第四章-表面張力與潤(rùn)濕作用課件

張婉萍第四章

表面張力與潤(rùn)濕作用張婉萍第四章

表面張力與潤(rùn)濕作用問題電動(dòng)現(xiàn)象是指溶膠粒子的運(yùn)動(dòng)與電性質(zhì)之間的關(guān)系，包括：

、

、

和

。（電泳、電滲、流動(dòng)電勢(shì)和沉降電勢(shì)）流動(dòng)電勢(shì):在外力作用下,

相對(duì)于帶電表面流動(dòng)而產(chǎn)生的電勢(shì)差，它是

的逆過程。（液體介質(zhì)、電滲）膠體粒子切動(dòng)面的位置在stern平面之外，切動(dòng)面與溶液內(nèi)部的電勢(shì)差稱為

。（電動(dòng)勢(shì)（或

電勢(shì)））2Colloid&SurfaceChemistry問題電動(dòng)現(xiàn)象是指溶膠粒子的運(yùn)動(dòng)與電性質(zhì)之間的關(guān)系，包括問題在等電點(diǎn)處，可使

為零，處于等電點(diǎn)的粒子是不帶電的,

、

的速度也必然為零。（

電勢(shì)、電泳、電滲）流變性質(zhì)是指在外力作用下該體系的

與

性質(zhì)。（流動(dòng)、形變）不同的濃分散體系按流型的不同，可以分為

和

，*又分為

、

、

；（牛頓流體、非牛頓流體；非牛頓流體、塑流型、假塑流型、脹流型）3Colloid&SurfaceChemistry問題在等電點(diǎn)處，可使為零，處于等電點(diǎn)問題DLVO理論認(rèn)為膠體粒子之間的總作用能為

與

之和。（排斥能、吸引能）膠體體系的穩(wěn)定性一般從

、

與

三方面來表征。（熱力學(xué)穩(wěn)定性、動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性、聚集穩(wěn)定性）膠體體系的臨界聚沉濃度主要是由體系中無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)的

決定的，其價(jià)數(shù)越高，CCC越小。（反粒子）4Colloid&SurfaceChemistry問題DLVO理論認(rèn)為膠體粒子之間的總作用能為問題沾濕過程是指液體與固體從不接觸到接觸，

和

合為

的過程。（液氣界面

lg

、固氣界面

sg、固液界面

sl

）在潤(rùn)濕過程中，當(dāng)液體在固體界面不潤(rùn)濕時(shí)，其接觸角為（）

A.180°B.0或不存在C.θ＜90°D.θ＞90°在潤(rùn)濕過程中，粘附功Wa、浸潤(rùn)功Ws及鋪展系數(shù)S之間的大小關(guān)系是：

