材料表面與界面第一章PPT學(xué)習(xí)教案

1、會計(jì)學(xué)1材料材料(cilio)表面與界面第一章表面與界面第一章第一頁，共108頁。2一一. . 學(xué)和用的轉(zhuǎn)換學(xué)和用的轉(zhuǎn)換(zhunhun)(zhunhun)并并非輕松非輕松 研究生課程研究生課程(kchng)學(xué)學(xué)習(xí)的特點(diǎn)習(xí)的特點(diǎn)二二. . 增強(qiáng)研究生的研究性思維增強(qiáng)研究生的研究性思維例如高分子晶體理論的建立：纓狀微束例如高分子晶體理論的建立：纓狀微束 折疊鏈折疊鏈 松散折疊鏈松散折疊鏈 隧道隧道(sudo)(sudo)折疊鏈折疊鏈 插線板模型插線板模型三三. . 尊重客觀實(shí)際不畏權(quán)威尊重客觀實(shí)際不畏權(quán)威 第1頁/共108頁第二頁，共108頁。3為什么在反應(yīng)為什么在反應(yīng)(fnyng)釡中要控制苯

2、乙烯轉(zhuǎn)化率為釡中要控制苯乙烯轉(zhuǎn)化率為20%而不讓轉(zhuǎn)化率提高一些，以增加設(shè)備的利用率？而不讓轉(zhuǎn)化率提高一些，以增加設(shè)備的利用率？什么叫自動加什么叫自動加速效應(yīng)速效應(yīng)(xioyng)？它？它是如何產(chǎn)生的是如何產(chǎn)生的？第2頁/共108頁第三頁，共108頁。4第3頁/共108頁第四頁，共108頁。5第4頁/共108頁第五頁，共108頁。6表界面是由一個(gè)相到另一個(gè)相的過渡表界面是由一個(gè)相到另一個(gè)相的過渡(gud)區(qū)域。若區(qū)域。若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面（其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面（surface)。表界面區(qū)的結(jié)構(gòu)、能量、表界面區(qū)的結(jié)構(gòu)、能量、組成等都呈現(xiàn)連續(xù)的梯度組成等都呈現(xiàn)連續(xù)的

3、梯度變化，相與變化，相與(xingy)相之相之間沒有截然的分界面。間沒有截然的分界面。1 1、 表界面表界面(jimin)(jimin)的定義的定義(surface(surface，interfaceinterface， interphase) interphase)AB第5頁/共108頁第六頁，共108頁。7（1）氣）氣-液界面液界面(jimin)第6頁/共108頁第七頁，共108頁。8（2）氣）氣-固界面固界面(jimin)第7頁/共108頁第八頁，共108頁。9（3）液）液-液界面液界面(jimin)第8頁/共108頁第九頁，共108頁。10（4）液）液-固界面固界面(jimin)第9頁

4、/共108頁第十頁，共108頁。11（5）固）固-固界面固界面(jimin)第10頁/共108頁第十一頁，共108頁。12第11頁/共108頁第十二頁，共108頁。13分分 類類表、界面現(xiàn)象表、界面現(xiàn)象作為表面活性劑材料制造的產(chǎn)品肥皂和洗滌劑（表面活性劑）乳化劑和穩(wěn)定劑、滅草劑和殺蟲劑, 織物軟化劑表、界面現(xiàn)象的直接應(yīng)用潤滑、黏接、泡沫、濕潤和防水復(fù)合材料的偶聯(lián)劑天然和合成材料的純化和/或改性三次采油、燒結(jié)生理與醫(yī)學(xué)應(yīng)用呼吸、關(guān)節(jié)潤滑、液體輸運(yùn)中的毛細(xì)現(xiàn)象、動脈硬化納米材料比表面積急劇增加，表面原子數(shù)目增多，特殊的表面效應(yīng)第12頁/共108頁第十三頁，共108頁。14第13頁/共108頁第十四

