潤(rùn)濕作用與毛細(xì)管現(xiàn)象

9.3潤(rùn)濕作用與毛細(xì)管現(xiàn)象第一頁(yè)，共24頁(yè)。按潤(rùn)濕程度深淺分類(lèi)：（1）浸濕潤(rùn)濕（2）鋪展?jié)櫇瘢?）沾附潤(rùn)濕一定溫度和壓力下，潤(rùn)濕的程度可用潤(rùn)濕過(guò)程的吉布斯函數(shù)改變量來(lái)衡量。吉布斯函數(shù)降低越多，越易潤(rùn)濕。一.潤(rùn)濕作用（1）潤(rùn)濕：固體（或液體）表面上的氣體被液體（或另一種不互溶液體）取代的現(xiàn)象。原因：固體與液體接觸后吉布斯函數(shù)降低(G<0)。第二頁(yè)，共24頁(yè)。沾附潤(rùn)濕：液體沾附在固體表面上成為平凸透鏡狀，氣-固，氣-液界面消失，形成液-固界面的過(guò)程。S-g界面L－g界面LSL－S界面LS當(dāng)G<0時(shí)，粘附過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行。粘附過(guò)程農(nóng)藥噴霧能否有效地附著在植物枝葉上，雨滴會(huì)不會(huì)粘在衣服上，皆與粘濕過(guò)程能否自動(dòng)進(jìn)行有關(guān)。第三頁(yè)，共24頁(yè)。浸濕：能被液體潤(rùn)濕的固體完全浸入液體之中，則稱(chēng)為浸濕潤(rùn)濕，是氣-固界面完全被液-固界面取代的過(guò)程。固體浸潤(rùn)過(guò)程gasliquids當(dāng)G<0時(shí)，浸潤(rùn)過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行。第四頁(yè)，共24頁(yè)。鋪展?jié)櫇瘢荷倭恳后w在固體表面上自動(dòng)展開(kāi)，形成一層薄膜的過(guò)程。它實(shí)際上是以液-固界面取代氣-固界面，同時(shí)又增加氣-液界面的過(guò)程。鋪展過(guò)程SL-g界面可忽略S－g界面SS－L界面L－g界面定義液體在固體表面的鋪展系數(shù)s：第五頁(yè)，共24頁(yè)。液體在固體表面上形成的液滴，它可以是扁平狀，也可以是圓球狀，這主要是由各種界面張力的大小來(lái)決定。如圖，一液滴在固體表面上不完全展開(kāi)時(shí)，有三種界面張力，同時(shí)作用于O點(diǎn)處的液體分子上：(2)接觸角與潤(rùn)濕方程O(píng)第六頁(yè)，共24頁(yè)。lsgANMs-ls-gl-g

lsgANMs-ls-gl-g液滴兩種典型的狀態(tài)當(dāng)系統(tǒng)達(dá)到平衡時(shí)，在氣、液、固三相交界處，氣液界面和固液界面之間通過(guò)液體內(nèi)部的夾角稱(chēng)為接觸角（潤(rùn)濕角），用θ表示第七頁(yè)，共24頁(yè)。接觸角θθ的大小是可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定的。例如用斜板法、吊片法等實(shí)驗(yàn)方法測(cè)量接觸角的大小是由在氣、液、固三相交界處的三種界面張力的相對(duì)大小所決定接觸角的數(shù)值反映了液體對(duì)固體的潤(rùn)濕程度。第八頁(yè)，共24頁(yè)。

(s/g)–力圖將液體拉往左方，使液體鋪展；

(s/l)–力圖將液體分子往右拉，使液滴收縮(l/g)–力圖將液體分子拉向液面切線方向，使液滴收縮。三種界面張力(l/g)O(s/g)(s/l)rlsO(s/g)(l/g)(s/l)第九頁(yè)，共24頁(yè)。楊氏方程（YoungT.于1805年)達(dá)到平衡時(shí)楊氏方程O(píng)θ(s/g)(l/g)(s/l)rlsO(s/g)(l/g)(s/l)θ也可寫(xiě)作第十頁(yè)，共24頁(yè)。楊氏方程楊氏方程根據(jù)此式有：(i)(g/s)>

(l/s)時(shí)，cos?>0，?<90°產(chǎn)生沾附潤(rùn)濕，當(dāng)?

=0°為鋪展?jié)櫇瘛?ii)(g/s)<

(l/s)時(shí)，cos?<0，?>90°產(chǎn)生不潤(rùn)濕，當(dāng)?