。（Wa＞W(wǎng)s＞S）D5Colloid&SurfaceChemistry問題沾濕過程是指液體與固體從不接觸到接觸，問題影響接觸角的因素主要有：

、

、

和

。（物質(zhì)的本性、潤(rùn)濕角的滯后現(xiàn)象、固體表面的粗糙性與不均勻性、環(huán)境的影響）6Colloid&SurfaceChemistry問題影響接觸角的因素主要有：、問題為什么針可以躺在水面上？為什么兩塊玻璃之間有水層，很難拉開？7Colloid&SurfaceChemistry問題為什么針可以躺在水面上？7Colloid&Surf問題小的氣泡與大的氣泡內(nèi)的氣體壓力哪個(gè)大？為什么？Wa、Wi、S的含義是什么？大小關(guān)系？θ為0或不存在、θ＜90°、θ＞90°的潤(rùn)濕情況分別是什么？8Colloid&SurfaceChemistry問題小的氣泡與大的氣泡內(nèi)的氣體壓力哪個(gè)大？為什么？8C問題三個(gè)潤(rùn)濕過程的內(nèi)能變化？衡量三個(gè)潤(rùn)濕過程自發(fā)進(jìn)行的條件及含義是什么？GO9Colloid&SurfaceChemistry問題三個(gè)潤(rùn)濕過程的內(nèi)能變化？GO9Colloid&主要內(nèi)容第一節(jié)表面張力和表面能第二節(jié)液-液界面張力第三節(jié)毛細(xì)作用與Laplace公式和Kelvin公式第四節(jié)潤(rùn)濕作用和楊方程第五節(jié)固體表面能10Colloid&SurfaceChemistry主要內(nèi)容第一節(jié)表面張力和表面能10Colloid&第一節(jié)表面張力和表面能一、凈吸力和表面張力的概念二、影響表面張力的因素三、測(cè)定液體表面張力的方法11Colloid&SurfaceChemistry第一節(jié)表面張力和表面能一、凈吸力和表面張力的概念11Col一、靜吸力和表面張力的概念氣泡水滴氣球Why？？？12Colloid&SurfaceChemistry一、靜吸力和表面張力的概念氣泡水滴氣球Why？？？12一、凈吸力和表面張力的概念液體自動(dòng)收縮的表面現(xiàn)象——表面一般表現(xiàn)出收縮其表面積的傾向，如橢圓球形的雨滴、毛細(xì)管口的水滴、露珠，是因?yàn)榈荣|(zhì)量的液體所呈現(xiàn)的各種形狀，以球體的表面積最小。界面上存在界面張力13Colloid&SurfaceChemistry一、凈吸力和表面張力的概念液體自動(dòng)收縮的表面現(xiàn)象——表面一般凈吸力表面分子受到垂直于液體表面、指向液體內(nèi)部的“合吸力”——凈吸力。凈吸力使得液體表面的分子有拉入液體內(nèi)部的傾向。若液體分子從液體相移到表面，必須有較高的能量，以克服此力的作用。14Colloid&SurfaceChemistry凈吸力表面分子受到垂直于液體表面、指向液體內(nèi)部的“合吸力表面張力和表面自由能表面張力是指在液面上垂直作用于液體表面上單位長(zhǎng)度直線上的使表面積收縮的力，力的方向是與該直線垂直并與液面相切。表面張力是溫度、壓力和液體組成的函數(shù)。在溫度、壓力、溶液組成恒定時(shí)液體表面張力為恒定數(shù)值。15Colloid&SurfaceChemistry表面張力和表面自由能表面張力是指在液面上垂直作用于液體表面上表面張力和表面自由能表面張力是指在液面上垂直作用于液體表面上單位長(zhǎng)度直線上的使表面積收縮的力，力的方向是與該直線垂直并與液面相切。16Colloid&SurfaceChemistry表面張力和表面自由能表面張力是指在液面上垂直作用于液體表面上表面自由能的微觀解釋在液相內(nèi)部分子之間受到了短程吸引力——范德華力，而在界面的分子受到上面的力小于下面受到的吸引力，合力不為零。若液體分子從液體相移到表面，必須有較高的能量，以克服此力的作用。17Colloid&SurfaceChemistry表面自由能的微觀解釋在液相內(nèi)部分子之間受到了短程吸引力——范表面自由能的微觀解釋因此，同量液體處于表面分子越多，表面積越大，體系的能量就越高，或者說增加表面積就是增加體系的能量，此能量的增加來自環(huán)境對(duì)體系做功，故稱為表面功：W=γΔA或δW=γdA如噴霧器撒農(nóng)藥、小麥磨成面粉、油通過攪拌分散到水中18Colloid&SurfaceChemistry表面自由能的微觀解釋因此，同量液體處于表面分子越多，表面積越表面張力和表面自由能γ

