第八章表面化學(xué)lin

1、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 重點(diǎn)重點(diǎn) 表面能、比表面能、表面張力等基本概念，彎曲液面的附加壓力，彎曲表面蒸汽壓情況的Kelvin公式。表面張力等溫線與溶液吸附之間的關(guān)系，Gibbs吸附公式。表面活性劑的定義、分類和作用。固氣和固液界面吸附現(xiàn)象的本質(zhì)、特點(diǎn)和規(guī)律，Langmuir單分子層吸附理論和吸附等溫線。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 難點(diǎn)難點(diǎn) 表面能、比表面能、表面張力等基本概念，附加壓力產(chǎn)生的原因及與曲率半徑的關(guān)系，Gibbs吸附公式的推導(dǎo)。學(xué)時(shí)學(xué)時(shí)7學(xué)時(shí)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258

2、.1 表面吉布斯能和表面張力 Surface Gibbs Energy & Surface Tension v分散度與比表面v表面自由能v表面張力v界面張力與溫度的關(guān)系v影響表面張力的因素 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面和界面（Surface and interface） 界面是指兩相接觸的約幾個(gè)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-液界面，液-固界面，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)容回主目錄返回2022-4-2

3、51.氣-液界面 常見的界面有：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-252.氣-固界面上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-253.液-液界面上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-254.液-固界面上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-255.固-固界面上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25界面現(xiàn)象的本質(zhì) 對(duì)于單組分體系，這種特性主要來自于同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對(duì)于多組分體系，則特性來自于界面層的組成與任一相的組成均不相同。 表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處的環(huán)境不同。 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對(duì)稱的，各個(gè)方向的力彼此抵銷； 但是處在界面層

4、的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用力未必能相互抵銷，因此，界面層會(huì)顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 最簡(jiǎn)單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力?。ㄒ?yàn)闅庀嗝芏鹊停?，所以表面分子受到被拉入體相的作用力。 這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，并使表面層顯示出一些獨(dú)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)容回主目錄返回2022-4-25比表面（Specific surface area） 比

5、表面通常用來表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表面積。即：/ /mVAA mAA V或 式中，m和V分別為固體的質(zhì)量和體積，A為其表面積。 目前常用的測(cè)定表面積的方法有BET(Brunauer-Emmett-Teller) 法和色譜法。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25分散度與比表面 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。 例如，把邊長(zhǎng)為1cm的立方體1cm3逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列于下表：邊長(zhǎng)l/m 立方體數(shù) 比表面Av/（m2/m3）11

6、0-2 1 6 102 110-3 103 6 103 110-5 109 6 105 110-7 1015 6 107 110-9 1021 6 109 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 從表上可以看出，當(dāng)將邊長(zhǎng)為10-2m的立方體分割成10-9m的小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)了一千萬(wàn)倍。 可見達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面功（Surface work）式中為比例系數(shù)，它在數(shù)值上等于當(dāng)T，p及組成恒定的條件下，增加單位表面積時(shí)所必須對(duì)體系做的可逆非膨脹功。 由于

7、表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。 溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dA所需要對(duì)體系作的功，稱為表面功。用公式表示為：AWd上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25比表面能由此可得 考慮了表面功，熱力學(xué)基本公式中應(yīng)相應(yīng)增加 dA一項(xiàng)，即BBBBBBBBBBBBddddddddddddddddddddnApVTSGnAVpTSFnApVSTHnAVpSTUB,)(nT,VAFBns,VAU,)(B,)(nS,pAHB,)(nT,pAG上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 廣

8、義的比表面能定義：狹義的比表面能定義： 保持溫度、壓力和組成不變，每增加單位表面積時(shí)，Gibbs能的增加值稱為比表面Gibbs能，或簡(jiǎn)稱比表面能，用符號(hào) 表示，單位為Jm-2。 保持相應(yīng)的特征變量不變，每增加單位表面積時(shí)，相應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的增值。B,nTpAG，）（上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面張力（Surface tension） 在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，它垂直于表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用表示，單位是Nm-1。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022

9、-4-25 如果在金屬線框中間系一線圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b) 由于以線圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線圈成任意形狀可在液膜上移動(dòng)，見(a)圖。 如果刺破線圈中央的液膜，線圈內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立即將線圈繃成一個(gè)圓形，見(b)圖，清楚的顯示出表面張力的存在。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 如果在活動(dòng)邊框上掛一重物，使重物質(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(dòng)。 l是滑動(dòng)邊的長(zhǎng)度，因膜有兩個(gè)面，所以邊界總長(zhǎng)度為2l ，就是作用于單位邊界上的表面張力。lF2上