5、頁，共108頁。151.1.表面層分子與內(nèi)部分表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處子相比，它們所處(su (su ch)ch)的環(huán)境不同。的環(huán)境不同。2.2.氣液表面的分子凈受到指向液氣液表面的分子凈受到指向液體內(nèi)部體內(nèi)部(nib)(nib)的力；表面張力本的力；表面張力本質(zhì)是分子間相互作用質(zhì)是分子間相互作用3.從液體內(nèi)部將分子移到表從液體內(nèi)部將分子移到表面要克服分子間引力而做功面要克服分子間引力而做功，使系統(tǒng)自由焓增加；，使系統(tǒng)自由焓增加；第14頁/共108頁第十五頁，共108頁。16定義：外力定義：外力F F與液膜邊緣的長與液膜邊緣的長度成正比，比例常數(shù)與液體度成正比，比例常數(shù)與液體(yt)

6、(yt)表面特性有關(guān)，以表面特性有關(guān)，以表表示示 ，稱為表面張力：，稱為表面張力：L2F式中，式中，L為液膜邊緣為液膜邊緣(binyun)長度，因?yàn)橐耗び袃擅婀嗜∠禂?shù)長度，因?yàn)橐耗び袃擅婀嗜∠禂?shù)2。表面張力是單位長度上的作用力，單位是表面張力是單位長度上的作用力，單位是N/m，它是反抗表面擴(kuò)大的一，它是反抗表面擴(kuò)大的一種收縮力，使系統(tǒng)具有最小的表面積。種收縮力，使系統(tǒng)具有最小的表面積。第15頁/共108頁第十六頁，共108頁。17 2L (1 2)dWfdxdxA (1-3)dWd= W/ A (1-4)dd第16頁/共108頁第十七頁，共108頁。18RU= Q (1 5)RdddWRWdp

7、dVdA (16)dUTdSPdVdA第17頁/共108頁第十八頁，共108頁。19 (1 7) (1 8) (1 9)dHTdSVdPdAdFSdTpdVdAdGSdTVdPdAdUTdSPdVdA 第18頁/共108頁第十九頁，共108頁。20,=(1 10)S VS PV TP TUHFGAAAA第19頁/共108頁第二十頁，共108頁。21,= (1 11)P TGA,= (1 13)SSP TGGAA第20頁/共108頁第二十一頁，共108頁。22,0 SP TGA= (1 14)SG第21頁/共108頁第二十二頁，共108頁。23drrdAE8對于對于(duy)球面球面 在附加(f

8、ji)壓力p的作用下，半徑減小dr，表面能的變化為：壓差(y ch)所作功為：drrPdrAPW241.3 1.3 Laplace方程方程第22頁/共108頁第二十三頁，共108頁。241.1.附加壓力與表面張力成正比，與曲率半徑成反比附加壓力與表面張力成正比，與曲率半徑成反比2.2.凸液面，液滴的曲率半徑凸液面，液滴的曲率半徑r r為正，為正，P P為正，附加壓力指向液體內(nèi)為正，附加壓力指向液體內(nèi)部，部，r r越小，越小，P P越大；越大；3.3.平液面，平液面，r r趨向無窮大，趨向無窮大，P P為零，跨越為零，跨越(kuyu)(kuyu)平液面不存在壓平液面不存在壓力差；力差；4.4.凹

9、液面，凹液面，r r為負(fù)，為負(fù)，P P為負(fù)，附加壓力指向空氣。為負(fù)，附加壓力指向空氣。248 2/ (2-15)Prr drprr d 達(dá)到達(dá)到(d do)平衡時(shí)：平衡時(shí)：第23頁/共108頁第二十四頁，共108頁。25對于對于(duy)任任意曲面意曲面如果將該曲面由如果將該曲面由ABCD向外推移一個(gè)向外推移一個(gè)小小的距離小小的距離dz 成成ABCD,其其面積面積(min j)變化為：變化為：形成這部分新表面積形成這部分新表面積(min j)做的功做的功為：為：()()dAx dx y dyxy xdy ydx1() (2-16)WdAxdy ydx1.3 Laplace1.3 Laplace