為比表面自由能，簡(jiǎn)稱表面自由能——單位液面上的物質(zhì)比其在液體體相內(nèi)自由能的增量。19Colloid&SurfaceChemistry表面張力和表面自由能γ為比表面自由能，簡(jiǎn)稱表面自由能——單表面自由能的微觀解釋液體（單位面積）總表面能的增量；液體（單位面積）表面自由能或表面張力；20Colloid&SurfaceChemistry表面自由能的微觀解釋液體（單位面積）總表面能的增量；20Co表面自由能的微觀解釋在液相內(nèi)部分子之間受到了短程吸引力——范德華力，而在界面的分子受到上面的力小于下面受到的吸引力，合理不為零。若液體分子從液體相移到表面，必須有較高的能量，以克服此力的作用。表面張力產(chǎn)生的原因：物質(zhì)分子之間都存在相互的吸引力；表面層相鄰兩相的密度差；21Colloid&SurfaceChemistry表面自由能的微觀解釋在液相內(nèi)部分子之間受到了短程吸引力——范表面張力與表面自由能的區(qū)別符號(hào)相同，量綱相同，單位適宜時(shí)數(shù)值相同。單位不同（mN/m,mJ/m）物理意義不同：分別是力學(xué)/熱力學(xué)方法在表面現(xiàn)象中物理量。22Colloid&SurfaceChemistry表面張力與表面自由能的區(qū)別符號(hào)相同，量綱相同，單位適宜時(shí)數(shù)值Colloid&SurfaceChemistry23分子間力可以引起凈吸力，凈吸力引起表面張力；表面張力永遠(yuǎn)與表面相切，而和凈吸力相互垂直。Colloid&SurfaceChemistry2二、影響表面張力的因素物質(zhì)的本性溫度的影響壓力24Colloid&SurfaceChemistry二、影響表面張力的因素物質(zhì)的本性24Colloid物質(zhì)的本性液體分子間相互作用力的性質(zhì)與大小有關(guān)液態(tài)金屬原子之間有金屬鍵，表面張力大水分子間有氫鍵，表面張力較大非極性液體分子間只有vanderWaals力，表面張力小25Colloid&SurfaceChemistry物質(zhì)的本性液體分子間相互作用力的性質(zhì)與大小有關(guān)25Collo溫度的影響由于溫度使得分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間引力減弱，表面張力多隨溫度升高而減小。（隨著水體系溫度的提高，水分子間的氫鍵減弱）26Colloid&SurfaceChemistry溫度的影響由于溫度使得分子熱運(yùn)動(dòng)加劇，分子間引力減弱，表面張壓力的影響從氣液兩相密度差和凈吸力考慮，氣相壓力對(duì)表面張力有一定的影響——一般情況表面張力隨壓力的增大而減小。27Colloid&SurfaceChemistry壓力的影響從氣液兩相密度差和凈吸力考慮，氣相壓力對(duì)表面張力有第二節(jié)液-液界面張力液液界面張力可以根據(jù)一定的模型由形成界面的兩種液體的表面張力進(jìn)行估算一、Antonoff規(guī)則二、Good-Girifalco公式三、Fowkes的理論四、液-液界面張力的測(cè)定28Colloid&SurfaceChemistry第二節(jié)液-液界面張力液液界面張力可以根據(jù)一定的模型由形成界一、Antonoff規(guī)則兩互相飽和液體所形成的界面之界面張力等于兩液體表面張力之差，即：29Colloid&SurfaceChemistry一、Antonoff規(guī)則兩互相飽和液體所形成的界面之界二、Good-Girifalco公式兩種液體分子間vanderwaals作用是永遠(yuǎn)存在的啟發(fā)，表征兩種液體a,b間黏附過程（形成界面）自由能降低的黏附功Wa與表征同種液體a或b相互作用的內(nèi)聚功間也有幾何平均關(guān)系：30Colloid&SurfaceChemistry二、Good-Girifalco公式兩種液體分子間van三、Fowkes的理論分子間各種作用力可以分為兩大類：極性作用力和非極性作用力（色散力）。當(dāng)液體分子之間只存在色散力時(shí)，混合液體與兩液體表面張力的關(guān)系有：31Colloid&SurfaceChemistry三、Fowkes的理論分子間各種作用力可以分為兩大類：極第三節(jié)毛細(xì)作用與Laplace公式和Kelvin公式一、毛細(xì)作用二、彎曲界面的內(nèi)外壓力差——

