《《北航材料專業(yè)課資料》物化7-教案8》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《《北航材料專業(yè)課資料》物化7-教案8（70頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,,,,,,,第七章 界面現(xiàn)象,界面無處不在，沒有界面的世界是無法想象的。,,混沌未分天地亂，茫茫渺渺無人見。,,自從盤古破鴻蒙，開辟從茲清濁辨。,,界面現(xiàn)象隨處可見,,球型的液滴和氣泡、它們碰撞后的自動聚集長大；,,桌面上水滴與汞滴的不同、及在玻璃管中呈凹和凸液面；,,液體的過熱、過冷，溶液的過飽和；,,活性炭的脫色、多孔硅膠的吸水干燥功能等。,表面現(xiàn)象的形成：,,處于固體或液體表面的分子具有比其內(nèi)部分子過剩的能量。系統(tǒng),分散度,愈大過剩能量愈大。,分散度的度量—比表面：單位質(zhì)量(或體積)的物質(zhì)的表面積。,第七章 界面現(xiàn)象,例：,,一邊長,l,1,=1cm,的立方體。,V,=1c

2、m,3,、,總表面積,A,S,1,=6,l,1,2,=6cm,2,；,,,分割成,l,2,=10,-7,cm,的小立方體(10,21,個)，,V,總,=1,cm,3,，,,A,S,2,=6,l,2,,2,×10,21,cm,2,=6 ×10,7,cm,2,；,,,比表面,a,S,也增加一千萬倍；表面能也增加一千萬倍。,,,即是說：粉碎機對物料所做功轉(zhuǎn)化為物料表面能。分散度 愈高，表面能愈高。,第七章 界面現(xiàn)象,高的表面能必將引起特殊的表面性質(zhì)。,,人腦的總表面積比猿腦大10倍；,,綠葉具有大的質(zhì)量表面，提高了光合作用的量子效率；,,固體催化劑的催化作用，在于其高活性的表面；,,達到,

3、nm,級的超細微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨特的表面效應，成為新材料和多相催化方面的研究熱點。,第七章 界面現(xiàn)象,界面性質(zhì)的應用：,,輕工業(yè)(日化、造紙、涂料、橡膠);,,催化化工;,,納米材料制備；,,採油、選礦及冶金；,,生物醫(yī)藥；,,環(huán)境治理等。,第七章 界面現(xiàn)象,本章要求：,,理解表面吉布斯函數(shù)和表面張力的概念、測量及影響因素，理解界面變化的自發(fā)方向的判斷；,,掌握彎曲液面附加壓力的概念及相關計算，掌握開爾文方程，正確分析幾種介穩(wěn)狀態(tài)；,,理解固體及溶液吸附概念及區(qū)別，掌握朗格繆爾、吉布斯吸附等溫式的含義及計算；,,了解幾種潤濕現(xiàn)象，掌握楊氏方程及計算；,第七章

4、 界面現(xiàn)象,習題：,P191，10.3-5，10.9-10，10.13，10.20,第七章 界面現(xiàn)象,本章內(nèi)容：,,§6-1 表面吉布斯函數(shù)和表面張力,,§6-2 彎曲液面的附加壓力,,§6-3 分散度對物質(zhì)性質(zhì)的影響與介安狀態(tài),,§6-4 潤濕現(xiàn)象,,§6-5 吸附現(xiàn)象,§7-1 表面吉布斯函數(shù)和表面張力,一、(比)表面吉布斯函數(shù),,考查一個與蒸氣平衡的純液體，其內(nèi)部及表面分子的受力情況：,,由于有：,ρ,,g,<<,ρ,,l,，,則表面分子受到指向液體內(nèi)部的拉力。,,表面功：克服內(nèi)部引力形成新表面所做的功。為非體積功。,F,≠0,F,=0,對于定

5、溫定壓、可逆過程：,物理意義：,定溫定壓、定組成下，增加,d,A,S,表面積所引起系統(tǒng),Gibbs,函數(shù)的增量。,單位：,J · m,-2,單位表面積上的分子比同量內(nèi)部分子過剩的,Gibbs,能。,(,7-1-1),一、(比)表面吉布斯函數(shù),二、表面張力（界面張力）,γ,的單位：,J · m,-2,單位長度上的力,例1,,圖a,= N · m,-1,,圖b,二、表面張力（界面張力）,例2,物理意義：,沿著與界面相切的方向，垂直作用在界面任意單位長度線段上的界面緊縮力。,注,：(1),γ,≠,液體內(nèi)部的拉力；,,(2) 表面張力與比表面吉布斯能是同一物理量的不同表述。,d,x,f,e,l,m,表