10、一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25對(duì)表面張力與比表面吉布斯能的說明 稱為表面張力，也稱為比表面吉布斯自由能稱為表面張力，也稱為比表面吉布斯自由能(函數(shù)函數(shù))，數(shù)值上相等，量綱完全一致。，數(shù)值上相等，量綱完全一致。J m-2 = N m-1。前者是從力的角度，后者是從能量角度。前者是從力的角度，后者是從能量角度理解理解。 表面張力具有方向性：沿著與表面相切的方表面張力具有方向性：沿著與表面相切的方向上任何單位長(zhǎng)度線上的緊縮力。向上任何單位長(zhǎng)度線上的緊縮力。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25影響表面張力的因素（1）分子間相互作用力

11、的影響 對(duì)純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學(xué)鍵能的大小，一般化學(xué)鍵越強(qiáng)，表面張力越大。金屬鍵 離子鍵 極性共價(jià)鍵 非極性共價(jià)鍵上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 溫度升高，界面張力下降，當(dāng)達(dá)到臨界溫度Tc時(shí)，界面張力趨向于零。這可用熱力學(xué)公式說明：等式左方為正值，因?yàn)楸砻娣e增加，熵總是增加的。所以 隨T的增加而下降。BBBdddddnApVTSGBB,)()(npAnpTTAS對(duì)于組成不變的恒壓體系，可表示為：ATSGnpdd)d(B,根據(jù)Maxwell關(guān)系式：（2）溫度的影響上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25（3）壓力的影響 表面張力一般隨壓力的增加而下降

12、。因?yàn)閴毫υ黾?，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉(zhuǎn)。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。（4）溶液濃度的影響針對(duì)多組分體系上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258.2 曲面的附加壓力和蒸氣壓 Curve Attendant Pressure & Vapor Pressure 彎曲表面下的附加壓力1.在平面上2.在凸面上3.在凹面上 Young-Laplace公式 Kelvin公式 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 彎曲表面下的附加壓力1.在平面上剖面圖 研究以AB為直徑的一個(gè)環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點(diǎn)的兩邊都存

13、在表面張力，大小相等，方向相反。 pl= p0p0GL上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25（2）在凸面上 研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)兩邊的表面張力都與液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向下的合力。 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的總壓力為p，稱為附加壓力。液體內(nèi)部壓力為：剖 面 圖pl= p0+pp0上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25（3）在凹面上 研究以AB為弦長(zhǎng)的一個(gè)球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點(diǎn)兩邊的表面張力都與凹形的液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的合力。 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的總壓力為 p，稱為附加壓力。凹面下液

14、體的總壓力為： pl= p0 p ，所以凹面上所受的壓力比平面上小。 p0上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25楊-拉普拉斯公式 1805年Young-Laplace導(dǎo)出了附加壓力與曲率半徑之間的關(guān)系式：特殊式（對(duì)球面）：rp2 根據(jù)數(shù)學(xué)上規(guī)定，凸面的曲率半徑取正值，凹面的曲率半徑取負(fù)值。所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體，即附加壓力總是指向球面的球心。一般式：)11(21rrp上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Young-Laplace 一般式的推導(dǎo)1. 在任意彎曲液面上取小矩形曲面ABCD(紅色面)，其面積為xy。曲面邊緣AB和BC弧的曲率半徑分別為

15、和 。1R2R2. 作曲面的兩個(gè)相互垂直的正截面，交線Oz為O點(diǎn)的法線。3. 令曲面沿法線方向移動(dòng)dz ，使曲面擴(kuò)大到AB C D (藍(lán)色面)，則x與y各增加dx和dy 。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-255. 克服附加壓力p增加dV所作的功即：4. 移動(dòng)后曲面面積增加dA為dA=(x+dx)(y+dy)-xy =xdy+ydxWf=dAdA=pdV(xdy+ydx)=pxydz (A)dV=xydz Wf= pdV 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-256. 根據(jù)相似三角形原理可得：222111dd /)d/()d(dd /)d/()d(z/RxyRyzRyyz/RxxR

16、xzRxx化簡(jiǎn)得化簡(jiǎn)得7. 將dx,dy代入(A)式,得：)11(21rrp8. 如果是球面，:,21則rr 22rp 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Young-Laplace特殊式的推導(dǎo)(1)在毛細(xì)管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為r的球狀液滴與之平衡。 外壓為 p0 ，附加壓力為p ,液滴所受總壓為：p0+ p上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-252324d4d34d8dVrVrrArAr r代入得：2pr(2)對(duì)活塞稍加壓力，將毛細(xì)管內(nèi)液體壓出少許，使液滴體積增加dV，相應(yīng)地其表面積增加dA?？朔郊訅毫 環(huán)境所作的功與可逆增加表面積的吉布斯自由能增加應(yīng)該相等。pdV=

