第15章 界面現(xiàn)象

1、擴展篇擴展篇 擴展篇將前面幾篇總結(jié)的知識擴展篇將前面幾篇總結(jié)的知識,擴展并應(yīng)用擴展并應(yīng)用于界面現(xiàn)象、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)反應(yīng)以及膠于界面現(xiàn)象、電解質(zhì)溶液、電化學(xué)反應(yīng)以及膠體系統(tǒng)，綜合討論這些系統(tǒng)的相平衡、化學(xué)平體系統(tǒng)，綜合討論這些系統(tǒng)的相平衡、化學(xué)平衡、傳遞速率和反應(yīng)速率的規(guī)律。衡、傳遞速率和反應(yīng)速率的規(guī)律。返回首頁III. 界面速率過程界面速率過程15.12 動態(tài)界面張力動態(tài)界面張力15.13 表面膜中的化學(xué)反應(yīng)表面膜中的化學(xué)反應(yīng)15.14 多相催化作用多相催化作用15.15 多相催化動力學(xué)多相催化動力學(xué)多相系統(tǒng)的各多相系統(tǒng)的各相之間存在著界面。相之間存在著界面。兩相之間兩相之間存在一個厚度為

2、納存在一個厚度為納米級的界面層。米級的界面層。常將界面層（區(qū)別于常將界面層（區(qū)別于體相體相）單獨處理為一）單獨處理為一個相個相界面相。界面相。描述體相的狀態(tài)函數(shù)描述體相的狀態(tài)函數(shù)T,p,V和和ni(i=1K) T,p和和xi（bi，ci） 描述界面相的狀態(tài)函數(shù)描述界面相的狀態(tài)函數(shù)T, ，As和和 (i=1K) T, 和和)( in)( i返回首頁與界面有關(guān)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象的總稱。與界面有關(guān)的各種物理和化學(xué)現(xiàn)象的總稱。界面熱力學(xué)。界面熱力學(xué)。 界面動力學(xué)和吸附動力學(xué)。界面動力學(xué)和吸附動力學(xué)。 表面層的結(jié)構(gòu)和分子形態(tài)。表面層的結(jié)構(gòu)和分子形態(tài)。吸附吸附 分離；如用活性炭脫除有機物等。分離；如用活

3、性炭脫除有機物等。多相催化多相催化 在氣相或液相中使用固體催化劑加速反應(yīng)。在氣相或液相中使用固體催化劑加速反應(yīng)。表面膜表面膜 雙層膜或囊泡，雙層膜或囊泡，LB膜、單分子膜。膜、單分子膜。新相生成新相生成 晶核生成、晶體生長與亞穩(wěn)現(xiàn)象。晶核生成、晶體生長與亞穩(wěn)現(xiàn)象。泡沫和乳狀液泡沫和乳狀液 發(fā)泡與消泡。發(fā)泡與消泡。摩擦與潤滑摩擦與潤滑去垢去垢 洗滌劑的選用。洗滌劑的選用。選礦選礦 浮選。浮選。返回首頁 能顯著地降低界面張力和改變界面狀態(tài)的物質(zhì)。能顯著地降低界面張力和改變界面狀態(tài)的物質(zhì)。 分子中同時含有親水的極性基團和憎水的非極性分子中同時含有親水的極性基團和憎水的非極性碳鏈或環(huán)，通常存在于兩相界

4、面上。碳鏈或環(huán)，通常存在于兩相界面上。 分子通過聚集、定向排列、自組裝形成一定的有分子通過聚集、定向排列、自組裝形成一定的有序聚集體。序聚集體。CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CH2CO-ONa+親水頭基親水頭基憎水尾鏈憎水尾鏈反離子反離子 表面活性劑分子結(jié)構(gòu)表面活性劑分子結(jié)構(gòu)與聚集體結(jié)構(gòu)關(guān)系與聚集體結(jié)構(gòu)關(guān)系排列參數(shù)排列參數(shù)g = V/a0lV: 憎水尾鏈和共溶劑所占有憎水尾鏈和共溶劑所占有的體積的體積 ，a0 : 親水頭基的截面面積，親水頭基的截面面積，l : 憎水尾鏈憎水尾鏈CH基的長度?；拈L度。其中其中213131 12111 Va0l返回首頁表面活性