Laplace公式三、彎曲界面上的飽和蒸汽壓Kelvin公式32Colloid&SurfaceChemistry第三節(jié)毛細(xì)作用與Laplace公式和Kelvin公式一、毛問題為什么會(huì)有毛細(xì)現(xiàn)象？毛細(xì)現(xiàn)象為什么有的液面上升，有的液面下降？為什么針可以躺在水面上？為什么苯滴到水的界面的界面上可以鋪展？之后又是以球形液滴存在？33Colloid&SurfaceChemistry問題為什么會(huì)有毛細(xì)現(xiàn)象？33Colloid&Surfa一、毛細(xì)現(xiàn)象液體表面張力的存在而引起的液體表面形態(tài)、性質(zhì)變化的各種現(xiàn)象。34Colloid&SurfaceChemistry一、毛細(xì)現(xiàn)象液體表面張力的存在而引起的液體表面形態(tài)、性質(zhì)變化二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式35Colloid&SurfaceChemistry彎曲液面的表面現(xiàn)象不同于平面二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式35Colloi二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式在液體中形成一半徑為r的液滴，體系平衡時(shí)，液滴半徑發(fā)生無(wú)限小的變化時(shí)體系的自由能不變，即dG/dr=0在發(fā)生無(wú)限小變化中，液滴體系增加dV，表面積增加dA，相應(yīng)的能量變化相等。36Colloid&SurfaceChemistry二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式在液體中形成一半二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式37Colloid&SurfaceChemistry描述彎曲液面上的壓力差與表面張力和曲率半徑的關(guān)系式就是Laplace公式二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式37Colloi二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式38Colloid&SurfaceChemistry1.平面，則，即平面液面上下不存在壓力差。2.球面，則r﹥0，故﹥0；凹液面r﹤0，故﹤0；凸液面二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式38Colloi二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式39Colloid&SurfaceChemistry對(duì)肥皂泡，由于有內(nèi)外兩個(gè)表面，則3.圓柱面：，則，其中r是柱面的圓形底面的半徑。二、彎曲界面的內(nèi)外壓差——laplace公式39Colloi二、Laplace公式

p指彎曲液面內(nèi)外壓力差，即p=p內(nèi)–p外，p內(nèi)通常指曲率半徑為正值一側(cè)的壓力；根據(jù)Laplace公式，r越小，p越大。40Colloid&SurfaceChemistry二、Laplace公式p指彎曲液面內(nèi)外壓力差，即p=p內(nèi)二、Laplace公式液滴越小，液滴內(nèi)外壓差越大，即凸液面下方液相的壓力大于液面上方氣相的壓力；若液面是凹的，此時(shí)凹液面下方液相的壓力小于液面上方壓力；若液面是平的，壓差為零。41Colloid&SurfaceChemistry二、Laplace公式液滴越小，液滴內(nèi)外壓差越大，即凸液面下二、Laplace公式對(duì)于彎曲液面，若將液相作為內(nèi)側(cè)，液面的曲率半徑可能是正的也可能是負(fù)的：形成凸液面時(shí)，曲率中心在液體內(nèi)部，r為正值，

p＞0；形成凹液面時(shí)，曲率中心在液體外部，r為負(fù)值，

p＜0.42Colloid&SurfaceChemistry二、Laplace公式對(duì)于彎曲液面，若將液相作為內(nèi)側(cè)，液面的毛細(xì)管上升與下降現(xiàn)象