17、dA上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25附加壓力與毛細(xì)管中液面高度的關(guān)系1.曲率半徑r與毛細(xì)管半徑R的關(guān)系： r=R/cosq2.p=2/ r =(rl-rg)gh因因lg 所以所以 p =2/r=l gh一般式： 2cos /R=l gh h=gRlcos2rq上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25彎曲表面上的蒸汽壓開爾文公式 對(duì)小液滴與蒸汽的平衡，應(yīng)有相同形式，設(shè)氣體為理想氣體。mlmg(l)d(g)dVpVp液體(T, pl) 飽和蒸汽(T, pg)glmddlllppRTpVrgppppp）（)g() l (mmggmlm

18、d)g(d) l (lppppTT上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25這就是Kelvin公式，式中r為密度，M 為摩爾質(zhì)量。rMrVppRT22lnmgrrp2grmln l)(ppRTpV上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 Kelvin公式也可以表示為兩種不同曲率半徑的液滴或蒸汽泡的蒸汽壓之比。對(duì)凸面，r取正值，r越小，液滴的蒸汽壓越高， 或小顆粒的溶解度越大。對(duì)凹面，r取負(fù)值，r越小，小蒸汽泡中的蒸汽 壓越低。）（1212112lnrrMppRTr上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25rl S2lnaMaRTrr正常 微小晶體的溶解度越小的晶粒其溶解度越大越小

19、的晶粒其溶解度越大 這也可從表面能量大小給予解釋：晶體顆粒這也可從表面能量大小給予解釋：晶體顆粒越小，其比表面越大、表面能越高，越易溶解，越小，其比表面越大、表面能越高，越易溶解，導(dǎo)致溶解度越大。導(dǎo)致溶解度越大。微小晶體普通晶體微小晶體半徑晶體密度上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象：毛細(xì)管凝結(jié)現(xiàn)象： 水在玻璃毛細(xì)管內(nèi)形成凹面，水在玻璃毛細(xì)管內(nèi)形成凹面， r 0， pr p 。對(duì)平面未飽和的蒸氣，在毛。對(duì)平面未飽和的蒸氣，在毛細(xì)管內(nèi)可能已達(dá)飽和或過飽和，導(dǎo)致細(xì)管內(nèi)可能已達(dá)飽和或過飽和，導(dǎo)致蒸氣在毛細(xì)管內(nèi)凝結(jié)。如硅膠吸水等。蒸氣在毛細(xì)管內(nèi)凝結(jié)。如硅膠吸水等。上一內(nèi)容下一

20、內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 過熱液體過熱液體暴沸現(xiàn)象暴沸現(xiàn)象 100oC時(shí)，小氣泡內(nèi)時(shí)，小氣泡內(nèi)pgp0+ p,不能沸騰。直到不能沸騰。直到 T超超過過100oC，在一個(gè)更高的溫，在一個(gè)更高的溫度下，度下，pg= p0+ p ,形成暴沸形成暴沸上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 過飽和蒸氣過飽和蒸氣微小微小液滴液滴通常通常液體液體上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 過冷液體過冷液體微小微小晶體晶體上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258.3 潤(rùn)濕和鋪展 Wetting and Spreading 浸濕功浸濕功 接觸角接觸角 鋪展系數(shù)鋪展系數(shù) 液體的鋪展液

21、體的鋪展 粘附功粘附功上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25液體的鋪展 液體在另外一種不互溶的液體表面自動(dòng)展開成膜的過程稱鋪展。 一種液體能否在另一種不互溶的液體上鋪展，取決于兩種液體本身的表面張力和兩種液體之間的界面張力。 一般說，鋪展后，表面自由能下降，則這種鋪展是自發(fā)的。 大多數(shù)表面自由能較低的有機(jī)物可以在表面自由能較高的水面上鋪展。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25BlAl GT,P=A A，B B0A能在B的表面鋪展鋪展系數(shù) S= G0 ，A能在B的表面鋪展0 ，A不能在B的表面鋪展上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25例4 20時(shí)，一滴己醇滴在潔凈的水面

22、上，已知有關(guān)表面張力數(shù)據(jù)為：水72.810-3Nm-1， 己醇24.810-3Nm-1， 醇-水6.810-3Nm-1；當(dāng)己醇和水相互飽和后： 水28.510-3Nm-1， 己醇 己醇， 醇-水 醇-水。試問己醇在水面上開始和終了的形狀。解：開始時(shí)S己醇-水 水 己醇 醇-水 （72.8-24.8-6.8）10-3 41.210-3Nm-10開始時(shí)己醇在水面上鋪展成膜平衡后S己醇-水 水 己醇 醇-水 （28.5-24.8-6.8）10-3 -2.910-3Nm-10鋪展開的己醇縮回透鏡形狀A(yù)水己醇己醇 水醇醇水水3上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 沾濕、浸濕和鋪展系數(shù)沾濕、浸濕

