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1、2019/10/22,105 溶液表面,液体自动降低表面能,纯液体：A,A,：通过自发改变表面情况( sln的与浓度有关),溶液,2019/10/22,2. 溶液表面吸附现象：,B,(表面相)，bB,fA,fB,sln,(溶液体相或本体)， bBsln,fA fB,定义： bB bBsln 的现象，叫表面吸附 吸附平衡：,2019/10/22,3. 表面吸附量：,达吸附平衡时，表面相含： nA ， nB,体相中nA溶剂所溶溶质： nB,令nB = nB - nB,2019/10/22,二、Gibbs吸附方程,对均相系统(以二元为例)：G = G(T, p, nA, nB)。若把视为一个相：G
2、= f(T, p, nA, nB, A)，是nA, nB, A的一次齐函数。,(1),基本关系式：,(2),(1)=(2)：,在等T等p下：,(3),(表面相G-D公式),(表面相集合公式),2019/10/22,(3),体相G-D公式,即,代入(3)：,即,2019/10/22,即：,近似：,or,Gibbs吸附方程,2019/10/22,(1) 意义：,表面活性物质， 0，正吸附，B在表面上浓集；,则 0，负吸附，A在表面上浓集；, 能够使降低的物种总是相对浓集在表面上,2019/10/22,(3) 最大吸附量 (饱和吸附量),许多 -cB测定结果均为,cB,max,max的意义：,代表的
3、表面状态：,2019/10/22,例 19时，丁酸水溶液的表面张力与浓度的关系可以准确地用下式表示：,其中*是纯水的表面张力，c为丁酸浓度，A,B为常数,导出此溶液表面吸附量与浓度c的关系; 已知A=0.0131 Nm-1, B=19.62 dm3mol-1, 求丁酸浓度为0.20 mol dm-3时的吸附量; 求丁酸在溶液表面的饱和吸附量; 假定饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，计算每个丁酸分子的横截面积,2019/10/22,解: (1)将题目给定关系式对浓度c求导，得,代入吉布斯吸附公式，得,(2) 将A=0.0131 Nm-1, B=19.62 dm3mol-1, T=292K, c=
4、 0.20 mol dm-3代入上式，计算得： =4.3010-6 mol m-2,2019/10/22,(3) 当c很大时，1+Bc Bc, 则：,(4)假定饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，则丁酸分子的横截面积为：,2019/10/22,定义：加入少量即能够明显降低水的表面张力 的物质。大量正吸附。,106 表面活性剂 Surface active agent (SAA),2019/10/22,(1) SAA分子在溶液表面上定向排列： 相界面两侧极性不同； “相似相溶”原理。,2019/10/22,内部形成胶束的溶液与真溶液不同：多相,内部形成胶束的溶液与一般多相系统不同： 低G，稳定,临
5、界胶束浓度 Critical micellar concentration (CMC),2019/10/22,CH3 N+ CH2COO CH3,SO3 ,CH3 N+ CH3 CH3,表面活性剂的分类：双亲性特点,离子型,负离子型：羧酸盐、磺酸盐、磷酸酯盐,正离子型：铵盐,两性：氨基酸,非离子型：酯类、酰胺类、聚氧乙烯醚,CH3CH2 CH2 ,CH3CH2CH2 ,CH3CH2 CH2 ,O(CH2CH2O)nH,CH3CH2 CH2 ,2019/10/22,三、SAA的应用,应用广泛，无处不在，发展快,1. 改变润湿程度：,喷洒农药,棉布的防水处理,l,2019/10/22,2. 增溶作
6、用：,2019/10/22,p,p,p,加入SAA会延长泡沫寿命，即增强稳定性。,2019/10/22,4. 反胶束法制备Pt/C和Pt-Ru/C催化剂,现有制备工艺,浸渍法 Bnnemann法 插层化合物反应合成方法,离子交换法 胶体法,2019/10/22,反胶束法制备纳米微粒的形成机理示意图：,A,B,A,B,Mixing,Nucleation,Growth,C,Interchange,2019/10/22,本章基本要求,理解表面张力及表面吉布斯函数的概念。 理解接触角、润湿、附加压力的概念及其与表面张力的关系。 理解拉普拉斯公式及开尔文公式的应用。 理解亚稳状态与新相生成的关系。 了解
7、溶液界面的吸附及表面活性物质的作用与应用。 了解吉布斯吸附公式的含义和应用。 理解物理吸附与化学吸附的含义和区别。 了解兰格缪尔单分子层吸附理论，理解兰格缪尔吸附等温式。,2019/10/22,本章小结,本章从系统总是自发地降低总的表面吉布斯函数值这一热力学原则出发,分析了两相界面上的一些特殊性质。 主要涉及的概念有： 表面现象、表面张力或表面吉布斯函数（）、润湿与润湿分类、润湿角、附加压力、毛细现象、亚稳状态、固体吸附、溶液吸附、化学吸附与物理吸附、正吸附与负吸附、单层吸附与多层吸附、表面活性物质与表面惰性物质。,2019/10/22,主要涉及的公式有： 扬氏方程： s-g= l-s+ l-
8、gcos 拉普拉斯方程： P=2 /r 开尔文方程： 兰格缪尔吸附等温式： 吉布斯吸附公式：,2019/10/22,1 同种液体，在一定温度下形成液滴、气泡和平面液体，对应的饱和蒸气压分别为P滴、P 泡和P 平，若将三者按大小顺序排列应为 。 2将一玻璃毛细管垂直插入某液体中，若该液体对毛细管不润湿，则管内液面呈 形，产生的附加压力的方向指向 ，管内液面 管外平液面。 3 室温下，水、汞的表面张力分别为（H2O）=73mN/m, (Hg)=485mN/m,水汞的界面张力 （H2O/Hg）=375mN/m,则水在Hg 表面上的铺展系数= ，表明水在 Hg 表面上 。 4273k 时，已知某气体在
9、固体吸附剂上的吸附服从Langmuir 吸附规律，实验测得该气体在不同压力下的吸附量V, 以P /V对P 作图，所得的直线斜率为610-3m-3,截距为1.2109Pa/m-3。则该气体在固体吸附剂上的吸附系数b= 。 5在溶剂中加入某溶质B,能使该溶液的表面张力增大，则该溶质的表面浓度 体相浓度，发生 吸附，该溶质为表面 物质。 6液体的液滴愈小,饱和蒸气压愈 ; 液体中的气泡愈小,气泡内的液体饱和蒸气压愈 . 7兰格缪尔单分子层吸附理论的基本假设是 。 8汞在玻璃上的接触角为,则表面张力 g-s 与 l-g, s-l 间的关系为 . 9气体在固体表面吸附的BET 公式是在兰格谬尔理论的基础上发展而得的，它与兰格谬尔理论的最主要区别是认为 。 10已知乙醇和玻璃的接触角900，将玻璃毛细管下端插入乙醇中，平衡时管内液面呈形， 管中液面 管外液面，附加压力指向 。,