5、劑分子在達到表面活性劑分子在達到臨界膠束濃度后可自發(fā)臨界膠束濃度后可自發(fā)地形成棒狀膠束或者反地形成棒狀膠束或者反膠束。這些各向異性的膠束。這些各向異性的結(jié)構(gòu)作為軟模板可合成結(jié)構(gòu)作為軟模板可合成納米線。如納米金、納納米線。如納米金、納米銀。米銀。表面活性劑單體表面活性劑單體表面活性劑膠束表面活性劑膠束金屬離子定金屬離子定向還原生長向還原生長納米金屬線納米金屬線聚集聚集加入加入金屬金屬離子離子除去除去表面表面活性活性劑劑 a 以偶聯(lián)以偶聯(lián)表面活表面活性劑為性劑為模板制模板制備的銀備的銀納米線納米線膠體化學(xué)制備納米材料膠體化學(xué)制備納米材料界面層中的張力界面層中的張力 界面界面可看作一張繃緊的彈性可看

6、作一張繃緊的彈性薄膜，其中存在著使薄薄膜，其中存在著使薄膜面積減小的收縮張力。膜面積減小的收縮張力。它在界面中處處存在，它在界面中處處存在，在邊緣處則可以明確表在邊緣處則可以明確表示。示。 返回首頁界面中的張力界面中的張力界面張力與界面功界面張力與界面功界面中單位長度的收縮張力界面中單位長度的收縮張力(單位為單位為Nm-1或或Jm-2)；它沿界面的切線方向作用于邊緣上，并垂直于；它沿界面的切線方向作用于邊緣上，并垂直于邊緣。邊緣。返回首頁lf 2 sRd -dAW sRdd2ddAxlxfW t / H2O C6H5NO2 C6H6 CH3COOH CCl4 C2H5OH 0 0.07564

7、0.0464 0.0316 0.0295 0.0292 0.0240 25 0.07197 0.0432 0.0282 0.0271 0.0261 0.0218 50 0.06791 0.0402 0.0250 0.0246 0.0231 0.0198 75 0.0635 0.0373 0.0219 0.0220 0.0202 第一相第一相 第二相第二相 / N m 1 第一相第一相 第二相第二相 / N m 1 正丁醇正丁醇 0.0018 水水 0.415 乙酸乙酯乙酸乙酯 0.0068 乙醇乙醇 0.389 苯甲醛苯甲醛 0.0155 正庚烷正庚烷 0.378 苯苯 0.0350 苯苯 0

8、.357 水水 正庚烷正庚烷 0.0502 汞汞 20時一些界面張力的數(shù)據(jù)時一些界面張力的數(shù)據(jù) 返回首頁 def 鋪展壓鋪展壓 返回首頁膜天平膜天平實際系統(tǒng)與吉布斯界面模型，實際系統(tǒng)與吉布斯界面模型，界面相為平面界面相為平面)(,)(,)( 實實際際實實際際界界面面層層iiiinnnn )()()(, iicVn實實際際實實際際 )()()(, iicVn實實際際實實際際 。(1)將界面層抽象為無厚度因而無體積的幾何面界面相將界面層抽象為無厚度因而無體積的幾何面界面相（ ），以符號），以符號 表示。表示。(2) 相和相和 相的強度性質(zhì)與實際系統(tǒng)中相的強度性質(zhì)與實際系統(tǒng)中 相和相和 相的強相的強

9、度性質(zhì)完全相同。度性質(zhì)完全相同。SS,)()( 實實際際VV ,)()( 實實際際VV )()( VVV 返回首頁實際系統(tǒng)與吉布斯界面模型，實際系統(tǒng)與吉布斯界面模型，界面相為平面界面相為平面(3)界面過剩量和單位界面過剩量界面過剩量和單位界面過剩量 )()(def)( iiiinnnn )()()()()()()()()( iiiiiiiccVVcncVcVn 界面過剩量界面過剩量 s)(defAni 單位單位molm-2單位界面過剩量單位界面過剩量 返回首頁界面過剩量的物理圖像界面過剩量的物理圖像 實際系統(tǒng)與吉布斯模型中不同高度處溶劑與溶質(zhì)的濃度實際系統(tǒng)與吉布斯模型中不同高度處溶劑與溶質(zhì)的濃

10、度返回首頁)()(def)( iiiinnnn （4）吉布斯單位界面過剩量）吉布斯單位界面過剩量 以溶劑以溶劑1為參照，定義為參照，定義溶質(zhì)溶質(zhì)i相對于溶劑相對于溶劑1的單位界面過剩量。的單位界面過剩量。 0)1(1 )0(1def)1( ii實際系統(tǒng)與吉布斯模型中不同高度處溶劑與溶質(zhì)的實際系統(tǒng)與吉布斯模型中不同高度處溶劑與溶質(zhì)的濃度濃度返回首頁定義定義(1)(1)(1)()()(11)()(1)(1)()()(1)()()( ccccVcnVcnccccnniiiiiii )(1)(1)()(1)1( cccciiii d de ef f定義定義(2) )0(1)1( iid de ef f