23、和鋪展系數(shù)l-sg-sg-laal-sg-sg-laGWG表，表，各界面為單位面積時(shí)，有：g-lg-s液液固固l-s液液固固恒溫、恒壓可逆恒溫、恒壓可逆 當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，隨著液體和固體的表面性質(zhì)及液當(dāng)液體與固體接觸時(shí)，隨著液體和固體的表面性質(zhì)及液-固界固界面性質(zhì)的不同，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度也不同。面性質(zhì)的不同，液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度也不同。（1）沾濕）沾濕a ( )Wwork of adhesion稱為粘附功 在等溫等壓條件下，單位面積的液面與固體表面粘附時(shí)對(duì)外所作的最大功稱為粘附功，它是液體能否潤(rùn)濕固體的一種量度。粘附功絕對(duì)值越大，液體越能潤(rùn)濕固體，液-固結(jié)合得越牢。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目

24、錄返回2022-4-25液液氣氣液液固固氣氣恒溫、恒壓可逆恒溫、恒壓可逆l-sg-siil-sg-siGWG表，表，i0W 是液體浸濕固體的條件（2）浸濕功）浸濕功固固單位表面積i( )Wwork of immersion為浸濕功 等溫、等壓條件下，將具有單位表面積的固體可逆地浸入液體中所作的最大功稱為浸濕功，它是液體在固體表面取代氣體能力的一種量度。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25氣氣固固液液l-sg-lg-ssg-sl-sg-lsGSG 表，表，g-lg-sl-s 目前只有可以從實(shí)驗(yàn)測(cè)定，而和還無(wú)法直接測(cè)定，所以以上只是在理論上的分析不能在實(shí)際工作中作為判據(jù)。（3）鋪展過程）

25、鋪展過程ab原來ab為氣-固界面，當(dāng)液體鋪展后轉(zhuǎn)為液-固界面時(shí)，產(chǎn)生了相同面積的氣-液界面。這個(gè)過程稱為鋪展（spreading)S鋪展系數(shù)，當(dāng)S0時(shí)，液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25SLl-gs-gs-l 接觸角接觸角s-gs-ll-g cos qs-gs-ll-g cos qYoung equation:接觸角接觸角潤(rùn)濕程度可以用接觸角潤(rùn)濕程度可以用接觸角q q來衡量：來衡量： 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與液-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用q表示。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-2590o 180o 不能潤(rùn)濕，可以沾濕不能潤(rùn)濕

26、，可以沾濕 0090o 能夠潤(rùn)濕能夠潤(rùn)濕 = 00 完全潤(rùn)濕完全潤(rùn)濕上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258.4 溶液的表面吸附 Surface Absorption of SolutionGibbs吸附公式溶液的表面張力與濃度的關(guān)系兩親分子在氣液界面上的定向排列上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-251. Effect of solute on surface tension of solution H2O C2H5OH (aq) NaCl (aq)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25cBabca: 無(wú)機(jī)酸、堿、鹽無(wú)機(jī)酸、堿、鹽 和多羥基有機(jī)物和多羥基有機(jī)物 (如蔗糖

27、、甘露醇如蔗糖、甘露醇 等等)。 溶液的表面張力溶液的表面張力 隨濃度增加而緩隨濃度增加而緩 慢增大慢增大(大致成線大致成線 性關(guān)系）性關(guān)系）- 表面惰性物質(zhì)表面惰性物質(zhì) surface inactive substance 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25b. 低分子量的極性有機(jī)物，如：醇、醛、低分子量的極性有機(jī)物，如：醇、醛、 酸、酯、胺酸、酯、胺等：等： 溶液表面張力隨濃度增加而逐漸減小。溶液表面張力隨濃度增加而逐漸減小。 -表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì) surface active substancec. 具有長(zhǎng)碳鏈（碳原子數(shù)大于具有長(zhǎng)碳鏈（碳原子數(shù)大于8）的極性有機(jī)化合物：

28、）的極性有機(jī)化合物： 當(dāng)濃度很小時(shí)，溶液的表面張力便急當(dāng)濃度很小時(shí)，溶液的表面張力便急 劇減小，但減劇減小，但減小到一定值后就不再隨小到一定值后就不再隨 濃度增加而變化。濃度增加而變化。 - 表面活性劑表面活性劑 surface active agent (surfactant)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Szyszkowski equation00 ln(1) ccba 0 ：溶劑的表面張力：溶劑的表面張力 :濃度為濃度為c的溶液的表面張力的溶液的表面張力b: 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（與有機(jī)物質(zhì)的官能團(tuán)有關(guān)）經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（與有機(jī)物質(zhì)的官能團(tuán)有關(guān)）a: 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)（與分子中的碳原子數(shù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)常數(shù)

29、（與分子中的碳原子數(shù)有關(guān)）上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Surface inactive substanceSurface active substance上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25(1) 非表面活性物質(zhì)非表面活性物質(zhì) csur cint 負(fù)吸附，負(fù)吸附，0(2) 表面活性物質(zhì)及表面活性劑表面活性物質(zhì)及表面活性劑: csur cint 正吸附，正吸附， 0 溶質(zhì)在表面層與本體溶液中的濃度維持一個(gè)穩(wěn)定的差值的現(xiàn)象稱為表面吸附。單位表面積上的吸附量稱為表面超量，用符號(hào)表示，單位為molm-2。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25非表面活性物質(zhì) 能使水的

