/(cmg )q2520101007550/KTp / k Pa吸附等溫線的類型 從吸附等溫線

6、可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的相互作用等有關(guān)信息。 常見(jiàn)的吸附等溫線有如下5種類型：(圖中p/ps稱為比壓，ps是吸附質(zhì)在該溫度時(shí)的飽和蒸汽壓，p為吸附質(zhì)的壓力)adV1.0/sp p() 在2.5 nm 以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。 例如78 K時(shí) N2 在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子篩上的吸附。adV1.0/sp p() 常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。 在比壓接近1時(shí)，發(fā)生毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象。adV1.0/sp p() 這種類型較少見(jiàn)。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等溫線。 如 352 K 時(shí)，Br2在硅膠上的吸

7、附屬于這種類型。adV1.0/sp p() 多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時(shí)會(huì)有這種等溫線。在比壓較高時(shí)，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如在323 K時(shí)，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。adV1.0/sp p()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如373 K時(shí)，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。5.3 Langmuir吸附等溫式 Langmuir吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸汽壓力之間的定量關(guān)系。他在推導(dǎo)該公式的過(guò)程引入了兩個(gè)重要假設(shè)：(1) 吸附是單分子層的(2) 固體表面是均勻的，被吸附分子之間無(wú)相互作用設(shè)：表面覆蓋度q = V/Vm Vm為吸滿單分子層的體積則空白表面為(1 - q )V為吸

8、附體積達(dá)到平衡時(shí)，吸附與脫附速率相等。吸附速率為aa(1)rk pq脫附速率為ddrkqad1k pkqqadak pkk pq令：adkak1apapq 這公式稱為 Langmuir吸附等溫式，式中a 稱為吸附平衡常數(shù)（或吸附系數(shù)），它的大小代表了固體表面吸附氣體能力的強(qiáng)弱程度。1apapq以q 對(duì)p 作圖，得：qpapqLangmuir等溫式的示意圖1q1.當(dāng)p很小，或吸附很弱，ap1，q =1，q 與 p無(wú)關(guān)，吸附已鋪滿單分子層。3.當(dāng)壓力適中，q pm，m介于0與1之間。1mapaappq3-1m/(22.4dmmol ) (STP)nVm為吸附劑質(zhì)量重排后可得： 這是Langmuir

9、吸附公式的又一表示形式。用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以p/Vp作圖得一直線，從斜率和截距求出吸附系數(shù)a和鋪滿單分子層的氣體體積Vm。將q =V/Vm代入Langmuir吸附公式1apapq Vm是一個(gè)重要參數(shù)。從吸附質(zhì)分子截面積Am，可計(jì)算吸附劑的總表面積S和比表面A。mSA Ln/AS mm1VapVapqmm1ppVV aV吸附系數(shù)隨溫度和吸附熱的變化關(guān)系為 Q為吸附熱，取號(hào)慣例為放熱吸附熱為正值，吸熱吸附熱為負(fù)值。2aa1rk pq0expQaaRT當(dāng)吸附熱為負(fù)值時(shí)，溫度升高，吸附量下降對(duì)于一個(gè)吸附質(zhì)分子吸附時(shí)解離成兩個(gè)粒子的吸附2ddrkq達(dá)吸附平衡時(shí)adrr或1 21 21apqq在壓力很小時(shí)1/2

10、1/21 21/21/apapq11221a p 1122a pq如果pq表示吸附時(shí)發(fā)生了解離 混合氣體的Langmuir吸附等溫式當(dāng)A和B兩種粒子都被吸附時(shí)，A和B分子的吸附與解吸速率分別為：A1 -dBAA1a)1 (qqqkrpkrB1dBAB1a)1 (qqqkrpkr達(dá)吸附平衡時(shí)，ra = rdABAA1apqqqBBAB1paqqq兩式聯(lián)立解得qA，qB分別為：BAAA1paapapqBBAB1a papa pq對(duì)多種氣體混合吸附的Lngmuir吸附等溫式為：BBBBBB1a pa pq氣體B的存在可使氣體A的吸附受到阻抑，反之亦然 Lngmuir吸附等溫式在吸附理論中起了一定的作