p＞0

p＜043Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)管上升與下降現(xiàn)象p＞0p＜043Colloid&毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例利用毛細(xì)現(xiàn)象測(cè)定液體的表面張力44Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例利用毛細(xì)現(xiàn)象測(cè)定液體的表面張力44Coll毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例親液固體片間液體凹液面引起的附加壓力的作用45Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例親液固體片間液體凹液面引起的附加壓力的作用毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例彎曲液面上壓力差可以解釋夾一薄水層的兩塊玻璃片難于垂直方向分開的現(xiàn)象。液體水是可以完全潤(rùn)濕玻璃的，因此水形成的柱面是凹彎月面，那么：兩玻璃片間夾有（A）潤(rùn)濕性液體水和（B）完全不潤(rùn)濕性液體汞所形成的（A）凹彎月面和（B）凸彎月面示意圖46Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)現(xiàn)象的應(yīng)用實(shí)例彎曲液面上壓力差可以解釋夾一薄水層的兩塊玻三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式飽和蒸氣壓液滴大小對(duì)液面飽和蒸氣壓的影響小液滴表面的飽和蒸氣壓大于大液滴凹液面上方小于平面飽和蒸氣壓，氣泡內(nèi)飽和蒸氣壓較低47Colloid&SurfaceChemistry

三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式飽和蒸氣壓47C三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式1.對(duì)于凸液面，如液滴，r﹥0，那么pr>p0而且液滴半徑越小，則對(duì)應(yīng)的pr蒸氣壓越高，這正是過飽和蒸氣產(chǎn)生的根本原因。2.對(duì)于平液面，由于△p=0，故pr=p0

3.對(duì)于凹液面，r﹤0，則pr﹤p0，也就是說在凹液面上對(duì)應(yīng)的蒸氣壓低于通常的蒸氣壓。48Colloid&SurfaceChemistry三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式1.對(duì)于凸液面三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式液滴大小對(duì)液面飽和蒸氣壓的影響小液滴表面的飽和蒸氣壓大于大液滴凹液面上方小于平面飽和蒸氣壓，氣泡內(nèi)飽和蒸氣壓較低49Colloid&SurfaceChemistry