10、方程方程(fngchng)(fngchng)第24頁/共108頁第二十五頁，共108頁。26111 /xdxxdxxdz rrdzr222 /ydyydyydz rrdzr2Wpxy dz 由相似由相似(xin s)三角形原理三角形原理第25頁/共108頁第二十六頁，共108頁。27()xdyydxpxydz 達(dá)到達(dá)到(d do)平衡時(shí)，平衡時(shí)，W1=W2, 即：即：化簡后得：化簡后得： 上式上式Laplace 方程方程(fngchng)的一般形式，是表的一般形式，是表面化學(xué)的基本定律之一。面化學(xué)的基本定律之一。12(1/1/) (2-18)prr注：（1）若：r1r2r，則曲面為球面(qim

11、in)，回到（215）式；（2）若：r1r2無窮大，則液面為平面，壓差為0。1.3 1.3 Laplace方程方程第26頁/共108頁第二十七頁，共108頁。28p=2/r (2-19)由Laplace方程可得：若定義(dngy)h為凹月面底部距平液面的高度，則壓差p應(yīng)等于毛細(xì)管內(nèi)液柱的靜壓強(qiáng)，即gh=2 /r (2-20) 為氣液兩相的密度為氣液兩相的密度(md)差差1.4 液體表面張力的測定液體表面張力的測定第27頁/共108頁第二十八頁，共108頁。292a2/grh式中a為毛細(xì)常數(shù)，它是液體(yt)的特性常數(shù)。grh2兩個(gè)兩個(gè)(lin )(lin )前提前提: :1. 1. 小直徑毛細(xì)

12、管小直徑毛細(xì)管2. 2. 液體與毛細(xì)管完全或完全不浸潤液體與毛細(xì)管完全或完全不浸潤1.4 液體表面張力的測定液體表面張力的測定第28頁/共108頁第二十九頁，共108頁。30當(dāng)液體(yt)與管壁接觸角介于0-180之間，若彎月面仍為球面，則有：2cos (2-22)ghr完全完全(wnqun)浸潤浸潤，接觸角為，接觸角為0，cos1；完全完全(wnqun)不浸不浸潤，接觸角為潤，接觸角為180，cos-11.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第29頁/共108頁第三十頁，共108頁。311.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第30

13、頁/共108頁第三十一頁，共108頁。32223a(/30.1288/0.1312/) (2-23)r hrrhrhL1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第31頁/共108頁第三十二頁，共108頁。33例：例： 25，101.325kPa下將直徑為下將直徑為1m的毛細(xì)管插入水中，問需要外加的毛細(xì)管插入水中，問需要外加多大的壓力多大的壓力(yl)才能防止水面上升？（已知才能防止水面上升？（已知25時(shí)水的表面張力為時(shí)水的表面張力為71.9710 -3 N*m-1 )-31652p=2/r2(71.9710)=0.5102.8810288NmmNmkPa1.4 液體

14、表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第32頁/共108頁第三十三頁，共108頁。3418641864年，年，Tate Tate 提出液滴質(zhì)量提出液滴質(zhì)量mgmg與表面張力與表面張力(biominzhngl)(biominzhngl)的關(guān)系：的關(guān)系：mg=2 r (2-26) 在恒溫的條件下，使管端緩慢形成在恒溫的條件下，使管端緩慢形成的液滴滴入杯中，在收集到適量的的液滴滴入杯中，在收集到適量的液體后稱重液體后稱重(chn zhn)其質(zhì)量，其質(zhì)量，由此精確地測得每滴液重。由此精確地測得每滴液重。 1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第33頁/共108頁第三十