11、用，但它的單分子層吸附、表面均勻等假設(shè)并不完全與事實(shí)相符，是吸附的理想情況。 CO在炭上的吸附等溫線 255075100/ k Pap2040195 K240 K273 K293 K320 K CO在炭上的吸附1/nqkp1lglglgqkpnlglgqp作圖得一直線1.01.52.00.500.51.01.5273 K195 K240 K293 K320 Klg plg q5.4 BET多層吸附公式 由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子層吸附公式簡(jiǎn)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(diǎn)，但他們認(rèn)為吸附是多分子層的。當(dāng)然第一層吸附與第

12、二層吸附不同，因?yàn)橄嗷プ饔玫膶?duì)象不同，因而吸附熱也不同，第二層及以后各層的吸附熱接近與凝聚熱。 在這個(gè)基礎(chǔ)上他們導(dǎo)出了BET吸附二常數(shù)公式。/) 1(1)(ssmppcppcpVV 式中兩個(gè)常數(shù)為c和Vm，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(shí)的壓力和體積，ps是實(shí)驗(yàn)溫度下吸附質(zhì)的飽和蒸汽壓。 BET公式主要應(yīng)用于測(cè)定固體催化劑的比表面 為了使用方便，將二常數(shù)公式改寫為：smms11)(ppcVccVppVp用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 對(duì) 作圖，得一條直線。從直線的斜率和截距可計(jì)算兩個(gè)常數(shù)值c和Vm，從Vm可以計(jì)算吸附劑的比表面：)(sppVpspp13mmmoldm4

13、.22LVASAm是吸附質(zhì)分子的截面積，要換算到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)(STP)。 如果吸附層不是無(wú)限的，而是有一定的限制，例如在吸附劑孔道內(nèi)，至多只能吸附n層，則BET公式修正為三常數(shù)公式：1ssm1sss1 (1) ()1 (1)nnnppnnppc pVVppppccpp 若n =1，為單分子層吸附，上式可以簡(jiǎn)化為 Langmuir公式。 若n =，(p/ps)0，上式可轉(zhuǎn)化為二常數(shù)公式三常數(shù)公式一般適用于比壓在0.350.60之間的吸附。T方程式0mlnVRTA pVq 式中 是常數(shù), A以 作圖，的一直線 ln lnpVpq或 這個(gè)公式也只適用于覆蓋率不大（或中等覆蓋）的情況。在處理一些工業(yè)上的催

14、化過(guò)程如合成氨過(guò)程、造氣變換過(guò)程中，常使用到這個(gè)方程。 5.5 吸附現(xiàn)象的本質(zhì)物理吸附和化學(xué)吸附具有如下特點(diǎn)的吸附稱為物理吸附：1. 吸附力是由固體和氣體分子之間的van der Waals引力產(chǎn)生的，一般比較弱。2. 吸附熱較小，接近于氣體的液化熱，一般在幾個(gè) kJ/mol以下。3. 吸附無(wú)選擇性，任何固體可以吸附任何氣體，當(dāng) 然吸附量會(huì)有所不同。4. 吸附穩(wěn)定性不高，吸附與解吸速率都很快5. 吸附可以是單分子層的，但也可以是多分子層的6.吸附不需要活化能，吸附速率并不因溫度的升高而變快?？傊何锢砦絻H僅是一種物理作用，沒(méi)有電子轉(zhuǎn)移，沒(méi)有化學(xué)鍵的生成與破壞，也沒(méi)有原子重排等。具有如下特點(diǎn)的