30、表面張力升高的溶質(zhì)稱為非表面活性物質(zhì)。如無(wú)機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。 這些物質(zhì)的離子有水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。 如果要增加單位表面積，所作的功中還必須包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升高。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面活性物質(zhì) 能使水的表面張力降低的溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開水而指向空氣，在界面定向排列。 表面活性物質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容

31、回主目錄返回2022-4-25Gibbs吸附公式它的物理意義是：在單位面積的表面層中，所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與具有相同數(shù)量溶劑的本體溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量之差值。aRTadd 式中G 為溶質(zhì)的表面吸附量或表面超量。a是溶質(zhì)的活度，d/da是在等溫下，表面張力隨溶質(zhì)活度的變化率，又被稱為表面活度。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25正吸附和負(fù)吸附吉布斯吸附公式通常也可表示為如下形式：ddc cRTc c 1.d/d (c/c) 0，增加溶質(zhì)的濃度使表面張力升高，G 為負(fù)值，是負(fù)吸附。表面層中溶質(zhì)濃度低于本體濃度。非表面活性物質(zhì)屬于這種情況。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25M

32、cbain 等驗(yàn)證等驗(yàn)證Gibbs公式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果公式的實(shí)驗(yàn)結(jié)果水溶液水溶液 cB/（mol dm-3） /(mol m-2) 測(cè)定值測(cè)定值 計(jì)算值計(jì)算值4-氨基甲苯 0.0187 5.7 4.9 0.0164 4.3 4.6苯酚 0.218 4.4 5.1己酸 0.0223 5.9 5.4 0.0258 4.4 5.6 0.0452 5.3 5.43-芐基甲酸 0.0100 3.7 3.4 0.0300 3.6 5.3 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25運(yùn)用吉布斯公式可以計(jì)算某溶質(zhì)的吸附量表面活度的求算方法表面活度的求算 實(shí)驗(yàn)方法 數(shù)學(xué)解析的方法ddc cRTc c 上一內(nèi)容下一內(nèi)

33、容回主目錄返回2022-4-25 實(shí)驗(yàn)方法 通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)出不同濃度下溶液的通過實(shí)驗(yàn)，測(cè)出不同濃度下溶液的值，作值，作c 關(guān)關(guān)系曲線，在指定濃度求切線的斜率系曲線，在指定濃度求切線的斜率BccB上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 數(shù)學(xué)解析的方法 歸納溶液表面張力與濃度c的數(shù)學(xué)解析式，對(duì)c求微分，得到（c） 根據(jù)希什科夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式討論吸附量隨濃度變化的規(guī)律。00 ln(1) ccba上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-2500ln 1c cbaddc cRTc cG 00m bc ccRT ac cbRTGGG ，當(dāng)時(shí)，有：GcGmc cac cGG吸吸附附飽飽和和稀溶液稀溶液

34、上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25mc cac cGG0 , (), bcac cRTacGG即0mm , constant bcaRTGG即mc上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-252mm1 mALG（）由由表面飽和吸附量表面飽和吸附量G Gm推斷表面活性分子在表面的排列和截面積推斷表面活性分子在表面的排列和截面積Am。 實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， G Gm 與本體濃度無(wú)關(guān)，而且與表面活性分子的碳鏈與本體濃度無(wú)關(guān)，而且與表面活性分子的碳鏈長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。水水極性基團(tuán)，極性基團(tuán)， COO-非極性基團(tuán)，非極性基團(tuán)， R-分子在液面定向排列成單分子層膜：分子在液面定向排列成單分子

35、層膜：分子的截面積分子的截面積Am：?jiǎn)畏肿訉幽つＰ驮诮缑娆F(xiàn)象、膠體化學(xué)、生物膜中有重要的應(yīng)用。單分子層膜模型在界面現(xiàn)象、膠體化學(xué)、生物膜中有重要的應(yīng)用。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Am所測(cè)值偏大的原因分子熱運(yùn)動(dòng)使其排列不整齊極性基團(tuán)溶劑化表面層分子與水面不垂直上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 19時(shí)，丁酸水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系可以用下式表示式中，0是純水的表面張力，c為丁酸濃度，A，B為常數(shù)。（1）導(dǎo)出此溶液表面吸附量與濃度c的關(guān)系；（2）已知A0.0131 Nm-1，B=1.96210-2 m3mol-1，求丁酸濃度為2.00102 molm-3時(shí)的吸附