11、返回首頁吸附吸附 物質(zhì)在界面層中被富集或被排開物質(zhì)在界面層中被富集或被排開( (反富集反富集) )的的現(xiàn)象稱為吸附。現(xiàn)象稱為吸附。單位界面吸附量單位界面吸附量 即單位界面過剩量。即單位界面過剩量。 i 可稱為單位可稱為單位界面吸附量界面吸附量， 則稱為溶質(zhì)則稱為溶質(zhì)i的吉布斯單位界面吸的吉布斯單位界面吸附量。附量。)1(i正吸附作用正吸附作用 負吸附作用負吸附作用 0)1( i0)1( i)(ssdef0sVAmAA 半半徑徑r / m 分分散散后后液液滴滴數(shù)數(shù) 2smA )kgm(120sA 102 1 126103. 3101 103 103 126102. 3 104 106 12610

12、1. 310 105 109 126. 3102 106 1012 12610. 3103 107 1015 126102. 3104 108 1018 126103. 3105 109 1021 126104. 3106 球形水滴分散時球形水滴分散時As和和As0的變化的變化 返回首頁解：解：設(shè)水的密度設(shè)水的密度-33mkg1000. 1 ，已知水的表，已知水的表面張力面張力-1mN0720. 0 ， J106 .21J)101000. 1(0720. 013) (3) 4()3 4)(383213ssR rmrrmAAW 注：由于水的定壓比熱容注：由于水的定壓比熱容為為 4.179kJ K

13、 1 kg 1，所，所得之功相當(dāng)于升溫得之功相當(dāng)于升溫 5.17K。 返回首頁例例 25? 時時將將kg1水水分分散散為為半半徑徑 10-8m 的的液液滴滴，求求所所需需的的最最小小功功。 Co返回首頁 )()(2)(1s)()()()(, KnnnApTGG KiiinpTnAAGpVTSGi1)()(s,s)()()()()(dd ddd inpTAG,s)( 恒溫恒壓恒組成下恒溫恒壓恒組成下 ddRWG sRd -dAW 比界面吉氏函數(shù)比界面吉氏函數(shù)返回首頁 iiiiiiiiiiiinApVTSGnAVpTSAnApVSTHnAVpSTU ddddddddddddddddddddssss

14、 KiiinApVTS1)()(s)()()()(dddd0 XXXX 返回首頁項項均均消消失失和和，)()()()()( VppVVd dd d0 0 jjjjnpTnVTnpSnVSAGAAAHAU,s,s,s,s sRd -dAW 返回首頁 pTGTGTSGH )()()()()( pnpTATTAHHj ,s)(def返回首頁 d)ddd(0d)ddd(dd)ddd(ds,s,s,AnpVTSAnpVTSGAnVpTSAiiiiiiiii s,s,d)ddd(dd)ddd(dAnpVSTHAnVpSTUiiiiii 對于由兩個體相對于由兩個體相 和和 以及一個界面相以及一個界面相 所組

15、成的多相系統(tǒng)，可寫出：所組成的多相系統(tǒng)，可寫出： 返回首頁TTTT )()()( iiii )()()(0BBB pppp )()()( )(s)()()(d/d VAppp 平界面平界面彎曲界面彎曲界面0d)()(, iiin熱平衡條件熱平衡條件力平衡條件力平衡條件化學(xué)平衡條件化學(xué)平衡條件相平衡條件相平衡條件力平衡條件力平衡條件平衡判據(jù)平衡判據(jù)返回首頁 ssddddddddddAVpVpAVVAVpVpA )(d V VAppdds 0d,0, AWVT拉普拉斯方程拉普拉斯方程存在彎曲界面的系統(tǒng)存在彎曲界面的系統(tǒng) 返回首頁 VAppdds 21)g() l (11rrpp rVA2ddls