6、面功：,(7-1-2),單位：,N · m,-1,三、影響界面張力的因素,,,γ,,隨分子間作用力的增強而增大。,一般有：,,,γ,,(,金屬鍵)>,γ,(,離子鍵)>,γ,(,極性鍵) >,γ,(,非極性鍵),,如：,γ,,(,液態(tài)金屬)>,γ,(,熔融鹽)>,γ,(,水) >,γ,(,有機溶劑),1、物質(zhì)本質(zhì)—分子間作用力：,三、影響界面張力的因素,2、溫度：,,定壓升溫，密度減小，分子間作用力減小，,γ,,減小。,如H,2,O,線性關系：,對非,締合液體：,修正為：,例外：鑄鐵、鋼、銅及其合金，某些硅酸鹽、爐渣等。,3、壓力：,,定溫加壓時氣體密度增加,，同時氣體更多地被液面吸附，且氣體

7、在液體中的溶解度也增大，則,γ,,將降低,。,,4、界面介質(zhì)及溶液的組成,,一般,γ,(l-g)、,γ,(l,1,-l,2,),易測；而,γ,(s-g)、,γ,(s-l),難測，可依半經(jīng)驗公式計算。一定溫度下有：,,γ,(s-g)>>,γ,(l-g)。,,溶劑中加入溶質(zhì)時，界面張力隨溶質(zhì)濃度的變化不定(見表面活性物質(zhì))。,三、影響界面張力的因素,常壓下一些液體、固體的表面張力和液-液界面張力,物質(zhì),γ,,/10,-3,N·m,-1,T,/K,,物質(zhì),γ,,/10,-3,N·m,-1,T,/K,He (,液),,Xe,(,液),,N,2,(,液),,正辛醇(液/水)水(液/苯),,丙酮(液),,

8、正辛酮(液),,正己烷(液),,正辛烷(液),,乙醇(液),,苯(液),,正辛烷(液/水),,正己烷(液/水),0.308,,18.6,,6.6,,8.5,,35.0,,23.7,,27.5,,18.4,,21.8,,22.75,,28.88,,50.8,,51.5,2.5,,163,,90,,293,,293,,293,,293,,293,,293,,293,,293,,293,,293,,水(液),,水(液/汽),,Hg (,液),,Hg (,液/水),,KCl,(,固),,NaCl,(,固),,MgO,(,固),,Cu(,液),,Fe (,固),,Fe (,液),,W (,固),72.7

9、5,,72.88,,485,,415,,110,,90,,1200,,1268,,2150,,1880,,2900,293,,293,,293,,293,,298,,1173,,298,,1203,,1673,,1808,,2000,四、 界面現(xiàn)象熱力學,以,Gibbs,函數(shù)為例，對多組分且組成可變、含一個確定相界面的封閉系：,定溫定壓恒組成時：,d,G,(,體相)=0,(,6-1-2),界面張力也改變時：,四、 界面現(xiàn)象熱力學,1,、,γ,一定時：,,γ,d,A,S,<0,時為自發(fā),。,即,γ,一定的體系(,T,,,p,,,n,B,亦確定)，表面積減小的方向為自發(fā)方向；,如小液滴的自發(fā)合并長

10、大。,,2、,A,S,一定時：,A,s,d,γ,,<0,時為自發(fā)。,即,A,S,一定的體系 (,T,p,,n,B,亦確定)，表面張力減小的方向為自發(fā)方向；,如吸附現(xiàn)象。,3、,,γ,,、 A,S,皆可變時：,如,潤濕現(xiàn)象,討論：,分散過程的熵變：,分散過程的焓變：,Δ,A,S,增加時,,，,Δ,G,增大，∴為非自發(fā),。,γ,隨,T,的變化率為負，,,當,Δ,A,S,增加時,,，,Δ,S,增大,。,,Δ,A,S,增加，,,Δ,G,、,Δ,S,皆增大，,Δ,H,亦增大，,為吸熱過程,Gibbs,函數(shù)變：,γ,恒定時積分,四、 界面現(xiàn)象熱力學,7,討論：定,T,定,p,、,組成恒定的,分散過程,熱力

