物理化學(xué)教學(xué)課件：第15章 界面現(xiàn)象5

1、15-8 氣液界面和液液界面Gas-Liquid and Liquid-Liquid Interfaces1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定界面張力(experimental methods for interfacial tensions)毛細(xì)管上升下降法通常用于測(cè)量能夠完全潤(rùn)濕毛細(xì)管材料的液體的表面張力，此時(shí)的接觸角等于零。1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定界面張力(experimental methods for interfacial tensions)最大泡壓法半球形氣泡壓力最大滴重法f：校正因子1.實(shí)驗(yàn)測(cè)定界面張力(experimental methods for interfacial tensions)吊板法F逐漸升高液

2、面，當(dāng)液面恰好與板接觸時(shí)，拉力的變化為：2.界面張力的半經(jīng)驗(yàn)估算方法(semi-empirical methods for interfacial tensions)3.界面張力的理論研究(theoretical methods for interfacial tensions)稀溶液濃溶液用同一支滴管滴出相同體積的水、NaCl稀溶液和乙醇溶液，滴數(shù)是否相同? 不相同。因?yàn)樵诿芏认嗖畈淮蟮那闆r下，液滴的大小與界面張力有關(guān)。一般界面張力越大，在管端能懸掛的液滴體積也越大。所以，液體體積相同的情況下，界面張力最大的NaCl稀溶液液滴最大，滴數(shù)最少。水居中，乙醇溶液液滴最小，滴數(shù)最多。若液體密度相差

3、大，還要考慮密度的影響。15-9 表面活性劑和表面膜Surfactants and Surface Films1.表面活性劑(surfactants)親水基親油基含有8個(gè)碳原子以上的碳鏈帶電基團(tuán)（羧酸根，磺酸根，磷酸根；季胺；氨基酸)羥基、醚基等極性基團(tuán) 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)稱為表面活性劑。 親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開(kāi)水而指向空氣，在界面定向排列。 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。2.膠束和臨界膠束濃度(micelles and critica

4、l micelle concentration) 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(kāi)始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。在一個(gè)干燥潔凈的茶杯中放入優(yōu)質(zhì)山泉水，快滿時(shí)小心一顆一顆加入潔凈沙子，會(huì)看到什么現(xiàn)象？若在液面上加一滴表面活性劑，情況又將如何?小心加入沙子后，杯口液面會(huì)凸出杯面。因?yàn)閮?yōu)質(zhì)山泉水中有豐富的礦物質(zhì)，這些無(wú)機(jī)鹽是非表面活性劑，使水的界面張力增大而能維持凸出杯面的水的重量。泉水含礦物質(zhì)越多，水面凸起越明顯。當(dāng)加入表面活性劑后，界面張力迅速下降，無(wú)法維持凸出杯面水

5、的重量，水溢出，凸面消失。在一盆清水的表面，平行放兩根火柴棍。水面靜止后，在火柴棍之間滴一滴肥皂水，兩棍間距離是加大了還是縮小了? 純水的界面張力為 s0 ，火柴棍放入后由于棍的兩邊的界面張力都是 s0 ，大小相等，方向相反，所以火柴棍能靜止在水面不動(dòng)。當(dāng)兩棍之間滴入肥皂水后，由于表面活性劑的加入使這區(qū)域的界面張力降為 s ，棍的兩邊表面張力不等。因?yàn)?s0 s，所以兩棍之間距離迅速增大。3.表面活性物質(zhì)與潤(rùn)濕作用(surfactant and wetting)防雨布的工作原理重力作用下形成水滴接觸角小于90度，潤(rùn)濕布的內(nèi)表面，曲面形狀決定了表面張力的效果是將液體向下拉。纖維涂上防水涂層后接觸

6、角大于90度，靠表面張力托住水涂防水涂層前浮選法工作原理：礦物表面是極性的，易被水潤(rùn)濕，沉在底部，加入表面活性劑使其表面成為憎水的，再通入空氣，氣泡很容易吸附在礦物表面，將礦物帶出。表面活性劑主要作用（1） 潤(rùn)濕作用：表面活性劑可以改變液體表面張力，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(rùn)濕帶蠟的植物表面，農(nóng)藥中要加入表面活性劑。如果要制造防水材料就要在表面涂上憎水表面活性劑，使之與水的接觸角大于90。表面活性劑的用途極廣，主要可歸納為以下5類：（2） 起泡作用：有的表面活性劑和水一樣，可形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣就形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和泡沫洗滌去污等。有時(shí)在制糖、制

7、中藥過(guò)程中需要消泡，也要用適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。（3） 增溶作用：非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，但加入油酸鈉等表面活性劑后，溶解度可大大增加。這種增溶作用是將苯分散在活性劑所形成的膠束中。（4） 乳化作用：不同的乳化劑可形成不同的乳狀液，如油包水或水包油，使所分散的相穩(wěn)定存在。有時(shí)表面活性劑也可用做破乳劑，例如將原油中的水和油分開(kāi)。（5） 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。（5） 洗滌作用：B.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)。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。洗滌劑中為什么要含磷？有什么害處? 洗滌劑中要加多種成份，各組分相互配合才能達(dá)到最佳洗滌效果。其中三聚磷酸鈉作為洗滌助劑加入，含量可達(dá)20%以上。主要作用是提高潤(rùn)濕效果、