16、rpp 2)g() l ( rVA2dd) l (s rpp 2)g() l ( 返回首頁ghRghrghpp)(cos2)(20)(g)(l)(g)(l)(g)(l)(g)1(l)1 g)(2prpp 2g)(1l)(1 g)(2l)(2pp ghpp) l (l)(1l)(2 g)(2)g(g)(1pghp = 接觸角接觸角 ,(g)(l) ,0 ghRcos2(l) 2(l)ghR 返回首頁rp 22 例例 用用玻玻管管蘸蘸肥肥皂皂水水吹吹一一半半徑徑為為 1cm 的的氣氣泡泡，計計算算泡泡內(nèi)內(nèi)外外的的壓壓差差。 解解：空空氣氣中中的的氣氣泡泡由由薄薄膜膜構(gòu)構(gòu)成成，有有內(nèi)內(nèi)外外兩兩個個表

17、表面面，略略去去膜膜厚厚，可可認認為為兩兩表表面面曲曲率率半半徑徑相相同同，用用拉拉普普拉拉斯斯方方程程計計算算所所得得壓壓差差應(yīng)應(yīng)加加倍倍。肥肥皂皂水水的的 取取0.0400Nm 1。 0Pa.16=m1010.0400Nm422-2-1 rp 返回首頁 pT,)g( pT,) l ( )g(, pT ) l () l (,pT pT,)g( pT,) l ( )g(, pT ) l () l (,pT pTpTpTpT,) l (l) l ()g()g( (l) l (l)m)g()g(mddpppppVpV)g(g)m/ pRTV ppVppRT(l)(l)mln返回首頁rprppr 2

18、2(g)(l) rMrVprpVppRTrr 222ln(l)m(l)m rRTMppr 2ln rRTMppr 2ln 開爾文開爾文方程方程 pprr/2 返回首頁彎曲液面對液體飽和蒸氣壓彎曲液面對液體飽和蒸氣壓的影響，其實質(zhì)是液體壓力的影響，其實質(zhì)是液體壓力對液體飽和蒸氣壓的影響。對液體飽和蒸氣壓的影響。 總總prprpp /2/2lg r m 106 107 108 109 ppr 1.001 1.011 1.111 2.88 25時水滴的時水滴的 計算值計算值 ppr pprr/2 返回首頁開爾文方程也可用于計算微小晶體的飽和蒸氣壓開爾文方程也可用于計算微小晶體的飽和蒸氣壓。（1）過飽

19、和蒸氣）過飽和蒸氣 加入凝結(jié)核心。加入凝結(jié)核心。, ppr（2）過熱液體）過熱液體 加入氣化核心。加入氣化核心。 ,/2不能滿足不能滿足外外rppr （3）過冷液體）過冷液體 微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和 蒸氣壓，蒸氣壓，加入凝固核心。加入凝固核心。（4）過飽和溶液）過飽和溶液 微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和 蒸氣壓，蒸氣壓，加入凝固核心。加入凝固核心。 陳化陳化延長保溫時間使結(jié)晶粒子大小趨向均一的方法。延長保溫時間使結(jié)晶粒子大小趨向均一的方法。返回首頁例例 當(dāng)水滴半徑為當(dāng)水滴半徑為 10-8m 時，

20、 其時， 其 25? 飽和蒸氣壓的增飽和蒸氣壓的增加相當(dāng)于升高多少溫度所產(chǎn)生的效果。已知水的密加相當(dāng)于升高多少溫度所產(chǎn)生的效果。已知水的密度為度為 0.998103kgm-3，摩爾蒸發(fā)焓為，摩爾蒸發(fā)焓為 44.01kJmol-1。 返回首頁界面相的界面相的G- -D方程方程 iiinATS)()(s)()(ddd0 iiinA)()(sdd0 T s)(Anii 單位界面單位界面(過剩量過剩量)吸附量吸附量吉布斯模型吉布斯模型單位界面單位界面( (過剩量過剩量) )吸附量吸附量0 )1(1)1( i 1)1(ddiii 吉布斯等溫方程吉布斯等溫方程返回首頁 1)1(ddiii 二元系二元系2)

21、1(22211dddd T 2)1(2 TccTcaRTaaRT 2,2,2,)1(2ln1 TcRTc 22)1(2 對對于于稀溶液，稀溶液，12, c ， 2,2,2lnccaRT ccacc2,22, 返回首頁 1kgg/ 水水c)mg10/(-212)1(2 實驗實驗)mg10/(-212)1(2 計計算算s1212)1(2Annnn 返回首頁正吸附正吸附 02 Tc TcRTc 22)1(2 0)1(2 負吸附負吸附 02 Tc 0)1(2 恒溫下水溶液表面張力恒溫下水溶液表面張力 與濃度與濃度c2的關(guān)系的關(guān)系NaCl、Na2SO4、KOH、NH4Cl、KNO3等無機等無機鹽類，以及