11、學,§7-2 彎曲液面的附加壓力,一、彎曲液面附加壓力的產(chǎn)生,,1、平面液體：,,表面張力的合力為零。,3、凹面液體,,表面張力的合力指向液體外部。,γ,l-g,γ,l-g,dA,Δ,p,：,緊壓力,l,γ,l-g,d,A,F=0,γ,l-g,d,A,Δ,p,：,提升力,γ,l-g,l,γ,l-g,2、凸面液體：,,表面張力的合力指向液體內(nèi)部。,二、拉普拉斯(,Laplace,),方程,如一個在液面形成的氣泡(忽略深度)：,推動活塞對氣泡做壓縮,-,d,V,：,氣泡膨脹,d,V,：,凈功：,為,皂泡時：,(,7-2-1),p,e,Δ,p,p,g,Δ,p,r,d,V,d,V,p,三、液體表

12、面張力的測定,1、最大氣泡法,(如圖：加壓,p,),設計實驗——測量,γ,。,顯然，當,r=R,,時，,Δ,p,最大,由已知,γ,1,,的,液體(如水)測量,h,1,，,求得,k,，,則待測液體的,γ,2,為：,h,p,p,e,p,e,+,Δp,半徑為,R,的毛細管,p,e,2、毛細現(xiàn)象與毛細管法測液體表面張力,,,R—,毛細管半徑；,r—,凹液面半徑,,,θ,—,接觸角；,h—,液面上升高度,平衡時：,3、滴重法：,mg=2,π,r,γ,,4、,吊環(huán)(或吊板法)法,,5、靜滴法,,6、半經(jīng)驗估算法,,r,R,θ,θ,h,Δp,三、液體表面張力的測定,(7-2-2),7,§7-3 分散度

13、對物質(zhì)性質(zhì)的影響與介穩(wěn)狀態(tài),一、分散度對液體飽和蒸汽壓的影響,,—,Kelvin,方程及過飽和蒸氣、過冷液體,p,r1,p,r2,<,r,1,r,2,定,T,,下，質(zhì)量為,d,g,的液體,,從小液滴→大液滴：,另設質(zhì)量為,d,g,的液體從小液滴蒸發(fā)→,擴散(,d,G,),→,凝結大液滴：,Kelvin,方程,(,7-3-1),一、分散度對液體飽和蒸汽壓的影響,對于確定的液體，一定溫度下，液滴的飽和蒸汽壓是,r,的函數(shù)。,一、分散度對液體飽和蒸汽壓的影響,當,r,1,→∞,時，即為平面液體，則,p,r1,→,p,*,液滴或凸液面，,r,> 0，,p,r,>,p,*,,氣泡或凹液面，,r,< 0，

14、,p,r,<,p,*,(,6-3-2),的,討論：,二、介穩(wěn)狀態(tài)與新相生成,T,b,*,p,T,p,e,p,*,p,凸,p,凹,T,凹,,b,過飽和蒸氣現(xiàn)象：,,p,r,(,液滴)>,p,*,,G,(,微液滴)>,G,(,大液滴),,,毛細管凝結：,,p,r,(,凹面)<,p,*,,G,(,凹面液)<,G,(,平面液),,,過冷液體現(xiàn)象：,,p,r,(,晶粒)>,p,*,,G,(,微晶粒)>,G,(,普晶粒),介穩(wěn)狀態(tài),（介安狀態(tài)、亞穩(wěn)狀態(tài)）,p,T,T,r,,f,T,f,*,p,r,p*,過冷液體,三、分散度對結晶影響的熱力學分析,對于新生半徑為,r,的微小晶粒：,同理可分析其它新相生成問題