三、彎曲液面上的飽和蒸氣壓，Kelvin公式液滴大小對(duì)液面飽第一節(jié)三、測(cè)定液體表面張力的方法

毛細(xì)管升高法

吊片法和脫環(huán)法

最大氣泡壓力法

滴體積法

滴外形法50Colloid&SurfaceChemistry第一節(jié)三、測(cè)定液體表面張力的方法毛細(xì)管升高法50C毛細(xì)管升高法當(dāng)一毛細(xì)管下端插入能使管壁完全潤(rùn)濕的液體中（θ=0o）,液體沿毛細(xì)管上升，上升高度與由Laplace公式所決定的毛細(xì)壓力相等的靜壓力對(duì)應(yīng)之高度決定，從而得到：51Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)管升高法當(dāng)一毛細(xì)管下端插入能使管壁完全潤(rùn)濕的液體中（θ=毛細(xì)管升高法如圖所示的彎月面的曲率半徑r一般不等于毛細(xì)管內(nèi)徑R，除非彎月面是半球面，即接觸角θ=0。那么在彎月面頂點(diǎn)O處應(yīng)存在如下平衡：以（△p）0=O為頂點(diǎn)的液柱壓強(qiáng)p0毛細(xì)現(xiàn)象示意圖52Colloid&SurfaceChemistry毛細(xì)管升高法如圖所示的彎月面的曲率半徑r一般不等于毛細(xì)管內(nèi)徑吊片法和脫環(huán)法吊片法將一薄片（玻璃、云母、鉑片等）懸吊在天平一臂上，使其底邊與液面平行，測(cè)定底邊剛接觸液面時(shí)所受的拉力f。最好選擇θ=0o53Colloid&SurfaceChemistry吊片法和脫環(huán)法吊片法將一薄片（玻璃、云母、鉑片等）懸吊在天平最大氣泡壓力法將空氣經(jīng)半徑為r的毛細(xì)管通入液體中，根據(jù)氣泡破裂時(shí)之壓力值依Laplace公式計(jì)算液體表面張力：54Colloid&SurfaceChemistry最大氣泡壓力法將空氣經(jīng)半徑為r的毛細(xì)管通入液體中，根據(jù)氣泡破第四節(jié)潤(rùn)濕作用和楊方程一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角二、潤(rùn)濕角的測(cè)量方法三、影響潤(rùn)濕角大小的一些因素四、鋪展五、潤(rùn)濕熱55Colloid&SurfaceChemistry第四節(jié)潤(rùn)濕作用和楊方程一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角55Colloi一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角在固、液、氣三相交界處，自固液界面經(jīng)液體內(nèi)部到氣液界面的夾角叫接觸角接觸角是描述或衡量液體在固體表面的潤(rùn)濕情況56Colloid&SurfaceChemistry一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角在固、液、氣三相交界處，自固液界面經(jīng)液體一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角潤(rùn)濕作用按接觸角的不同可以分為四種情況：完全不潤(rùn)濕完全潤(rùn)濕不潤(rùn)濕部分潤(rùn)濕57Colloid&SurfaceChemistry一、潤(rùn)濕現(xiàn)象和潤(rùn)濕角潤(rùn)濕作用按接觸角的不同可以分為四種情況：θ=180°完全不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ=0完全潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ＜90部分潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ＞90不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體58Colloid&SurfaceChemistryθ=180°完全不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ=0完全潤(rùn)楊氏方程γslγsgγlgγlgγsgγsl59Colloid&SurfaceChemistry楊氏方程γslγsgγlgγlgγsgγsl59Colloi二、潤(rùn)濕角的測(cè)量方法角度測(cè)量法長(zhǎng)度測(cè)量法用動(dòng)態(tài)法測(cè)定粉末-液體體系的潤(rùn)濕角60Colloid&SurfaceChemistry二、潤(rùn)濕角的測(cè)量方法角度測(cè)量法60Colloid&Sur三、影響潤(rùn)濕角大小的一些因素固體的界面特性液體的界面特性61Colloid&SurfaceChemistry三、影響潤(rùn)濕角大小的一些因素固體的界面特性61Colloid決定和影響接觸角大小的因素物質(zhì)的本性接觸角的滯后現(xiàn)象固體表面的粗糙性和不均勻性環(huán)境的影響62Colloid&SurfaceChemistry決定和影響接觸角大小的因素物質(zhì)的本性62Colloid&物質(zhì)的本性對(duì)于指定固體，液體表面張力越小，接觸角θ越??；對(duì)于同一液體，固體表面能越大，θ越小。θ反映了液體分子與固體表面親和作用的大小，親和力越強(qiáng)，越易在固體表面鋪開，θ越小。63Colloid&SurfaceChemistry物質(zhì)的本性對(duì)于指定固體，液體表面張力越小，接觸角θ越??；63接觸角的滯后現(xiàn)象前進(jìn)角與后退角前進(jìn)角θa——固液界面取代固氣界面后形成的接觸角后退角θr——?dú)夤探缑嫒〈桃航缑嫘纬傻慕佑|角接觸角滯后——前進(jìn)角與后退角不相等的現(xiàn)象；通常后退角小于前進(jìn)角。64Colloid&SurfaceChemistry接觸角的滯后現(xiàn)象前進(jìn)角與后退角64Colloid&Sur接觸角的滯后現(xiàn)象接觸角示意圖。（A）液固相對(duì)靜止，（B）液固相對(duì)移動(dòng)若液體與固體發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則會(huì)形成兩個(gè)不同的接觸角。較大的θa稱為前進(jìn)接觸角（advancingcontactangle），較小的θr稱為后退接觸角(recedingcontactangle)。這種θa＞θr的現(xiàn)象稱為接觸角滯后。65Colloid&SurfaceChemistry接觸角的滯后現(xiàn)象接觸角示意圖。（A）液固相對(duì)靜止，（B）液固接觸角的滯后現(xiàn)象r值表示表面粗糙的程度。θ≥90°r越大，接觸角越大；潤(rùn)濕性越差θ＜90°r越大，接觸角越??；潤(rùn)濕性越好。表面粗糙度66Colloid&SurfaceChemistry接觸角的滯后現(xiàn)象r值表示表面粗糙的程度。表面粗糙度66Col接觸角的滯后現(xiàn)象表面不均勻（污染）——使得不同區(qū)域的表面能不同，導(dǎo)致接觸角的變化67Colloid&SurfaceChemistry接觸角的滯后現(xiàn)象表面不均勻（污染）——使得不同區(qū)域的表面能不固體表面的粗糙性和不均勻性液體在粗糙表面與平滑表面的潤(rùn)濕角不同粗糙度使得潤(rùn)濕性差的更差，潤(rùn)濕性好的更好68Colloid&SurfaceChemistry固體表面的粗糙性和不均勻性液體在粗糙表面與平滑表面的潤(rùn)濕角不環(huán)境的影響固體表面，尤其是高能表面從周圍環(huán)境中吸附某些組分而降低表面能，同時(shí)改變了表面性質(zhì)69Colloid&SurfaceChemistry環(huán)境的影響固體表面，尤其是高能表面從周圍環(huán)境中吸附某些組分而四、潤(rùn)濕過程潤(rùn)濕過程可以分為三類：沾濕浸濕鋪展70Colloid&SurfaceChemistry四、潤(rùn)濕過程潤(rùn)濕過程可以分為三類：70Colloid&S沾濕指液體與固體從不接觸到接觸，液氣界面