22、蔗糖、甘露鹽類，以及蔗糖、甘露醇等多羥基有機物。醇等多羥基有機物。醇、醛、酮、羧酸、酯等有機物醇、醛、酮、羧酸、酯等有機物表面活性物質(zhì)表面活性物質(zhì)。返回首頁肥皂、肥皂、8碳以上直鏈有機碳以上直鏈有機酸的堿金屬鹽、高碳直鏈酸的堿金屬鹽、高碳直鏈烷基硫酸鹽和苯磺酸鹽等烷基硫酸鹽和苯磺酸鹽等表面活性劑表面活性劑。正吸附正吸附 02 Tc 0)1(2 恒溫下水溶液表面張力恒溫下水溶液表面張力 與濃度與濃度c2的關(guān)系的關(guān)系返回首頁丁酸水溶液和丁酸水溶液和NaCl水溶水溶液的液的吸附等溫線吸附等溫線丁酸水溶液和丁酸水溶液和NaCl水溶液水溶液的氣液界面張力隨液相組的氣液界面張力隨液相組成的變化成的變化返回

23、首頁例例 1 在在稀稀溶溶液液范范圍圍內(nèi)內(nèi)，氣氣液液界界(表表)面面張張力力與與體體相相濃濃度度間間一一般般存存在在如如下下的的線線性性關(guān)關(guān)系系：2bc ，試試導(dǎo)導(dǎo)出出單單位位界界面面吸吸附附量量隨隨濃濃度度的的變變化化。 解解： bcT 2 RTbcRTccT222)1(2/ 在在稀稀溶溶液液范范圍圍內(nèi)內(nèi))1(2與與2c成成正正比比關(guān)關(guān)系系。 返回首頁例例 2 在濃度較大時，下列經(jīng)驗方程能較好地表示在濃度較大時，下列經(jīng)驗方程能較好地表示溶溶液 的 氣 液 界液 的 氣 液 界 ( 表表 ) 面 張 力 與 濃 度 的 關(guān) 系 ：面 張 力 與 濃 度 的 關(guān) 系 ：2lncBA ，A、B 為

24、常數(shù)。試導(dǎo)出吸附為常數(shù)。試導(dǎo)出吸附與溫與溫度濃度的關(guān)系式度濃度的關(guān)系式。 解：解： 22cBc RTBRTcBc 22)1(2/ )1(2趨于極限值而與趨于極限值而與2c無關(guān)。無關(guān)。 返回首頁。附附丁丁酸酸的的吸吸附附量量時時溶溶液液表表面面吸吸丁丁酸酸平平衡衡濃濃度度為為。求求算算和和的的表表面面張張力力分分別別等等于于丁丁酸酸溶溶液液和和）（123-1-3-3dm187mol. 1m1mN.391 .57dm25mol. 2dmC,0.125mol15 2-62-1212)1(2mmol1020. 4mmol125. 025. 20571. 00391. 015.2883145. 8187

25、. 1dd ccRTccRTc 課堂練習(xí)課堂練習(xí)返回首頁鋪展?jié)櫇耩じ綕櫇癫粷櫇皲佌共讳佌菇穹祷厥醉?固固氣氣液液氣氣固固液液,s AG s,def/ AG 固固氣氣液液氣氣固固液液 鋪展?jié)櫇襁^程鋪展?jié)櫇襁^程 返回首頁 液液氣氣固固液液固固氣氣液液氣氣,2 固固液液固固氣氣液液氣氣,a W液液氣氣,c2 WcaWW 黏附功黏附功 結(jié)合功結(jié)合功 返回首頁 cos,液液氣氣固固液液固固氣氣 液液氣氣固固液液固固氣氣,=cos 0cos 90 黏附潤濕黏附潤濕0cos 90 不潤濕不潤濕與與 之間的夾角。之間的夾角。 液液氣氣, 固固液液, 返回首頁 cos1,a 液液氣氣W 1cos, 液液氣氣0

26、 返回首頁毛細管上升下降法毛細管上升下降法)cos2(l)( ghR 最大泡壓法最大泡壓法rp/2 返回首頁滴重法滴重法吊板法吊板法 吊環(huán)法吊環(huán)法 rmg2 返回首頁 gl41 p r31c32c/TRTp 等張比容法等張比容法 對應(yīng)狀態(tài)方法對應(yīng)狀態(tài)方法 布特勒方程布特勒方程 iiiiiiAxRTxRTs)()()()(lnln)()()()(sln iiiiiixxART 或或返回首頁 15. 15 . 0222121 jjnVTnVTAZkTAA,s,sln 統(tǒng)計力學(xué)方法統(tǒng)計力學(xué)方法 正正則則配配分分函函數(shù)數(shù) kTEiiZZkTA/-eln計算機分子模擬計算機分子模擬 返回首頁親油基親油基