=180°為完全不潤(rùn)濕。第十一頁(yè)，共24頁(yè)。增加潤(rùn)濕作用降低潤(rùn)濕作用礦物浮選潤(rùn)濕作用的應(yīng)用第十二頁(yè)，共24頁(yè)。農(nóng)藥噴灑.由于大多農(nóng)藥水溶性差,對(duì)植物的莖葉潤(rùn)濕不好,一是滾落浪費(fèi),二是不能展開(kāi)而殺蟲(chóng)效果差,此時(shí)就要用到表面活性劑surfaceactiveagent--SAA,加入表面活性劑SAA,提高潤(rùn)濕程度,即可大大提高藥效.

增加潤(rùn)濕作用第十三頁(yè)，共24頁(yè)。2.降低潤(rùn)濕作用另一類(lèi)也是利用表面活性劑,但作用正相反,使某些物質(zhì)本是潤(rùn)濕的變成不潤(rùn)濕——去潤(rùn)濕作用.原理是用表面活性物質(zhì)的極性部分選擇性吸附,非極性部分向外呈憎水性.典型的就是礦石的浮選,富集礦物.

一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的),內(nèi)壁要疏水化,使用的是硅偶聯(lián)劑,使血液在管內(nèi)不殘留.第十四頁(yè)，共24頁(yè)。3.礦物浮選基本原理就是潤(rùn)濕作用15把易被水潤(rùn)濕的表面（如矸石表面）稱(chēng)為親水表面，把不易被水潤(rùn)濕的表面（如煤炭表面）稱(chēng)為疏水表面。相應(yīng)的礦物分別稱(chēng)為親水性和疏水性礦物。

第十五頁(yè)，共24頁(yè)。16

例：選擇性吸附過(guò)程展示：氣泡從疏水的煤的表面排開(kāi)水層并與其粘附；氣泡不能從親水的矸石的表面排開(kāi)水層實(shí)現(xiàn)粘附，仍保持球形。第十六頁(yè)，共24頁(yè)。礦物表面被水潤(rùn)濕的程度用接觸角來(lái)評(píng)定自然界礦物接觸角很少有超過(guò)90的。為了擴(kuò)大礦物之間疏水性的差異，達(dá)到有效分選，必須人為增大或縮小特定礦物的接觸角。第十七頁(yè)，共24頁(yè)。18浮選發(fā)展的三個(gè)階段：（3）泡沫浮選：利用氣泡攜帶礦物上浮。

表層浮選→多油浮選→泡沫浮選（1）表層浮選：根據(jù)礦物的濕潤(rùn)性不同，把磨細(xì)的礦粉撒于水面。疏水性的礦物漂在水面上作為精礦；親水性的浸沒(méi)在水中即為尾礦。（2）多油浮選：利用礦物和脈石的親水性和親油性不同，加大油量與礦漿攪拌，然后將粘附于油層中的礦物刮出。第十八頁(yè)，共24頁(yè)。浮游選礦首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達(dá)到了富集的目的。不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時(shí)清除。 第十九頁(yè)，共24頁(yè)。浮游選礦的原理圖選擇合適的捕集劑，使它的親水基團(tuán)只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。當(dāng)?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時(shí)，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會(huì)附在氣泡上一起升到液面，便于收集。礦物一般具有親水性，為什么加入捕集劑后，礦物變成憎水性的？解釋?zhuān)翰都瘎┦且环N表面活性劑。表面活性劑由極性和非極性基所構(gòu)成，極性基吸附在親水性礦物的表面上，而非極性基朝向水，于是礦物就具有憎水性。第二十頁(yè)，共24頁(yè)。二.毛細(xì)管現(xiàn)象將毛細(xì)管插入液面后，會(huì)發(fā)生液面沿毛細(xì)管上升(或下降)的現(xiàn)象，稱(chēng)為毛細(xì)管現(xiàn)象。毛細(xì)管現(xiàn)象(b)水銀在毛細(xì)管中下降h(a)水在毛細(xì)管中上升hΔP第二十一頁(yè)，共24頁(yè)。由于p指向大氣，使得管內(nèi)凹液面下的液體的承受壓力小于管外水平液面下的液體所承受的壓力，故液體被壓入管內(nèi)，平衡時(shí)，則注意：r是彎曲液面的曲率半徑。（不是毛細(xì)管半徑）4.毛細(xì)管現(xiàn)象(a)液體在毛細(xì)管中上升hΔP

產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因：毛細(xì)管內(nèi)的彎曲液面上存在附加壓力p

，以毛細(xì)管上升為例。第二十二頁(yè)，共24頁(yè)。毛細(xì)管半徑R與液面曲率半徑r的關(guān)系