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1、第四节 溶液的表面吸附 一、溶液的表面张力和浓度之间的关系单组分系统，温度、压力确定了，系统的性质也确定了，在指定温度、压力下，纯液体有确定的表面张力。溶液是多组分系统。多组分系统的性质和组成有关，在同一个温度下，溶液的表面张力随浓度的变化而改变。溶液的表面张力与浓度之间的关系和溶剂、溶质的种类有关。在恒温条件下，用溶液的表面张力对浓度作图，所得 曲线称溶液表面张力等温线（surface tension isotherm curve）。一、溶液的表面张力和浓度之间的关系不同溶质水溶液的表面张力等温线大致分为三种类型：I.无机盐类等强电 解质和蔗糖、甘油等 多羟基化合物，溶质 分子和水之间有很强
2、 的溶剂化作用，它们 的存在增大了水溶液 的表面张力。随着浓度的增加， 这类溶液的表面张力 略有上升。 一、溶液的表面张力和浓度之间的关系II.一些极性较强的小 分子有机物如醇、醛、 酸、酯等，虽然也溶于 水，但和溶剂间的相互 作用力较弱。这一类溶液的表面张 力随浓度的增大而缓慢 下降。 III.表面活性剂溶液在低浓度时，溶液的表面张力随浓度的 增加而急剧下降，当达到一定浓度后，表面张力值趋于稳定， 不再随浓度的增加而改变。表面活性剂是一些分子量较大，同时具有较强极性和非极性 基团结构的溶质，如烷基磺酸盐、羧酸盐等。 一、溶液的表面张力和浓度之间的关系描述表面张力和浓度之间关系的希什科夫斯基（
3、Szyszkowski）经验公式式中 0 和 分别表示溶剂和浓度为 c 的溶液的表面张力。a 、b 为经验常数，同系物中b值相同，a 值的大小和碳链的长度有关。该式适用于低浓度的表面活性物质溶液。 二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式（一）溶液的表面吸附现象温度为T ，压力为 p 时，表面吉布斯能 G表面 = A， dGT,p 0 时， 0，溶质在表面层的浓度大于体相浓度，溶液发生正吸附。 二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式（四）吉布斯公式的应用运用吉布斯公式可以计算溶质在溶液表面的吸附量，并 绘制表面吸附等温线。常用的方法有两种： 1数学解析法 利用溶液表面张力 和浓度c之间关系的经验公式
4、，将公 式对浓度微分，求得d /dc。 例：根据希什科夫斯基经验公式讨论吸附量随浓度变化 的规律，并绘制表面吸附等温线。解：希什科夫斯基经验公式为二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式对c/c#微分后代入吉布斯公式，得其中 当浓度很小时，c a , 则当浓度较大,使 时，则 此时表面吸附量 和浓度c之间呈线性关系， 随c的增大而增加此时溶液的表面吸附趋于饱和，吸附量不再随浓度而改变， m为溶液的饱和吸附量。 二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等温式2实验方法 测定溶液在不同浓度c 时的表面张力 ，根据所测数据用浓度c 对表面张力 作图。再用图解法求出所绘表面张力等温线各指定浓度点切线的斜率，根据吉布斯公式可以求出各浓度下溶液的表面吸附量。用所得结果绘制-c曲线。 -c 曲线溶液表面吸附量随浓度的变化 三、表面活性物质在溶液表面的定向排列由于表面活性物质的两亲性结构，使其极易被吸附在溶液表面。随着溶液浓度的增加，表面吸附量逐渐加大，直至达到一个极限值m。吸附在溶液表面的分子随着 的增大而逐渐站立起来，直至形成极性端在溶液中，非极性端伸向空气，定向排列 紧密的表面层。 三、表面活性物质在溶液表面的定向排列溶液在达到饱和吸附时，吸附为单分子层。因而可以根据m计算被吸附分子的横截面积A。单击网页左上角“后退”退出本节