27、親水基親水基表面活性劑表面活性劑添加少量即能顯著降低水氣界面和水添加少量即能顯著降低水氣界面和水油界面的界面張力的表面活性物質(zhì)。油界面的界面張力的表面活性物質(zhì)。CH3CH2CH2CH2CH2 COO- Na+親水基親水基親油基親油基返回首頁陽離子陽離子陰離子陰離子兩兩 性性非離子非離子在水溶液中在水溶液中親水基團為親水基團為陰離子，主陰離子，主要有：羧酸要有：羧酸鹽，硫酸酯鹽，硫酸酯鹽，磺酸鹽鹽，磺酸鹽磷酸酯鹽、磷酸酯鹽、脂肪酰脂肪酰- -肽縮肽縮合物等。合物等。在水溶液中在水溶液中親水基團為親水基團為陽離子，主陽離子，主要為胺系表要為胺系表面活性劑。面活性劑。在水溶液中在水溶液中親水基團既親

28、水基團既有陽離子，有陽離子，主要為銨鹽主要為銨鹽和季銨鹽又和季銨鹽又有陰離子，有陰離子，如羧酸鹽，如羧酸鹽，硫酸酯鹽，硫酸酯鹽，磺酸鹽等?；撬猁}等。在水溶液中在水溶液中不電離，主不電離，主要由聚環(huán)氧要由聚環(huán)氧烷基構(gòu)成，烷基構(gòu)成，還有一部分還有一部分多醇為基礎(chǔ)多醇為基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。表面活性劑分類返回首頁膠束和界面單分子膜膠束和界面單分子膜臨界膠束濃度臨界膠束濃度表面表面活性劑形成球狀膠束活性劑形成球狀膠束的最低濃度。的最低濃度。增溶作用增溶作用返回首頁cmc表面張力表面張力滲透壓滲透壓溶溶液液特特性性濃度濃度摩爾電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率返回首頁72737475767778親液性固體親液性固體能被液體潤濕

29、的固體。能被液體潤濕的固體。憎液性固體憎液性固體不能被液體潤濕的固體。不能被液體潤濕的固體。返回首頁 固固氣氣液液氣氣固固液液,s AG s,def/ AG 固固氣氣液液氣氣固固液液 鋪展?jié)櫇襁^程鋪展?jié)櫇襁^程 返回首頁（1） -As關(guān)系關(guān)系- *膜天平示意圖膜天平示意圖返回首頁 def 各種類型的各種類型的-As關(guān)系關(guān)系十五碳脂肪酸的十五碳脂肪酸的-As關(guān)系關(guān)系固態(tài)膜固態(tài)膜 凝聚液態(tài)膜凝聚液態(tài)膜 膨脹液態(tài)膜膨脹液態(tài)膜 氣態(tài)膜氣態(tài)膜 單分子膜的狀態(tài)方程單分子膜的狀態(tài)方程 RTbAAaRTA sm2smsm, 返回首頁（2）LB膜膜（3）雙層膜和囊泡雙層膜和囊泡返回首頁尺度尺度/（4）膜的表面結(jié)構(gòu)

30、）膜的表面結(jié)構(gòu) 18-Ar-18,2Br-1的的LB膜膜的的AFM圖象圖象對應(yīng)于圖左中直線的高度分布，對應(yīng)于圖左中直線的高度分布，尺度是尺度是nm返回首頁熱力學(xué)第一、二定律熱力學(xué)第一、二定律考慮界面影響的熱力學(xué)基本方程考慮界面影響的熱力學(xué)基本方程界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象對蒸汽壓對蒸汽壓的影響的影響吸吸 附附潤濕與潤濕與鋪展鋪展0),( cTf, 吸附平衡計算吸附平衡計算吸附模型吸附模型熱力學(xué)第一、二定律熱力學(xué)第一、二定律考慮界面影響的熱力學(xué)基本方程考慮界面影響的熱力學(xué)基本方程界面現(xiàn)象界面現(xiàn)象對蒸汽壓對蒸汽壓的影響的影響吸吸 附附潤濕與潤濕與鋪展鋪展0),( cTf, 吸附平衡計算吸附平衡計算吸附模型吸