15、四頁，共108頁。351/3f= (r/v) (2-28)Harkins引入修正系數(shù) f并且得出，f是液滴體積V的函數(shù)。使用時(shí)r/v1/3范圍(fnwi)最好在 0.6-1.2 以內(nèi)，因?yàn)樵搮^(qū)間 f 之變化最為緩慢，結(jié)果也更加精確。W=2 rf (2-27) 液滴落下過程液滴落下過程(guchng)的的快速攝影圖快速攝影圖 1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第34頁/共108頁第三十五頁，共108頁。361/31/32f=0.9045-0.7249(r/v)0.4293(r/v) (2-29)1/31/32f=1.007-1.4789(r/v)1.829(r

16、/v) (2-30)1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第35頁/共108頁第三十六頁，共108頁。37Pmax=gh=2/r （2-24） Pmax=gh Pt （2-25）適用(shyng)于很細(xì)的毛細(xì)管跳過1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第36頁/共108頁第三十七頁，共108頁。38數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)(shj)逼近法逼近法跳過1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第37頁/共108頁第三十八頁，共108頁。39跳過1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第38頁/共108頁第三十九頁，共108頁。4

17、0跳過1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第39頁/共108頁第四十頁，共108頁。412589. 0201. 105883. 0hba122589. 0201. 105582. 0hba23跳過1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第40頁/共108頁第四十一頁，共108頁。42設(shè)環(huán)的內(nèi)徑(ni jn)為R,環(huán)由半徑為r的鉑絲制成，將環(huán)拉起時(shí)所需的力p。則：P=W2 2( 2 )RRr環(huán)跳過1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第41頁/共108頁第四十二頁，共108頁。434 ()4 (2-31)FRrR3f=(r /,/ )V

18、 R r跳過1.4 液體液體(yt)表面張力的測定表面張力的測定第42頁/共108頁第四十三頁，共108頁。44跳過1.4 液體表面張力液體表面張力(biominzhngl)的測定的測定第43頁/共108頁第四十四頁，共108頁。4511211d (1-32)mmmGVp VpVrr V0Gln / (1-33)RTp p1.5 Kelvin公式公式(gngsh)第44頁/共108頁第四十五頁，共108頁。461VGG 022ln (1-35)mVPMRTPrr1.5 Kelvin公式公式(gngsh)第45頁/共108頁第四十六頁，共108頁。472( )lnslsMC rCRTr1.5 K

19、elvin公式公式(gngsh)第46頁/共108頁第四十七頁，共108頁。481.6 二元體系二元體系(tx)的表面張力的表面張力第47頁/共108頁第四十八頁，共108頁。49表面張力隨溶質(zhì)濃度增表面張力隨溶質(zhì)濃度增加成直線加成直線(zhxin)關(guān)系關(guān)系增加增加.一般強(qiáng)電解質(zhì)的水溶液一般強(qiáng)電解質(zhì)的水溶液，如，如Na2SO4，KOH，NH4Cl，KNO3等無機(jī)鹽等無機(jī)鹽以及蔗糖，甘露醇等多以及蔗糖，甘露醇等多羥基有機(jī)物具有類似的羥基有機(jī)物具有類似的圖形。圖形。1.1.第一類物質(zhì)第一類物質(zhì)(wzh)(wzh)Vanderwalls力由色散力、誘導(dǎo)力、偶極力、氫鍵等分量組成(z chn)，其中色

20、散力是分子鍵的非極性相互作用引起的，誘導(dǎo)力、偶極力、氫鍵等都與分子間的極性相互作用有關(guān)1.6 二元體系的表面張力二元體系的表面張力第48頁/共108頁第四十九頁，共108頁。50力與烴鏈長度力與烴鏈長度(chngd)(chngd)有有關(guān)，碳?xì)滏溤疥P(guān)，碳?xì)滏溤介L，其降低表長，其降低表面張力能力越面張力能力越強(qiáng)。強(qiáng)。2.2.第二類物質(zhì)第二類物質(zhì)(wzh)(wzh)脂肪酸水溶液的脂肪酸水溶液的-C關(guān)系關(guān)系(gun x) 1.6 二元體系的表面張力二元體系的表面張力第49頁/共108頁第五十頁，共108頁。51Traube規(guī)則：在同系物中，每增加一個(gè)亞甲基 -CH2-, 值增大3倍欲使表面張力(bio