lg和固氣界面

sg合為固液界面

sl的過程。γslγsgγlgWa稱為粘附功71Colloid&SurfaceChemistry沾濕指液體與固體從不接觸到接觸，液氣界面lg和固氣沾濕Wa稱為粘附功，是沾濕過程體系對(duì)外所能做的最大功，也是將接觸的固體和液體自交界處拉開，外界所需做的最小功。γslγsgγlg72Colloid&SurfaceChemistry沾濕Wa稱為粘附功，是沾濕過程體系對(duì)外所能做的最大功浸濕固氣界面

sg

被固液界面

sl所取代；SGLGSLG+Wi稱為浸潤(rùn)功73Colloid&SurfaceChemistry浸濕固氣界面sg被固液界面sl所取代；SGLG浸濕Wi為浸潤(rùn)功，反映了液體在固體表面取代氣體的能力（

sg

>>

sl）。SGLGSLG+74Colloid&SurfaceChemistry浸濕Wi為浸潤(rùn)功，反映了液體在固體表面取代氣體的能力鋪展鋪展過程的實(shí)質(zhì)是以固液界面

sl代替固氣界面

sg的同時(shí)還擴(kuò)展了氣液界面

lgS為鋪展系數(shù)75Colloid&SurfaceChemistry鋪展鋪展過程的實(shí)質(zhì)是以固液界面sl代替固氣界面s鋪展S＞0時(shí)，液體可以在固體表面自動(dòng)展開，連續(xù)的從固體表面取代氣體。76Colloid&SurfaceChemistry鋪展S＞0時(shí)，液體可以在固體表面自動(dòng)展開，連續(xù)的從固對(duì)同一個(gè)體系，Wa＞W(wǎng)i＞S，凡能自行鋪展的體系，其他過程均能自動(dòng)進(jìn)行。77Colloid&SurfaceChemistry對(duì)同一個(gè)體系，Wa＞W(wǎng)i＞S，凡能自行鋪展的體系，其他過程均78Colloid&SurfaceChemistry78Colloid&SurfaceChemistry四、潤(rùn)濕過程