15、(如過飽和溶液),,∴新結晶相難以生成,G,m,(,μ,),T,s,l,p,T,r,,T,*,s,r,四、過熱液體現(xiàn)象,當,平面液體加熱至,p,*=,p,e,時，液體沸騰。,,但對液體中的初生小氣泡：,如圖有：,計算過熱溫度，可應用克-克方程：,介穩(wěn)狀態(tài)是熱力學不穩(wěn)定狀態(tài)，打破時自發(fā)傾向很大(如爆沸)。實際過程中，可根據(jù)需要消除或造成介穩(wěn)狀態(tài)。,r,h,p,e,r,(6-3-3),五、分散度對固體化合物分解壓的影響,對于粉末,CaCO,3,：,7,§7-4 固液界面——潤濕現(xiàn)象,一、潤濕定義：,,,液體與固體（或液體與液體）接觸時，系統(tǒng)的,Gibbs,能降低者為潤濕。,G,值降低愈多，潤

16、濕程度愈高。,,潤濕時，兩介質(zhì),相親,；不潤濕時，兩介質(zhì),相憎,。,,,γ,、,A,S,皆可變時，根據(jù)界面熱力學有：,二、接觸角與楊氏(,Young),方程,接觸角,θ,：,,,從,g、l、s,三相接觸點,O,作,l-g,界面切線，其與,s-l,界面的夾角(含液體)為,接觸角,(潤濕角)。,當,γ,s-g,>,γ,s-l,，,θ<90°,時為潤濕，且,γ,l-g,不利于潤濕；,,當,γ,s-g,<,,γ,s-l,，,θ>90°,時為不潤濕，且,γ,l-g,不利于不潤濕；,——楊氏方程 (7-4-1),O,θ,γ,s-g,γ,l-g,γ,s-l,O,θ,γ,l-g,γ,s-l,γ,s

17、-g,32,二、接觸角與楊氏(,Young),方程,三、潤濕類型,附著潤濕、浸漬潤濕、鋪展?jié)櫇?,潤濕程度提高,按潤濕程度可分為：,1、附著（沾濕）潤濕：,W,a,愈大(⊿,G,a,愈負) →界面結合力愈強→附著潤濕程度愈高。,附著,分離,l-g,s-g,s-l,1、附著（沾濕）潤濕：,若將,s-g,以,l,-g,取代，則為,l-l,附著；,,又若為同一液體時：,且,有內(nèi)聚功：,與,分子間作用力有關,附著,分離,l,1,-g,l,2,-g,l,1,-l,2,三、潤濕類型,2、浸漬潤濕：,W,i,愈大(⊿,G,i,愈負) →界面結合力愈強→浸漬潤濕程度愈高。,s-g,l-g,s-l,三、潤濕類型

18、,3、鋪展?jié)櫇瘢?x,(l-g),,(,x,<<1),s-g,l-g,s-l,三、潤濕類型,,附著潤濕,浸漬潤濕,鋪展?jié)櫇?,⊿,G,a,=,,γ,s-l,-,γ,s-g,-,γ,l-g,⊿,G,i,=,γ,s-l,-,γ,,s-g,⊿,G,s,=,,γ,s-l,+,γ,l-g,-,γ,s-g,,⊿,G,a,= -,γ,l-g,(,cos,θ,+1),⊿,G,i,= -,γ,l-,g,cos,θ,⊿,G,s,= -,γ,l-g,(,cos,θ,-1),θ,<180o,<90o,=0o,或不存在,比較可見：,W,a,>,W,,i,>,S,l/s,,,潤濕愈難，程度愈高,,,,比較幾種潤濕，并將楊

19、氏方程代入,三、潤濕類型,§7-5 吸附現(xiàn)象,因此，固體及溶液表面均有自動吸附能力，以使其,γ,降低。但各自定義不同。,一、固體表面吸附：,,1、定義：,,固體物質(zhì),A,自動地將其周圍介質(zhì)中的粒子,B,吸附于自己表面上的現(xiàn)象稱為固體的吸附現(xiàn)象。,A—,吸附劑，,B—,吸附質(zhì)。,一、固體表面吸附,,2、吸附量,：,,,單位質(zhì)量的吸附劑,A，,所吸附吸附質(zhì),B,的物質(zhì)的量（或標準狀況下的體積）。,單位：,mol,·,kg,-1,或,m,3,·,kg,-1,——單分子層飽和吸附量，,θ,>1,時為多分子層吸附,(7-5-1),(7-5-2),3、吸附等溫線：,,一般吸附過程為放熱，所以隨,T,