21、minzhngl)降低，或減少濃度，或增加亞甲基數(shù)。C01.6 二元體系二元體系(tx)的表面張力的表面張力第50頁/共108頁第五十一頁，共108頁。5200ln( /1) (2-44)bc a1.6 二元體系二元體系(tx)的表面張力的表面張力第51頁/共108頁第五十二頁，共108頁。53cab0回到回到Traube公式公式(gngsh)1.6 二元體系二元體系(tx)的表面張力的表面張力第52頁/共108頁第五十三頁，共108頁。541.6 二元體系二元體系(tx)的表面張力的表面張力第53頁/共108頁第五十四頁，共108頁。553.3.第三類物質(zhì)第三類物質(zhì)(wzh)(wzh)十二十

22、二(sh r)烷基硫酸鈉的烷基硫酸鈉的-c圖圖 1.6 二元體系的表面張力二元體系的表面張力第54頁/共108頁第五十五頁，共108頁。56112 (1-40)2ln22cccRTRTTT 1.7 Gibbs吸附吸附(xf)等溫式等溫式第55頁/共108頁第五十六頁，共108頁。571.7 Gibbs吸附吸附(xf)等溫式等溫式第56頁/共108頁第五十七頁，共108頁。581.7 Gibbs吸附吸附(xf)等溫式等溫式第57頁/共108頁第五十八頁，共108頁。59（1）當(dāng)濃度(nngd)很小時(shí)2和C2呈直線關(guān)系（2）當(dāng)濃度增加時(shí)成曲線關(guān)系（3）當(dāng)濃度足夠大時(shí)，出現(xiàn)表面超量的極限值，即吸附(

23、xf)量不再增加，吸附(xf)已達(dá)到飽和。1.7 Gibbs吸附等溫式吸附等溫式第58頁/共108頁第五十九頁，共108頁。601.7 Gibbs吸附吸附(xf)等溫式等溫式v由于表面活性物質(zhì)在表面層的濃由于表面活性物質(zhì)在表面層的濃度度(nngd)比內(nèi)部的濃度比內(nèi)部的濃度(nngd)大得多，因此大得多，因此可看作是可看作是單位表面的吸附量，由此還可計(jì)算單位表面的吸附量，由此還可計(jì)算緊密排列時(shí)每個(gè)分子占據(jù)的截面積緊密排列時(shí)每個(gè)分子占據(jù)的截面積。 第59頁/共108頁第六十頁，共108頁。61（1）=0，完全潤濕(rn sh)，液體在固 體表面鋪展。（2）090， 液體(yt)可潤濕固體，且越小，

24、潤濕越好。（3）90180, 液體不潤濕固體。（4）=180，完全不潤濕，液體在固體表面凝成小球。1.8 潤濕現(xiàn)象潤濕現(xiàn)象 （液固表面）（液固表面）第60頁/共108頁第六十一頁，共108頁。62cos (5-1)SGSLLG1.8 潤濕潤濕(rn sh)現(xiàn)象現(xiàn)象 （液固表面）（液固表面）注：推導(dǎo)中，忽略了重力的影響，也未考慮注：推導(dǎo)中，忽略了重力的影響，也未考慮(kol)LG的垂直分力的垂直分力 第61頁/共108頁第六十二頁，共108頁。631.8 潤濕現(xiàn)象潤濕現(xiàn)象(xinxing) （液固表面）（液固表面）在這一過程中，外界所做的在這一過程中，外界所做的功功 Wa為為:Wa是將結(jié)合在一起