36、量；（3）求丁酸在溶液表面的飽和吸附量m；（4）假定飽和吸附時(shí)表面全部被丁酸分子占據(jù)，計(jì)算每個(gè)丁酸分子的橫截面積為多少？0Aln(1B )c上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-250Aln(1B )c解：（1）將題給關(guān)系式對(duì)c求導(dǎo)，得 ccB1ABdd上式代入Gibbs吸附公式)B1 (ABddcRTccRTcddddc cRTc ccRTc 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25（2）已知A0.0131 Nm-1，B=1.96210-2 m3mol-1，求丁酸濃度為2.00102 molm-3時(shí)的吸附量；)B1 (ABddcRTccRTc262222mmol1030. 4)10

37、00. 210962. 11 ()1915.273(314. 81000. 210962. 10131. 0上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25（3）求丁酸在溶液表面的飽和吸附量m；當(dāng)c很大時(shí)，1BcBc，則 AB(1B )cRTcm62A0.01318.314 292.155.40 10 mol mRT上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25mm1 ALG（4）假定飽和吸附時(shí)表面全部被丁酸分子占據(jù)，計(jì)算每個(gè)丁酸分子的橫截面積為多少？19262313.076 10m5.40 106.02 10上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 在298K時(shí)，用刀片刮下稀肥皂水的極薄

38、表面吸附層0.03m2，得到0.002dm3溶液，測(cè)得其中含肥皂量為4.01310-5mol，而同體積的本體溶液中含肥皂量為4.00010-5mol，設(shè)稀肥皂水溶液的表面張力與肥皂的活度呈線性關(guān)系，即0Ka，活度因子為1。試計(jì)算在298K時(shí)溶液的表面張力。已知，298K時(shí)純水的表面張力為0.072Nm-1。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25解:表面超量的定義21nnAG562(4.0134.000) 100.034.33 10 mol m0Kad()daaKaKRTaRTRTG 0RTG010.0613N mRTG上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258.5 不溶性表面膜U

39、ndissolved Surface Membrane 表面壓表面壓 Langmuir膜天平膜天平 不溶性表面膜不溶性表面膜上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 1765年年富蘭克林富蘭克林觀察到油滴鋪展到水上時(shí)，形觀察到油滴鋪展到水上時(shí)，形成很薄的油層（成很薄的油層（2.5nm），只有一個(gè)分子的厚度，），只有一個(gè)分子的厚度，所以這種膜被稱為單分子層表面膜（所以這種膜被稱為單分子層表面膜（unimolecular film或或monolayer） 不溶性表面膜 當(dāng)兩親分子的疏水基達(dá)到一定的程度，其在水中當(dāng)兩親分子的疏水基達(dá)到一定的程度，其在水中的溶解可被忽略，而通過鋪展在水面上形成的

40、單分子的溶解可被忽略，而通過鋪展在水面上形成的單分子層，稱為層，稱為不溶性表面膜不溶性表面膜。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面壓及其測(cè)定00:為表面壓，作用于二維邊界，:為純水的表面張力，為加入不溶物后的表面張力 鋪展的膜在表面上對(duì)單位長(zhǎng)度的浮片施加的鋪展的膜在表面上對(duì)單位長(zhǎng)度的浮片施加的力稱為力稱為表面壓表面壓（surface pressure）。）。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25Langmuir膜天平 圖中K為盛滿水的淺盤，AA是云母片，懸掛在一根與扭力天平刻度盤相

41、連的鋼絲上，AA的兩端用極薄的鉑箔與淺盤相連。 XX是可移動(dòng)的邊，用來清掃水面，或圍住表面膜，使它具有一定的表面積。在XXAA面積內(nèi)滴加油滴，油鋪展時(shí)，用扭力天平測(cè)出它施加在AA邊上的壓力。這種膜天平的準(zhǔn)確度可達(dá)110-5N/m。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25不溶性表面膜的應(yīng)用 分子結(jié)構(gòu)的推定 由于不同分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，其不溶性膜的狀態(tài)也不同，因此利用不同的-A關(guān)系可測(cè)定分子結(jié)構(gòu)。 高分子摩爾質(zhì)量的測(cè)定 此法可測(cè)定分子量小于25 000的成膜物質(zhì)，而且所需樣品量極少，這對(duì)生化研究是很重要的。0limmARTM上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 抑制液體蒸發(fā) 在水面上覆

42、蓋一層不溶性單分子膜，可有效延緩蒸發(fā)。如十六烷醇，可使水的蒸發(fā)速率減小 40% 左右。不溶性表面膜也可以阻抑表面波浪的形成。 膜的化學(xué)反應(yīng) 使化學(xué)反應(yīng)的平衡位置發(fā)生移動(dòng)上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 高分子膜 多分子膜 雙分子膜LB膜膜類脂雙分子膜類脂雙分子膜上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25LB技術(shù)和LB膜 在適當(dāng)?shù)臈l件下，將不溶性單分子或多分在適當(dāng)?shù)臈l件下，將不溶性單分子或多分子膜轉(zhuǎn)移到固體基質(zhì)上并保持其定向排列的分子膜轉(zhuǎn)移到固體基質(zhì)上并保持其定向排列的分子結(jié)構(gòu)，稱為子結(jié)構(gòu)，稱為L(zhǎng)B技術(shù)，所形成的單分子或多技術(shù)，所形成的單分子或多分子層膜稱為分子層膜稱為L(zhǎng)B膜。