20、升高，,V,,a,減小。,,吸附量一定時：,一、固體表面吸附：,,T,升高時，要達到相同的吸附量，需要更高的壓力。,V,,a,/cm,3,(STP) ·g,-1,p(NH,3,)/,kPa,150,100,50,0,20,40,60,80,-,33.5℃,0℃,30℃,80℃,151℃,圖1：,NH,3,在,C,上的吸附等溫線,五種,g-s,吸附等溫線：,p*,為吸附質(zhì)在測量溫度下，實現(xiàn)液化的最小壓力。,V,,a,0,1,0,1,0,1,0,1,0,1,p/p*,Ⅰ(,Langmuir,型,),Ⅱ(,S,型),Ⅴ,Ⅳ,Ⅲ,①單分子層,①,②,多層,,(毛細,,凝結),,無飽和,③,弱吸附,②,

21、①,②,+,①,③,②,+,①,53,一、固體表面吸附：,對各種吸附等溫線的說明及應用,,Ⅰ,：化學吸附及物理吸附中的微孔吸附(多層與毛細管凝結至孔滿)。如：,O,2,在硅膠上的吸附；,NH,3,在,C,上的吸附等。,,Ⅱ,：5,nm,以上的微孔吸附：當,p/p*,為0-0.1時，是單分子層吸附，0.1-0.4時，為多分子層吸附；0.4以上為毛細管凝結；最后為一般冷凝?？讖綗o上限，所以無飽和。如：低溫78,K,時，,N,2,在,Si,膠及,Fe,催化劑上的吸附等。,,Ⅳ,：微孔徑在2-20,nm,間，當,p/p*→1,時，大孔被填滿而呈飽和。如：323,K,時苯在,FeCl,3,上的吸附。,,

22、Ⅲ、Ⅴ,：吸附力較弱，起始吸附量很小。,p/p*,增加時，發(fā)生多分子層吸附及毛細管凝結，使吸附量迅速上升，,p/p*→1,時，二者分別類似與Ⅱ、 Ⅳ。如35,K,時,Br,2,在,Si,膠上的吸附為Ⅲ ；100℃下,H,2,O(g),在活性炭上的吸附為Ⅴ。,,4、物理吸附與化學吸附比較,CO,在,Pd,表面的吸附等壓線,t/℃,物理吸附,化學吸附,過渡狀態(tài),0,-200,200,V,,a,性質(zhì),物理吸附,化學吸附,吸附作用力,范德華力,化學鍵力,吸附熱,~ 液化熱,~ 反應熱,選擇性,無,有,吸附層,多(或單)層,單層,吸附,,速率,低溫快,低溫慢,,大于某,T,方,發(fā)生,升高,T,的影響,減

23、弱,先增強后減弱,一、固體表面吸附：,5、吸附等溫式——,s-g,吸附的半經(jīng)驗模型,（,1）弗羅因德利希（,Freundlich,）,經(jīng)驗方程,*,,,適用于中壓范圍,1.0,0.5,0.5,1.0,1.5,2.0,-,33℃,0℃,20℃,40℃,CO,在活性碳上的吸附,(7-5-3),一、固體表面吸附：,一、固體表面吸附——吸附等溫式,（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,基本假設：,,單分子層吸附，吸滿后達飽和,；,,,固體表面各處均勻，吸附能力相同，吸附質(zhì)間無作用力；,,存在吸附與脫附動態(tài)平衡。,吸附劑,A+,吸附質(zhì),B,吸附劑·吸附質(zhì)(,A-B),k,1,k,2,平衡：

24、,1-,θ,p,θ,p,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,整理得,表面覆蓋率：,一、固體表面吸附——吸附等溫式,（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,(7-5-4),表面覆蓋率：,朗格繆爾吸附等溫式：,(7-5-5),，,又由：,Ⅰ：低壓區(qū)，1+,bp,≈1，,重要應用：固體催化劑催化氣相反應，見反應動力學,（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,一、固體表面吸附——吸附等溫式,的,討論,：,Ⅲ：高壓區(qū)，1+,bp,≈,bp,，,Ⅱ：,中壓區(qū)；,p,（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,一、固體表面吸附——吸附等溫式,的,討論,：,1/2 飽和吸附量時壓力的倒數(shù),P170,例