25、的兩相是將結(jié)合在一起的兩相分離成獨(dú)立分離成獨(dú)立(dl)的兩相外的兩相外界所做的功，稱作粘附功。界所做的功，稱作粘附功。第62頁/共108頁第六十三頁，共108頁。641.8 潤濕潤濕(rn sh)現(xiàn)象現(xiàn)象 （液固表面）（液固表面）若將均相物質(zhì)若將均相物質(zhì)(wzh)(wzh)分離成分離成兩部分，產(chǎn)生兩個(gè)新界面，則兩部分，產(chǎn)生兩個(gè)新界面，則前式中，前式中，=，=0=0。則：。則：Wc稱作內(nèi)聚功或內(nèi)聚能，稱作內(nèi)聚功或內(nèi)聚能，物體的內(nèi)聚能越大，將其分物體的內(nèi)聚能越大，將其分離產(chǎn)生新表面所需的功也越離產(chǎn)生新表面所需的功也越大。大。第63頁/共108頁第六十四頁，共108頁。651.8 潤濕潤濕(rn s

26、h)現(xiàn)象現(xiàn)象 （液固表面）（液固表面）第64頁/共108頁第六十五頁，共108頁。66上式稱為上式稱為Young-DupreYoung-Dupre方程，它將固方程，它將固- -液之間的粘附功與接觸角聯(lián)系液之間的粘附功與接觸角聯(lián)系(linx)(linx)起來。起來。 1.8 潤濕現(xiàn)象潤濕現(xiàn)象(xinxing) （液固表面）（液固表面）第65頁/共108頁第六十六頁，共108頁。671.8 潤濕現(xiàn)象潤濕現(xiàn)象(xinxing) （液固表面）（液固表面）第66頁/共108頁第六十七頁，共108頁。681.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第67頁/共108頁第六十八頁，共108頁。691.8 接觸角

27、的測試方法接觸角的測試方法第68頁/共108頁第六十九頁，共108頁。70儀器結(jié)構(gòu)儀器結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)主要由光源、工作臺、底座、放主要由光源、工作臺、底座、放大鏡、滴液器等部分組成大鏡、滴液器等部分組成 1.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第69頁/共108頁第七十頁，共108頁。71將表面光滑、均勻的固體薄片垂直將表面光滑、均勻的固體薄片垂直插入液體中，如果液體能夠潤濕插入液體中，如果液體能夠潤濕(rn sh)(rn sh)此固體，則將沿薄片平此固體，則將沿薄片平面上升。升高值面上升。升高值 h h 與接觸角與接觸角 之之間的關(guān)系為間的關(guān)系為: :2LGghsin =1- 2

28、1.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第70頁/共108頁第七十一頁，共108頁。721.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第71頁/共108頁第七十二頁，共108頁。731.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第72頁/共108頁第七十三頁，共108頁。741.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第73頁/共108頁第七十四頁，共108頁。75界面(jimin)的接觸角L1/L2。1.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第74頁/共108頁第七十五頁，共108頁。761.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第75頁/共108頁第七十六頁，共108頁。77以一束以一束(y sh)纖纖維代替

29、一根纖維維代替一根纖維在塑料管中充填一束纖維在塑料管中充填一束纖維，充填率，充填率=0.470.53。使。使纖維束與液面接觸，因毛纖維束與液面接觸，因毛細(xì)現(xiàn)象，液體沿著纖維間細(xì)現(xiàn)象，液體沿著纖維間空隙空隙(kngx)上升，用電子上升，用電子天平測出增重量天平測出增重量m隨浸潤隨浸潤時(shí)間變化時(shí)間變化 1.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第76頁/共108頁第七十七頁，共108頁。781.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第77頁/共108頁第七十八頁，共108頁。79322cosllfplWmtHW A1.8 接觸角的測試方法接觸角的測試方法第78頁/共108頁第七十九頁，共108頁。80