31、附模型返回首頁s)(/ Anii mnii/)( s/STP,AiVi miVi/STP, 吸附劑吸附劑 具有吸附作用的固體物質(zhì)具有吸附作用的固體物質(zhì)吸附質(zhì)吸附質(zhì) 被吸附的物質(zhì)被吸附的物質(zhì))gl,(1)gl,(212)1(2/cc 返回首頁)(1)(1)()(1)1( cccciiii d de ef f 1ii要小心區(qū)別要小心區(qū)別 與與 。)()(2122x )gl,(1)gl,(212)1(2/cc /def 覆蓋率覆蓋率返回首頁)(pT, p T pT 氨在炭上的吸附等溫線氨在炭上的吸附等溫線氨在炭上的吸附等量線氨在炭上的吸附等量線氨在炭上的吸附等壓線氨在炭上的吸附等壓線返回首頁)(bT

32、, 氣固氣固 液固液固氨在炭上的吸附等溫線氨在炭上的吸附等溫線吸附等溫線吸附等溫線氨在炭上的吸附等壓線氨在炭上的吸附等壓線吸附等壓線吸附等壓線)(pT, p T 返回首頁pT 氨在炭上的吸附等量線氨在炭上的吸附等量線吸附等量線吸附等量線返回首頁pT 立體圖立體圖五種類型的吸附等溫線五種類型的吸附等溫線IIIIIIIVV返回首頁Kr在在NaBr上的吸附等溫線上的吸附等溫線返回首頁25,43.3kPa下乙烷下乙烷-丙烷丙烷在炭黑上吸附時界面層組成在炭黑上吸附時界面層組成與各物質(zhì)吸附量的關(guān)系與各物質(zhì)吸附量的關(guān)系25下乙烷下乙烷-丙烷丙烷混合物在炭黑上混合物在炭黑上的吸附等溫線的吸附等溫線 返回首頁)

33、(1x吸附作用通常是放熱的吸附作用通常是放熱的,吸附熱的絕對值隨吸附吸附熱的絕對值隨吸附量增大而減小。量增大而減小。adsHm用克用克-克方程計算?？朔匠逃嬎?。脫附曲線與吸附曲線不重合脫附曲線與吸附曲線不重合的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。He在在TiO2表面的吸附焓表面的吸附焓N2在硅鋁裂化催化劑上的在硅鋁裂化催化劑上的吸附與脫附吸附與脫附返回首頁 返回首頁CO在鉑上的吸附等壓線在鉑上的吸附等壓線 返回首頁變溫吸附和變壓吸附變溫吸附和變壓吸附 返回首頁 (a)容量法容量法 (b)重量法測定氣體或蒸氣吸附的裝置簡圖重量法測定氣體或蒸氣吸附的裝置簡圖 返回首頁(1) 弗羅因德利希經(jīng)驗式弗羅因德利希經(jīng)驗式lkp1

34、 lglg=lg1plk (2) 蘭繆爾吸附等溫式蘭繆爾吸附等溫式bpbp 1 pbp1返回首頁適用于中等覆蓋度范圍的化學(xué)吸附和物理吸附。適用于中等覆蓋度范圍的化學(xué)吸附和物理吸附。適用于化學(xué)吸附，較低壓力下的物理吸附。適用于化學(xué)吸附，較低壓力下的物理吸附。返回首頁A返回首頁A固體表面力場不飽和，可吸附氣體分子或溶質(zhì)分子；固體表面力場不飽和，可吸附氣體分子或溶質(zhì)分子；吸附層是單分子層；吸附層是單分子層；固體表面是均勻的；固體表面是均勻的；吸附的分子間無相互作用。吸附的分子間無相互作用。1122)1 (kpk12單單分分子子層層飽飽和和吸吸附附量量吸吸附附系系數(shù)數(shù) bpbpkkbbpbppkkpk

35、1112212 返回首頁 pbp1(4) BET吸附等溫式吸附等溫式)1(1)( ppcpppc ppcccppp11)(3) 弗魯姆金弗魯姆金-斯魯金吸附等溫式斯魯金吸附等溫式ApHRTln0 返回首頁適用于非均一表面的中等覆蓋度范圍的化學(xué)吸附。適用于非均一表面的中等覆蓋度范圍的化學(xué)吸附。適用于相對壓力為適用于相對壓力為0.05-0.35間的物理吸附。間的物理吸附。p/kPa pp/ 103/g ppp/ ()/g-1 1.653 0.0472 5.70 8.7 3.706 0.106 8.05 14.8 5.805 0.165 9.10 21.8 7.551 0.215 9.85 27.8