43、膜。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25LB膜的應(yīng)用膜的應(yīng)用 在生物膜的功能模擬研究中，以葉綠素、維生素、磷脂和膽固醇等物質(zhì)形成的LB膜，可用以研究生物膜中的電子傳遞、能量傳遞、生物膜電現(xiàn)象、物質(zhì)跨膜輸運(yùn)過程等。 利用LB膜可制成仿生薄膜，作為仿生傳感器。 光色互變的LB膜可作為光記憶材料。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-258.6 表面活性劑 Surface Active Agent 只加入少量一點(diǎn)就能使水的表面張力明顯降低的物質(zhì)稱為表面活性劑表面活性劑。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物，分別稱作親水基和疏水基。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返

44、回2022-4-25組成組成：表面活性劑分子是由具有親水性的極性親水性的極性基團(tuán)基團(tuán)和具有憎水性的非極性基團(tuán)憎水性的非極性基團(tuán)所組成的有機(jī)化合物。定向排列使表面的不飽和力場(chǎng)得到某種程度的平衡，降低表面張力。特點(diǎn)特點(diǎn)：用量少，效率高。極性基團(tuán)非極性基團(tuán)水上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面活性劑分類 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，分為離子型和非離子型兩大類，離子型中又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。1.離子型2.非離子型陽(yáng)離子型陰離子型兩性型表面活性劑上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022

45、-4-25常用表面活性劑類型陰離子表面活性劑RCOONa羧酸鹽R-OSO3Na 硫酸酯鹽R-SO3Na磺酸鹽R-OPO3Na2磷酸酯鹽 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25陽(yáng)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)容回主目錄返回2022-4-25兩性表面活性劑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)容回主目錄返回2022-4-25R-(C6H4)-O(C2H4O)nH烷基

46、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)容回主目錄返回2022-4-25親水親油平衡(Hydrophile-lipophile balance) 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)的不同，很難用相同的單位來衡量，所以Griffin提出了用一個(gè)相對(duì)的值即HLB值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。對(duì)非離子型的表面活性劑，HLB的計(jì)算公式為：HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無(wú)親水基，所以HLB=0

47、 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面活性劑HLB值的求算HLB值7+（親水基的HLB值）（親油基的HLB值）HLB值具有加和性AAA+BABHLBHLBHLBmmmm上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑。例如：HLB值在26之間，可作油包水型的乳化劑；810之間作潤(rùn)濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤(rùn)濕劑 洗滌劑 增溶劑 |

48、| 聚乙二醇 O/W乳化劑上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25泡泡表面活性劑的重要作用 表面活性劑的用途極廣，主要有五個(gè)方面：1.潤(rùn)濕作用 表面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。礦礦物物泡沫浮游選礦原理泡沫浮游選礦原理礦石表面：礦石表面：親水性親水性疏水性疏水性鼓泡鼓泡粗礦石粗礦石粉碎粉碎潤(rùn)濕劑潤(rùn)濕劑礦石上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-252.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(qiáng)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。 降低表面張力，降低體系的表面自由能。

49、 增強(qiáng)泡沫膜強(qiáng)度，不易破裂。 適當(dāng)?shù)谋砻嬲扯?，液體不易流走。 也有時(shí)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∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25穩(wěn)定化空氣空氣水水表面活性劑表面活性劑溶于水中，有二種方式使其穩(wěn)定：膠束聚集到水的表面降低水的表面張力在水中的自聚集，不會(huì)降低水的表面張力3.增溶作用 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25膠束(Micelle) 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。 隨著親水基不同和濃度不同，形

50、成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25表面活性劑溶液中各種聚集體結(jié)構(gòu)示意圖表面活性劑溶液中各種聚集體結(jié)構(gòu)示意圖 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25在表面：在表面： 形成定向的，單分子層排列形成定向的，單分子層排列 在內(nèi)部：形成膠束（團(tuán)）（在內(nèi)部：形成膠束（團(tuán)）（micelle) 臨界膠束濃度臨界膠束濃度 CMC(critical micelle concentration) 表面活性劑溶液開始大量形成膠束的濃度表面活性劑溶液開始大量形成膠束的濃度當(dāng)溶液中表面活性劑的濃度超過一定值時(shí)當(dāng)溶液中表面活性劑的濃度超過一定值時(shí)上一內(nèi)容下一內(nèi)

51、容回主目錄返回2022-4-25臨界膠束濃度(Critical micelle concentration) 臨界膠束濃度簡(jiǎn)稱CMC 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25濃度溶液性質(zhì)去污作用去污作用電導(dǎo)率電導(dǎo)率表面張力表面張力滲透壓滲透壓界面張力界面張力臨