15、吸附稱為化學(xué)吸附：1. 吸附力是由吸附劑與吸附質(zhì)分子之間產(chǎn)生的化學(xué)鍵力，一般較強(qiáng)。2. 吸附熱較高，接近于化學(xué)反應(yīng)熱，一般在42kJ/mol以上。3. 吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之可發(fā)生反應(yīng)的氣體分子，如酸位吸附堿性分子，反之亦然。4. 吸附很穩(wěn)定，一旦吸附，就不易解吸。5. 吸附是單分子層的。6. 吸附需要活化能，溫度升高，吸附和解吸速率加快。 總之：化學(xué)吸附相當(dāng)與吸附劑表面分子與吸附質(zhì)分子發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，在紅外、紫外-可見(jiàn)光譜中會(huì)出現(xiàn)新的特征吸收帶。 物理吸附和化學(xué)吸附可以相伴發(fā)生，所以常需要同時(shí)考慮兩種吸附在整個(gè)吸附過(guò)程中的作用，有時(shí)溫度可以改變吸附力的性質(zhì)。 H2在Ni粉上

16、的吸附等壓線 73123173223273232337346810/KT(1)(2)(3)金屬表面示意圖 MMMMMMMMMMMM 固體表面上的原子或離子與內(nèi)部不同，它們還有空余的成鍵能力或存在著剩余的價(jià)力，可以與吸附物分子形成化學(xué)鍵。由于化學(xué)吸附的本質(zhì)是形成了化學(xué)鍵，因而吸附是單分子層的。+A+A+A+ABBBBBBB+A+A+A+A離子型晶體的表面示意圖 氫分子經(jīng)過(guò)渡狀態(tài)從物理吸附 轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附的示意圖 NiNiHHHHHHHHNiNiNiNiHHNiNiHHNiNiH HNiHHH 化學(xué)吸附的位能圖（示意圖） cQaEdE初態(tài)終態(tài)（即吸附態(tài)）化學(xué)吸附熱 吸附熱的定義： 吸附熱的取號(hào)：

17、在吸附過(guò)程中的熱效應(yīng)稱為吸附熱。物理吸附過(guò)程的熱效應(yīng)相當(dāng)于氣體凝聚熱，很??；化學(xué)吸附過(guò)程的熱效應(yīng)相當(dāng)于化學(xué)鍵能，比較大。 吸附是放熱過(guò)程，但是習(xí)慣把吸附熱都取成正值 固體在等溫、等壓下吸附氣體是一個(gè)自發(fā)過(guò)程，G0，氣體從三維運(yùn)動(dòng)變成吸附態(tài)的二維運(yùn)動(dòng)，熵減少， S0，H=G+TS， H0。吸附熱的分類 積分吸附熱 微分吸附熱TQq 等溫條件下，一定量的固體吸附一定量的氣體所放出的熱，用Q表示。積分吸附熱實(shí)際上是各種不同覆蓋度下吸附熱的平均值。顯然覆蓋度低時(shí)的吸附熱大。 在吸附劑表面吸附一定量氣體q后，再吸附少量氣體dq時(shí)放出的熱dQ，用公式表示吸附量為q時(shí)的微分吸附熱為：吸附熱的測(cè)定（1）直接用

18、實(shí)驗(yàn)測(cè)定 在高真空體系中，先將吸附劑脫附干凈，然后用精密的熱量計(jì)測(cè)量吸附一定量氣體后放出的熱量。這樣測(cè)得的是積分吸附熱。（2）從吸附等量線求算 在一組吸附等量線上求出不同溫度下的(p/T)q值，再根據(jù)Clausius-Clapeyron方程得2ln()qpQTRTQ就是某一吸附量時(shí)的等量吸附熱，近似看作微分吸附熱.（3）色譜法 用氣相色譜技術(shù)測(cè)定吸附熱。 吸附熱與覆蓋度的關(guān)系是比較復(fù)雜的，這可能是由于表面的不均勻性所致 氫在不同金屬膜上的 曲線 Qq00.20.40.60.81.04080120160qWFeNiRuTa影響氣-固界面吸附的主要因素 影響氣-固界面吸附的主要因素有：溫度、壓力以