36、 返回首頁解解:以以1g)( ppp對對 pp/作圖作圖得直線，斜率得直線，斜率=118，截距，截距=2.5 0083. 05 . 2118g11 截距截距斜率斜率 甲醇的甲醇的 M=32.0g mol-1， Am=0.25nm2 分子分子 1，樣，樣品總表面積品總表面積 As應(yīng)為應(yīng)為 221823msm39m1025. 010022. 60 .3200829. 0 LAMA 樣品比表面樣品比表面為為 1222ss0gm107 . 1g2326. 0/m39/ mAA 返回首頁(5) 毛細管模型毛細管模型多孔物質(zhì)孔徑分布多孔物質(zhì)孔徑分布(6) 對五種類型吸附等溫線的解釋對五種類型吸附等溫線的解

37、釋孔徑分布的差異；毛細管凝結(jié)孔徑分布的差異；毛細管凝結(jié)(7) 理想吸附溶液模型理想吸附溶液模型將吸附層中的混合物按理想溶液處理將吸附層中的混合物按理想溶液處理bpbpkTqVqbkT 1e/-0g0aa 返回首頁返回首頁動態(tài)界動態(tài)界(表表)面張力面張力作用于非平衡界作用于非平衡界(表表)面上的張力。面上的張力。馬朗哥尼效應(yīng)馬朗哥尼效應(yīng) 界面黏度界面黏度返回首頁CH2 C O O HC C C C CH2CH2 C O O HC C C C CH2CH2 C O O HC C C C CH2RRCH2 C O O HC C C C CH2RRCH2 C O O HC C C C CH2RCH2

38、C O O HC C C C CH2Rh 長鏈二炔酸的光聚合長鏈二炔酸的光聚合 返回首頁多相催化反應(yīng)多相催化反應(yīng) 反應(yīng)物與催化劑分屬兩個相，反應(yīng)在反應(yīng)物與催化劑分屬兩個相，反應(yīng)在兩相界面上進行。兩相界面上進行?；瘜W(xué)吸附化學(xué)吸附 催化劑與至少一種參與反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生化催化劑與至少一種參與反應(yīng)的物質(zhì)發(fā)生化學(xué)吸附作用。學(xué)吸附作用?；钚灾行幕钚灾行拇呋瘎┍砻婢哂写呋钚缘牟糠?。催化劑表面具有催化活性的部分。1.金屬催化劑金屬催化劑（1）電子因素；（）電子因素；（2）幾何因素。）幾何因素。2.半導(dǎo)體催化劑半導(dǎo)體催化劑自由電子（自由電子（n型）；空穴（型）；空穴（p型）。型）。3.絕緣體催化劑絕緣體催化劑廣

39、義酸、堿中心。廣義酸、堿中心。返回首頁(1)體相中的反應(yīng)物向催體相中的反應(yīng)物向催化劑表面擴散；化劑表面擴散；(2)某種反應(yīng)物被化學(xué)吸某種反應(yīng)物被化學(xué)吸附；附；(3)表面化學(xué)反應(yīng)；表面化學(xué)反應(yīng)；(4)產(chǎn)物從表面上解吸；產(chǎn)物從表面上解吸；(5)解吸產(chǎn)物擴散到體相解吸產(chǎn)物擴散到體相中去中去。返回首頁氣相非催化反應(yīng)（實線）與催化劑表面反應(yīng)氣相非催化反應(yīng)（實線）與催化劑表面反應(yīng)（虛線）的位能圖（虛線）的位能圖外擴散外擴散-反應(yīng)物從體相向催化劑反應(yīng)物從體相向催化劑外表面外表面?zhèn)鬟f或產(chǎn)物從傳遞或產(chǎn)物從催化劑表面向體相傳遞。催化劑表面向體相傳遞。內(nèi)擴散內(nèi)擴散-反應(yīng)物沿催化劑孔隙向催化劑反應(yīng)物沿催化劑孔隙向催化劑內(nèi)表面內(nèi)表面?zhèn)鬟f或傳遞或產(chǎn)物由內(nèi)表面沿催化劑孔隙向外傳遞。產(chǎn)物由內(nèi)表面沿催化劑孔隙向外傳遞。)( A Ad dck 體相濃度體相濃度)(A c返回首頁PA PAssssdes(P)ads(P)Pdes(A)ads(A)