52、界膠束濃度臨界膠束濃度CMC濃度一般在10-210-3 mol/dm3。CMC上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 應(yīng)用表面活性劑的濃度大于CMC時(shí)，可以增加有機(jī)物在水中的溶解度。增溶作用時(shí)由于有機(jī)物溶解于膠束內(nèi)疏水性基團(tuán)集中的地方。水水有機(jī)物有機(jī)物表面活性劑表面活性劑 加表面活性劑如吐溫-80、-環(huán)糊精、明膠等增加藥物在水中溶解度。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 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(shí)，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個(gè)溶液的的依數(shù)性變化不大。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返

53、回2022-4-254.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)。 在分散相周圍形成堅(jiān)固的保護(hù)膜 降低界面張力 形成雙電層上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25乳狀液類型 簡(jiǎn)單的乳狀液通常分為兩大類。習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱為外相。1.水包油乳狀液，用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。2.油包水乳狀液

54、，用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的原油。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25檢驗(yàn)水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹，說明油是不連續(xù)相。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-255.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明：A.水的表面張力大，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易把油污洗掉。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25B.加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫

55、離表面。C.污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 8.7 氣體在固體表面上的吸附 Gas Absorption on Solid Surface 固體表面的特性吸附量的表示Langmuir吸附等溫式Freundlich吸附等溫式BET吸附等溫式吸附等溫線化學(xué)吸附吸附劑和吸附質(zhì)物理吸附吸附等溫線的類型上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 處在固體表面固體表面的原子，由于周圍原子對(duì)它的作用力不對(duì)稱，即原子所受的力不飽和，因而有剩余力場(chǎng)，可以吸附氣體或液體分子氣體或液體分子。活性炭吸附雜質(zhì)、色素等有用成份的吸附氣-固

56、催化反應(yīng)主要應(yīng)用：主要應(yīng)用：本節(jié)討論氣體在固體表面上的吸附。固體表面固體表面與液體表面比較：固體表面的不可變性和不均勻性。不同點(diǎn)不同點(diǎn)：相同點(diǎn)：相同點(diǎn)：上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25固體表面的特性 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，而且不像液體表面分子可以移動(dòng)，通常它們是定位的。 固體表面是不均勻的，即使從宏觀上看似乎很光滑，但從原子水平上看是凹凸不平的。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25 同種晶體由于制備、加工不同，會(huì)具有不同的表面性質(zhì)，而且實(shí)際晶體的晶面是不完整的，會(huì)有晶格缺陷、空位和位錯(cuò)等。 正由于固體表面原子受力不對(duì)稱和表面結(jié)構(gòu)不均勻性，它

57、可以吸附氣體或液體分子，使表面自由能下降。而且不同的部位吸附和催化的活性不同。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25吸附劑和吸附質(zhì)(Adsorbent, adsorbate) 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)狻⑺魵狻⒈交颦h(huán)己烷的蒸氣等。 上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25物理吸附具有如下特點(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范德華引力產(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

58、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。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-254.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，沒有電子轉(zhuǎn)移，沒有化學(xué)鍵的生成與破壞，也沒有原子重排等。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25化學(xué)吸附具有如下特點(diǎn)的吸附稱為化學(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40kJ/mol 以上。3.吸附有選擇性，固體表面的活性位只吸附與之

59、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。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-254.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?？傊夯瘜W(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-可見光譜中會(huì)出現(xiàn)新的特征吸收帶。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25MMMMMMMMMA+B-A+A+B-A+B-A+B-B-化學(xué)吸附的本質(zhì)是在固體表面與被吸附分子化學(xué)吸附的本質(zhì)是在固體表面與被吸附分子之間形成了化學(xué)鍵。之間形成了化學(xué)鍵。金屬表面離子型固體表面化學(xué)吸附為單分子層吸附。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回

60、主目錄返回2022-4-25H2在在Ni表面上氫的兩類吸附的位能曲線表面上氫的兩類吸附的位能曲線NiNiHHHNi222HNi12HH345cbcppapap位能線氫分子與Ni表面靠范德華力結(jié)合，形成物理物理吸附吸附。cbc位能線氫原子在Ni表面上吸附的位能變化。氫原子與Ni形成化學(xué)鍵，為化學(xué)吸附。papbc表示氫在Ni表面的物理吸附轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)吸附，p 點(diǎn)為中間態(tài)。過了p點(diǎn)，氫分子離解為兩個(gè)氫原子。上一內(nèi)容下一內(nèi)容回主目錄返回2022-4-25NiNiH H物理吸附aNiNiHH過渡狀態(tài)pNiNiHH化學(xué)吸附bNiNiHHNiNiHHNi一個(gè)氫原子吸附在一個(gè)Ni原子上一個(gè)氫原子吸附在兩個(gè)Ni原