79Colloid&SurfaceChemistry四、潤(rùn)濕過程

79Colloid&SurfaceChθ=180°完全不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ=0完全潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ＜90部分潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ＞90不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體80Colloid&SurfaceChemistryθ=180°完全不潤(rùn)濕空氣液體固體空氣液體固體θ=0完全潤(rùn)四、潤(rùn)濕過程81Colloid&SurfaceChemistryθ為0或不存在-?G最大液體完全潤(rùn)濕即鋪展θ為180°-?G最小完全不潤(rùn)濕θ＜90°為潤(rùn)濕/浸潤(rùn)θ＞90°為不潤(rùn)濕/沾濕四、潤(rùn)濕過程81Colloid&SurfaceChe潤(rùn)濕作用的應(yīng)用礦物的泡沫浮選金屬的防銹與緩蝕織物的防水防油處理在農(nóng)藥中的應(yīng)用

……82Colloid&SurfaceChemistry潤(rùn)濕作用的應(yīng)用礦物的泡沫浮選82Colloid&Surf潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過液體的界面特性減小固液界面

sl氣液界面

lg使得S＞0在農(nóng)藥中的應(yīng)用鋪展83Colloid&SurfaceChemistry潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過液體的界面特性在農(nóng)藥中的應(yīng)用鋪展83Col潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過改變固體的表面特性降低固氣界面

sg使得Wa＜0在防水織物上的應(yīng)用沾濕/不潤(rùn)濕γslγsgγlg84Colloid&SurfaceChemistry潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過改變固體的表面特性在防水織物上的應(yīng)用沾濕/在防水織物上的應(yīng)用85Colloid&SurfaceChemistry在防水織物上的應(yīng)用85Colloid&Surface潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過固體的表面特性減小固液界面

sl使得Wi＞0固體粉末在水體系的分散潤(rùn)濕/浸濕SGLGSLG+86Colloid&SurfaceChemistry潤(rùn)濕作用的應(yīng)用通過固體的表面特性固體粉末在水體系的分散潤(rùn)濕/五、潤(rùn)濕熱潤(rùn)濕熱即浸潤(rùn)熱由于固液分子間的相互作用必然要釋放出熱量反映了固液分子間相互作用的強(qiáng)弱潤(rùn)濕熱大小與固體的粒子大小及比表面積有關(guān)87Colloid&SurfaceChemistry五、潤(rùn)濕熱潤(rùn)濕熱即浸潤(rùn)熱87Colloid&Surfac第五節(jié)固體表面能一、固體的表面二、固體的表面張力與表面能三、固體表面能的實(shí)驗(yàn)估測(cè)88Colloid&SurfaceChemistry第五節(jié)固體表面能一、固體的表面88Colloid&S一、固體的表面固體表面特點(diǎn)特點(diǎn)：表面原子活動(dòng)小固體表面勢(shì)能的不均一性89Colloid&SurfaceChemistry一、固體的表面固體表面特點(diǎn)特點(diǎn)：89Colloid&Su二、固體的表面張力與表面能固體可能存在各向異性，形成不同晶面時(shí)表面張力不同；表面區(qū)域原子間距離的改變可引起表面積改變，不需體相中原子做功而使其成為表面原子；表面不均勻使處于不同區(qū)域的微環(huán)境不同，受到周圍原子的作用力不同。90Colloid&SurfaceChemistry二、固體的表面張力與表面能固體可能存在各向異性，形成不同晶面二、固體的表面張力與表面能固體表面性質(zhì)高能表面——干凈的玻璃上低能表面——聚合物復(fù)合材料91Colloid&SurfaceChemistry二、固體的表面張力與表面能固體表面性質(zhì)91Colloid&二、固體的表面張力與表面能固體表面能的大小決定了其可潤(rùn)濕性質(zhì)。液體在固體表面能自發(fā)鋪展的基本條件是液體表面張力小于固體的表面能。液體表面張力越低，越有利于鋪展進(jìn)行。臨界表面張力γc，表面張力低于γc的液體方能在低能表面上鋪展（塑