19、及吸附劑和吸附質(zhì)的性質(zhì)。 無(wú)論物理吸附還是化學(xué)吸附，溫度升高時(shí)吸附量減少，壓力增加，吸附量和吸附速率皆增大。 極性吸附劑易于吸附極性吸附質(zhì)，非極性吸附劑則易于吸附非極性物質(zhì)。 吸附質(zhì)分子的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，沸點(diǎn)越高，被吸附的能力越強(qiáng)。 酸性吸附劑易吸附堿性吸附質(zhì)，反之亦然。 5.6 毛細(xì)管凝結(jié)與吸附滯后現(xiàn)象1. 毛細(xì)凝結(jié) 氣體和蒸汽在多孔吸附劑被視為毛細(xì)管的空洞中自動(dòng)凝結(jié)和液化的現(xiàn)象。飽和吸附量對(duì)應(yīng)了毛細(xì)孔被吸附質(zhì)填滿的情況。 可用開(kāi)爾文公式解釋之。對(duì)于可潤(rùn)濕毛細(xì)管管壁的液體所形成的凹液面，曲率半徑0，故pr p0,因此對(duì)大液面為飽和的蒸汽，對(duì)毛細(xì)管內(nèi)而言是過(guò)飽和的，所以要在毛細(xì)管中凝結(jié)。Zsigm

20、ondy（席格蒙迪）認(rèn)為固體吸附劑中的孔洞是一系列不同半徑的毛細(xì)管。rMppRTr2ln0這是多孔吸附劑的特殊現(xiàn)象。2. 吸附滯后現(xiàn)象p.脫附曲線吸附曲線 孔型固體的吸附等溫線在某一壓力范圍內(nèi)吸附曲線大多與脫附曲線不重合，這種現(xiàn)象稱為吸附滯后。吸附曲線與脫附曲線分離部分構(gòu)成的循環(huán)稱為吸附滯后圈(環(huán))。對(duì)吸附滯后現(xiàn)象的解釋Zsigmondy:吸附和脫附時(shí)接觸角不同吸附脫附吸附 脫附p吸附 p脫附脫附吸附qqcoscos墨水瓶效應(yīng)McBain：吸附自半徑大的瓶底開(kāi)始脫附自半徑小的瓶口開(kāi)始 p吸附 p脫附 Cohan吸附脫附吸附開(kāi)始的毛細(xì)凝聚在圓柱形的孔壁上進(jìn)行。r1= ln 0rRTVppL吸附脫

21、附開(kāi)始時(shí)從孔口的球形彎月液面開(kāi)始 2ln 0rRTVppL脫附 )( 200pppp吸附脫附吸附滯后圈的形狀與孔結(jié)構(gòu)兩端開(kāi)口 平行板夾縫 錐形或雙孔徑均勻 錐形孔口小腔大的孔 四面隔板交錯(cuò)重 疊的縫隙第六章 液-固界面 液-固界面上的重要現(xiàn)象就是液體在固體表面上的潤(rùn)濕作用和固面對(duì)溶液（包括有機(jī)溶液和無(wú)機(jī)溶液）中溶劑和溶質(zhì)的吸附作用。 潤(rùn)濕是發(fā)生在固-液界面上的重要物理化學(xué)現(xiàn)象之一，接觸角的大小是潤(rùn)濕的量度； 發(fā)生在固-液界面上的另一個(gè)重要物理化學(xué)現(xiàn)象是吸附，吸附的動(dòng)力來(lái)源于固面的不飽和力場(chǎng)和帶電固面的電場(chǎng)力； 固-液界面吸附帶來(lái)兩種結(jié)果（1）固面改性；（2）穩(wěn)定性和聚沉性。6.1 潤(rùn)濕與接觸角