25、10.3.1,：,CO,在活性碳上的吸附。,（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,的,討論,：,若吸附劑的比表面積為,A,sO,：,由飽和吸附量可推出,A,sO,與吸附氣體的分子截面積,a,m,的關系：,阿弗加德羅常數(shù),（2）朗格繆爾(,Langmuir,),吸附等溫式,一、固體表面吸附——吸附等溫式,求吸附劑的比表面積,⑶,BET(,Brunauer,、,Immett,、Teller),吸附等溫式*,,基本假設：,,靠分子間力產(chǎn)生多層吸附—吸附相當于氣體的冷凝；,,每層服從,Langmuir,模型，并將各層吸附量加和。,c,為與首層吸附量和冷凝熱有關的參數(shù)。,一、固體表面吸附—

26、—吸附等溫式,(,7-5-6),[,p/,V,a,(p*-p)]/10,-3,cm,-3,p/p*,5.0,4.0,3.0,2.0,1.0,0,0.10,0.20,0.30,Ar,在,Si,膠上,N,2,在,Si,膠上,對五種吸附等溫線的中間部分(,p/p*=0.05~0.35),均能較好地描述。,,重要的應用：測定固體的比表面,A,SO,a,m,為吸附質(zhì)分子的截面積,一、固體表面吸附——吸附等溫式,⑶,BET,吸附等溫式*,當氣體于毛細管中發(fā)生凝結時，必形成凹液面，,,由開爾文公式：,∵凹面液體的飽和蒸汽壓低于平面液體的飽和蒸汽壓，即：,p,r,<,p,*,∴具,多孔結構的吸附劑，可于孔內(nèi)發(fā)

27、生凝結現(xiàn)象。,,如,吸附曲線中的,②,。,⑷ 毛細管凝結現(xiàn)象,一、固體表面吸附——吸附等溫式,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),1、定義：,溶液表面吸附表現(xiàn)為溶質(zhì)在溶液表面的濃度與體相濃度不相等（,c,表,≠,c,體,）。,,溫度、壓力及組成一定條件下，溶質(zhì),B,溶入溶劑,A,后：,,(1)若分子間作用力減弱，,γ,減小，,,則,B,趨向于在溶液表面分布即：,,c,表,＞,c,體,，,B,發(fā)生正吸附(如Ⅱ、Ⅲ),,(2)若分子作用力加強，,γ,增大，,,B,則趨向于在溶液內(nèi)部分布即：,,c,表,<,c,體,，,B,發(fā)生負吸附(如Ⅰ)；,γ,c,B,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),液

28、體上的表面膜,,,1774年，,Benjamin Franklin,向皇家學會宣讀一篇論文，敘述了將橄欖油倒在倫敦池水面上的結果：“不滿一茶匙的油(約,4.8,cm,3,)，,立即使幾平方碼的水面平靜下來，它令人吃驚的蔓延開去，一直伸展到背風岸邊，使四分之一的池面，大概有半英畝(,2028.5,m,2,)，,看起來像玻璃那樣光滑。”,,,論文計算了該油膜的厚度為,24,?,(240 n,m,),——,橄欖油分子長度的數(shù)量級，即形成一個分子厚度的表面膜。,一定條件下自發(fā)形成表面膜的現(xiàn)象表明：其必是,d,G,<0,的過程，是,γ,降低的過程。,2、,Gibbs,吸附等溫式：,,定義溶液表面吸附量(

29、表面超量)為：,Gibbs,由熱力學推導得到,Γ,B,與,γ,,、,c,B,(,或,a,B,),間的,關系：,(,7-5-7),二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),Γ,∞,的,單位為：,mol,·,dm,-2,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),2、,Gibbs,吸附等溫式：,Ⅰ：,對于水溶液：,,,B,為無機物：,NaCl,、 NH,4,Cl、,,,KOH、KNO,3,等；,,,B,為有機物：蔗糖、甘露醇等多羥基化合物。,γ,c,B,Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,γ /10,-3,N·cm,-1,c,NaCl,c,丁酸,,H,2,O,72,Γ,B,/10,10,分子,·,cm,-2,c,NaCl,c,丁酸,0,-4,