30、接枝改性丙綸接枝改性丙綸(bngln)的接的接觸角觸角第79頁/共108頁第八十頁，共108頁。81在理想光滑、組成在理想光滑、組成(z chn)均勻的表面上的平衡接觸角就是均勻的表面上的平衡接觸角就是Young氏角氏角。許多實(shí)際表面都是粗糙的或是不均勻的，液滴可以處在穩(wěn)定平衡態(tài)（。許多實(shí)際表面都是粗糙的或是不均勻的，液滴可以處在穩(wěn)定平衡態(tài)（即最低能量態(tài)），也可處于亞穩(wěn)平衡態(tài)，即出現(xiàn)接觸角的滯后現(xiàn)象。即最低能量態(tài)），也可處于亞穩(wěn)平衡態(tài)，即出現(xiàn)接觸角的滯后現(xiàn)象。 1.9 接觸角的滯后接觸角的滯后(zh hu)現(xiàn)象現(xiàn)象第80頁/共108頁第八十一頁，共108頁。821.9 接觸角的滯后接觸角的滯后

31、(zh hu)現(xiàn)象現(xiàn)象前進(jìn)角往往反映表面能較低的區(qū)域，或反映與液體前進(jìn)角往往反映表面能較低的區(qū)域，或反映與液體親和力弱的那部分固體表面的性質(zhì)，而后退角往往親和力弱的那部分固體表面的性質(zhì)，而后退角往往反映表面能較高的區(qū)域，或反映與液體親和力強(qiáng)的反映表面能較高的區(qū)域，或反映與液體親和力強(qiáng)的那部分固體表面的性質(zhì)。那部分固體表面的性質(zhì)。第81頁/共108頁第八十二頁，共108頁。832.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象 固體表面具有吸附其他固體表面具有吸附其他(qt)(qt)物質(zhì)的能物質(zhì)的能力。力。 如果被吸附物質(zhì)深入到固體體相中，則如果被吸附物質(zhì)深入到固體體相中，則 稱為吸收（稱為吸

32、收（absorptionabsorption）。）。 根據(jù)吸附力的本質(zhì)，可將固體表面的吸根據(jù)吸附力的本質(zhì)，可將固體表面的吸附作用區(qū)分物理吸附和化學(xué)吸附。（附作用區(qū)分物理吸附和化學(xué)吸附。（adsorptionadsorption）第82頁/共108頁第八十三頁，共108頁。842.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第83頁/共108頁第八十四頁，共108頁。852.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第84頁/共108頁第八十五頁，共108頁。862.0 固體表面固體表面(biomin)的吸附現(xiàn)象的吸附現(xiàn)象第85頁/共108頁第八十六頁，共108頁。872.0 固體固體

33、(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第86頁/共108頁第八十七頁，共108頁。882.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第87頁/共108頁第八十八頁，共108頁。892.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第88頁/共108頁第八十九頁，共108頁。902.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象第89頁/共108頁第九十頁，共108頁。91121k p= k +k p2.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象第90頁/共108頁第九十一頁，共108頁。92bp= (1-66)1+bp1）當(dāng)壓力足夠低時(shí)，）當(dāng)壓力足夠低時(shí)，bp1,則則1，即，即與

34、與p無關(guān)；無關(guān)；3）當(dāng)壓力適中，）當(dāng)壓力適中，用式（用式（1-66）表示。（或）表示。（或Pm,m介于介于01之間之間Langmuir Langmuir 等溫式等溫式2.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象第91頁/共108頁第九十二頁，共108頁。932.0 固體表面固體表面(biomin)的吸附現(xiàn)象的吸附現(xiàn)象第92頁/共108頁第九十三頁，共108頁。94Vbp= 1+b p satVp1 (1-67)VsatsatpV bV2.0 固體表面固體表面(biomin)的吸附現(xiàn)象的吸附現(xiàn)象第93頁/共108頁第九十四頁，共108頁。95（1 1）假設(shè)）假設(shè)(jish)(jish)吸