22、 滴在固體表面上的少許液體，取代了部分固氣界面，產(chǎn)生了新的液固界面。這一過(guò)程稱之為潤(rùn)濕過(guò)程。 潤(rùn)濕過(guò)程可以分為三類，即：粘濕、浸濕和鋪展。 粘濕過(guò)程 液體與固體從不接觸到接觸，使部分液-氣界面和固-氣界面轉(zhuǎn)變成新的固-液界面的過(guò)程。液固g lg sl s沾濕過(guò)程示意 設(shè)各相界面都是單位面積，該過(guò)程的Gibbs自由能變化值為： l-sl-gs-gGal-sl-gs-gWG 稱為粘濕功aW 粘濕功的絕對(duì)值愈大，液體愈容易粘濕固體，界面粘得愈牢 浸濕過(guò)程該過(guò)程的Gibbs自由能的變化值為： 在恒溫恒壓可逆情況下，將具有單位表面積的固體浸入液體中，氣固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐汗探缑娴倪^(guò)程稱為浸濕過(guò)程。 l sg

23、siGW 稱為浸濕功，它是液體在固體表面上取代氣體能力的一種量度，有時(shí)也被用來(lái)表示對(duì)抗液體表面收縮而產(chǎn)生的浸濕能力，故又稱為粘附張力。 iW液體能浸濕固體。0iW 固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固體浸濕過(guò)程示意圖氣液固g-sl-s 鋪展過(guò)程 等溫、等壓條件下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這種過(guò)程稱為鋪展過(guò)程。l sg lg sG S 稱為鋪展系數(shù)，若S0，說(shuō)明液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。 等溫、等壓條件下，可逆鋪展單位面積時(shí)，Gibbs自由能的變化值

24、為：g sg ll sSG 鋪展過(guò)程固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣a固液氣ab液體在固體表面上的鋪展接觸角與潤(rùn)濕方程 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用q 表示。g- ls - lg- scosq 若接觸角大于90，說(shuō)明液體不能潤(rùn)濕固體，如汞在玻璃表面； 若接觸角小于90，液體能潤(rùn)濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，也可以用公式計(jì)算：ag l(1cos )Wq 可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的接觸角和氣-液界面張力，計(jì)算潤(rùn)濕過(guò)程的一些參數(shù)。ig lcosWq g l(cos1)Sq 能被液

25、體所潤(rùn)濕的固體，稱為親液性的固體，常見(jiàn)的液體是水，所以極性固體皆為親水性固體。 不被液體所潤(rùn)濕者，稱為憎液性的固體。非極性固體大多為憎水性固體。 6.2 接觸角的測(cè)定與接觸角滯后現(xiàn)象一、接觸角的測(cè)定 接觸角與表面張力是描述物質(zhì)表面的重要參數(shù)。 角的測(cè)定方法較簡(jiǎn)單，但必須在十分光滑、質(zhì)地均勻且干凈的表面上恒溫操作。 1.直接測(cè)定法 液滴或氣泡外形輪廓線切線法：采用攝像或拍照法得到液滴或氣泡的外形輪廓線（如圖所示），然后用對(duì)稱畫法畫出其三相交點(diǎn)處的輪廓線的切線，而得到角。然而作圖法切線不易準(zhǔn)確畫出，還可以由液滴高度h、液滴與固面相交園的直徑R和液滴的曲率半徑d通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算求出值。h=R-Rcosd=2Rsin2tan21sin2)cos1 (2qqqRRdh)2arctan(2dhq2.間接測(cè)量法 毛細(xì)管法：將一支半徑為r的毛細(xì)管插入能潤(rùn)濕其管壁的液體中，若不是完全潤(rùn)濕而是具有接觸角，在表面張力已知時(shí)有：如果毛細(xì)管的半徑r為未知數(shù)，可以用同一支毛細(xì)管插入另一種已知1、1和h1的溶液中，此時(shí)有：以上兩式相除得：lg2cosqrhg11112cosqrhglg1111coscosqqhh 3.固體粉末與液體接觸角的測(cè)定 固體粉末太小，