30、H,2,O,5,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——吸附等溫式,Ⅱ、Ⅲ,：,Ⅱ類如：醇、醛、酮、羧酸、酯；,,Ⅲ類如：皂類、8個碳以上的直鏈有機酸的堿金屬鹽、,,高碳直鏈烷基磺酸鹽或苯磺酸鹽等,,—,表面活性物質(zhì)(表面活性劑),；,3、表面活性物質(zhì)(表面活性劑)：,,加入后使溶液表面張力顯著降低的物質(zhì)。,(1)結構特征—雙親結構：,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),例：,硬脂酸鈉,十二烷基苯磺酸鈉,C,12,H,25,SO,3,-,Na,+,親油基,親水基,卵磷脂,O,,‖,O,,‖,O,,|,‖,,O,＋,3、表面活性物質(zhì)(表面活性劑)：,,加入后使溶液表面張力顯著降低的物質(zhì)。,(1)結構特征—

31、雙親結構：,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì),(2)膠束和臨界膠束濃度(,cmc,)—,以水溶液為例,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),表面活性物質(zhì)分子在界面上的定向作用,(2)膠束和臨界膠束濃度(,cmc,)—,以水溶液為例,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),γ,c,B,cmc,隨著,c,B,的增加，膠束的發(fā)展為：,,,小膠束→球狀膠束→棒狀膠束→層狀膠束,,進而還可形成超微液滴。,,臨界膠束濃度(,cmc,)：,,,形成球狀膠束的最低濃度，,,,近似于界面形成單分子層,B,的濃度，,,相當于吸附達到飽和：,Γ,m,,,cmc,的范圍：0.0001~0.1,mol·

32、dm,-3,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),應用：減少水庫中水的蒸發(fā)速率。鯨蠟醇[十六烷基醇，,CH,3,(CH,3,),15,OH],是常用試劑。,,形成膠束后，使一些不易溶解的物質(zhì)，因進入膠束而增加其溶解度。進而形成 屬于膠體范疇的(1000,nm,以內(nèi))乳狀液、懸浮液、微乳和泡沫等。,由飽和吸附量課計算表面活性物質(zhì)的分子截面積：,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),c,Γ,m,與表面活性物質(zhì)分子在界面上的定向作用密切相關,(3)表面活性劑類型：,離子型,,陰離子型：在水中電離，活性部位為陰離子；,,陽離子型：在水中電離，活性部位為陽離子；,,兩性型：在不同酸或

33、堿性溶液中，,,表現(xiàn)為陽或陰離子型；,,非離子型：,,如具有醚鍵的聚乙二醇類、聚氧乙烯醚類。,,特點是不受,pH,限制，不怕硬水。,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),(4)表面活性劑的重要應用：,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),增溶作用；,,乳化及去乳化作用；,,潤濕作用；,,發(fā)泡及消泡作用；,,助磨作用；,,浮法選礦作用；,,去污作用；,表面活性劑在浮法選礦中的作用,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),用,,HLB,,值來表示表面活性物質(zhì)的親水性。,HLB,值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20,,|

34、 |———| |——| |——| |——| |,,,石蠟,W/O,乳化劑 潤濕劑 洗滌劑 增溶劑 |,,|————|,聚乙二醇,,,O/W,乳化劑,根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值選擇合適的表面活性劑,HLB,值,,=,親,水基質(zhì)量,親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量,×100/5,二、溶液表面吸附和表面活性物質(zhì)——表面活性物質(zhì),表面活性劑的應用——實用配方：蘆薈潤膚劑,配方（質(zhì)量比）：,水,75.2,甘油單硬脂酸酯,3.0,甘油,3.5,鯨蠟醇,1.0,聚氧乙烯(75)硬脂酸酯,2.6,多,聚氧乙烯(4)十六烷醇醚,0.7,丙二醇雙辛酯雙己酯,2.0,多聚氧乙烯(10)羊毛醇乙酸酯,1.0,聚氧乙烯(25)蓖麻油,0.5,蘆薈膠(龍舌蘭膠),7.5,礦物油,3.0,防腐劑和香料,適量,表面活性劑的應用——實用配方：洗發(fā)香波,配方（質(zhì)量比）：,磺化丁二醇鈉鹽多聚氧乙烯醚,8.0,聚,丙二醇單硬脂酸酯,1.0,十二烷基磺酸鈉,4.0,香料,0.5,椰子油酰二乙醇胺,4.0,染料,適量,水 加至100,習題：,P191，10.3-5，10.9-10，10.13，10.20,