35、附是單分子層與事吸附是單分子層與事實(shí)不符。實(shí)不符。（2 2）假設(shè)固體）假設(shè)固體(gt)(gt)表面是均勻的也不符合實(shí)際。表面是均勻的也不符合實(shí)際。（3 3）在覆蓋度）在覆蓋度較大時(shí)，較大時(shí)，LangmuirLangmuir吸附吸附(xf)(xf)等溫式不適用。等溫式不適用。對對LangmuirLangmuir吸附理論的評價(jià)：吸附理論的評價(jià)：貢獻(xiàn)：貢獻(xiàn)：存在的缺點(diǎn)：存在的缺點(diǎn)：LangmuirLangmuir吸附等溫式是一個(gè)理想的吸附公式，它在吸附吸附等溫式是一個(gè)理想的吸附公式，它在吸附理論中所起的作用類似于氣體運(yùn)動論中的理想氣體狀態(tài)理論中所起的作用類似于氣體運(yùn)動論中的理想氣體狀態(tài)方程。方程。2

36、.0 固體表面的吸附現(xiàn)象固體表面的吸附現(xiàn)象第94頁/共108頁第九十五頁，共108頁。96多分子層吸附多分子層吸附(xf)；各層動態(tài)平衡；各層動態(tài)平衡；第一層吸附第一層吸附(xf)是固體表面與氣體分子之間的相互作用，是固體表面與氣體分子之間的相互作用，其吸附其吸附(xf)熱為。第二層以上的吸附熱為。第二層以上的吸附(xf)都是吸附都是吸附(xf)質(zhì)分子之間的相互作用，吸附質(zhì)分子之間的相互作用，吸附(xf)熱接近被吸附熱接近被吸附(xf)分子的凝聚熱。分子的凝聚熱。2.0 固體表面固體表面(biomin)的吸附現(xiàn)象的吸附現(xiàn)象第95頁/共108頁第九十六頁，共108頁。970011()satsat

37、PCPV PPV CV C P(1)(1)satVCxVxCxx2.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象或或第96頁/共108頁第九十七頁，共108頁。981111111nnnnxnxVCxVsatxCxCx吸附層數(shù)吸附層數(shù)n=, 上式成為上式成為(chngwi)二常數(shù)式；二常數(shù)式；吸附層數(shù)吸附層數(shù)n=1,上式轉(zhuǎn)化為上式轉(zhuǎn)化為Langmuir式式2.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象第97頁/共108頁第九十八頁，共108頁。992.0 固體表面的吸附固體表面的吸附(xf)現(xiàn)象現(xiàn)象BET方程可對各類吸附等溫線作出解釋：方程可對各類吸附等溫線作出解釋：第一類：第一類：n

38、1，即為，即為Langmuir型；型； -195下下N2在活性炭上的吸附在活性炭上的吸附第二類：吸附熱遠(yuǎn)大于氣體凝聚熱，第二類：吸附熱遠(yuǎn)大于氣體凝聚熱，c1,曲線起始曲線起始(q sh)段上凸，后半段迅速段上凸，后半段迅速上升，發(fā)生毛細(xì)管凝聚作用；上升，發(fā)生毛細(xì)管凝聚作用； -195時(shí)時(shí)N2在硅膠上或鐵催化劑上的在硅膠上或鐵催化劑上的吸附吸附第三類：第三類： 吸附熱遠(yuǎn)小于氣體凝聚熱，吸附熱遠(yuǎn)小于氣體凝聚熱， c1，曲線起始，曲線起始(q sh)段上凹；段上凹； 79時(shí)時(shí)Br2在硅膠上的吸附在硅膠上的吸附第四類與第二類，第五類與第三類對照，情況類似，只是缺乏某一孔徑以上的孔第四類與第二類，第五類與第三類對照，情況類似，只是缺乏某一孔徑以上的孔，高壓下吸附飽和。，高壓下吸附飽和。 50下下C6H6在氧化鐵凝膠上的吸附屬于在氧化鐵凝膠上的吸附屬于型，型，100時(shí)水汽在活性炭上的吸附屬于時(shí)水汽在活性炭上的吸附屬于型。型。 第98頁/共108頁第九十九頁，共108頁。1002.0 固體固體(gt)表面的吸附現(xiàn)象表面的吸附現(xiàn)象BETBET方程的偏差與適用范圍：方程的偏差與適用范圍：偏差：偏差： 低壓下，所得吸附量偏低；