界面现象A学习教案

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1、会计学1界面界面(jimin)现象现象A第一页，共160页。Chapter 10 Chapter 10 Interface phenomenonInterface phenomenon10.0 Introduction10.1 Interface (Surface) tension 10.3 Additional pressure of curved surfaces and consequences rising from additional pressure 10.4 Solid surfaces 10.5 Liquid surfaces10.6 Surface active subst

2、ance and its application10.2 Wetting phenomenon, Contact angle, and Young equation第1页/共159页第二页，共160页。 10.0 Introduction10.0 Introduction在讲界面现象(xinxing)之前，让我们先看看日常生活的有关现象(xinxing)： 荷叶上的水珠(shu zh)会自动成球形。 毛细现象(mo x xin xing) 微小液滴易挥发（小颗粒晶体易溶解） 活性碳脱色 橘子皮为什么可除去冰箱中的臭味 金属粉末在空气中可自燃 。粉尘爆炸。纳米材料为什么会呈现强烈的表面效应等等。

3、以上现象皆与物质的界（表）面有关。 上一内容下一内容第2页/共159页第三页，共160页。10.010.0绪言绪言绪言绪言(x yn)(x yn) 10.0 Introduction 10.0 Introduction 自然界中的物质一般以气、液、固三种(sn zhn)相态存在，当两相相互接触时，在相与相之间存在相界面，即两相接触面。 界面的结构和性质与相邻两侧的体相不同，从而(cng r)产生了许多界面特有的现象，如上所述。上一内容下一内容第3页/共159页第四页，共160页。10.010.0绪言绪言绪言绪言(x yn)(x yn) 10.0 Introduction 10.0 Introd

4、uction 在以前的讨论中，我们没有考虑相界面(jimin)的因素，这是因为在一般情况下，界面(jimin)的质量和性质与体相相比可忽略不计。 但是当物质高度分散时，界面(jimin)的作用则很明显，甚至起主要作用。这时，我们如果再忽略界（表）面的作用，就会得出错误的结果，有时还会导致灾难性后果。 上一内容下一内容第4页/共159页第五页，共160页。10.1 Interface (Surface) tensionu1. surface and interfaceu2.specific surface area and dispersion degreeu3.Intrinsic qualit

5、y of Interface phenomenonu4.Surface work ,surface tension and surface free energyu5.Temperature-dependence of Surface tensionu6.Factor effecting on surface tension第5页/共159页第六页，共160页。10.110.1界面界面界面界面(jimin)(jimin)张力张力张力张力 10.1 Interface (Surface) tension 10.1 Interface (Surface) tension 1.表面和界面2.分散度与

6、比表面3.界面现象的本质4.表面功、表面自由能和表面张力(biominzhngl)5.界面张力与温度的关系6.影响表面张力(biominzhngl)的因素 上一内容下一内容第6页/共159页第七页，共160页。1. 1.表面表面表面表面(biomin)(biomin)和界面和界面和界面和界面1.surface and interface1.surface and interface 界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常(tngchng)称为表面。 严格讲表面应是液体或固体与其饱和蒸气之间的界面(jimin)，但习惯上把液体或固体与空气的界面(jimin)称为

7、液体或固体的表面。 上一内容下一内容第7页/共159页第八页，共160页。1. 1.表面表面表面表面(biomin)(biomin)和界面和界面和界面和界面1.surface and interface1.surface and interface气-液界面(jimin)气-固界面(jimin) 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 上一内容下一内容第8页/共159页第九页，共160页。1. 1.表面表面表面表面(biomin)(biomin)和界面和界面和界面和界面1.surface and interface1.surface and interfac

8、e液-液界面(jimin)液-固界面(jimin)上一内容下一内容第9页/共159页第十页，共160页。1. 1.表面表面表面表面(biomin)(biomin)和界面和界面和界面和界面1.surface and interface1.surface and interface 一定(ydng)量的物质必须具有一定(ydng)的分散度才会具有一定(ydng)的表面积，进而与另一相构成相界面。通常用比表面来衡量体系的分散程度 固-固界面(jimin)上一内容下一内容第10页/共159页第十一页，共160页。2. 2.比表面比表面比表面比表面与与与与分散度分散度分散度分散度2. 2.specifi

9、c surface area and dispersityspecific surface area and dispersity 比表面 比表面通常用来表示物质分散(fnsn)的程度，有两种常用的表示方法： 一种是单位(dnwi)质量的固体所具有的表面积；另一种是单位(dnwi)体积固体所具有的表面积。式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表面积。目前常用(chn yn)的测定表面积的方法有BET法和色谱法。即：上一内容下一内容第11页/共159页第十二页，共160页。2. 2.比表面比表面比表面比表面与与与与分散度分散度分散度分散度2. 2.specific surface area

10、and dispersityspecific surface area and dispersity例如(lr)，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：边长l/m 立方体数 比表面Av/（m2/m3）110-216102110-31036103110-51096105110-710156107110-910216109分散度把物质(wzh)分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质(wzh)分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。上一内容下一内容第12页/共159页第十三页，共160页。2. 2.比表面比表面比表面比表面与与与与分散度分散度分散度分散

11、度2. 2.specific surface area and dispersityspecific surface area and dispersity 从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长(zngzhng)了一千万倍。 可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。 边长l/m 立方体数 比表面Av/（m2/m3）110-216102110-31036103110-51096105110-710156107110-910216109上一内容下一内容第13页/共159页第十四页，共

12、160页。3 3、界面、界面、界面、界面(jimin)(jimin)现象的本质现象的本质现象的本质现象的本质3.Intrinsic quality of Interface phenomenon3.Intrinsic quality of Interface phenomenon 为什么当体系比表面积增大到一定(ydng)程度就会呈现出独特的表面效应呢？ 这是因为表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。体相内部分子所受四周邻近(ln jn)相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销； 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作

13、用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。 上一内容下一内容第14页/共159页第十五页，共160页。3 3、界面现象、界面现象、界面现象、界面现象(xinxing)(xinxing)的本质的本质的本质的本质3.Intrinsic quality of Interface phenomenon3.Intrinsic quality of Interface phenomenon 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同(b tn)相中的密度不同(b tn)； 对于多组分体系(tx)，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。 上一内容下一内容第15页/共15

14、9页第十六页，共160页。3 3、界面、界面、界面、界面(jimin)(jimin)现象的本质现象的本质现象的本质现象的本质3.Intrinsic quality of Interface phenomenon3.Intrinsic quality of Interface phenomenon最简单的例子是液体及其蒸气组成 (zchn)的表面。液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面(biomin)分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面(biomin)分子受到被拉入体相的作用力。换句话说，在界面上，存在一个未被饱和（平衡）的力场。上一内容下一内容第16页/

15、共159页第十七页，共160页。3 3、界面现象、界面现象、界面现象、界面现象(xinxing)(xinxing)的本质的本质的本质的本质3.Intrinsic quality of Interface phenomenon3.Intrinsic quality of Interface phenomenon这种未被饱和（平衡）的力场倾向于吸附其它物质以求达到平衡。当没有其它物质可供吸附时，作用力使表面(biomin)有自动收缩到最小的趋势，并使表面(biomin)层显示出一些独特性质：如表面(biomin)张力、表面(biomin)吸附、毛细现象、过饱和状态等。上一内容下一内容第17页/共1

16、59页第十八页，共160页。3 3、界面、界面、界面、界面(jimin)(jimin)现象的本质现象的本质现象的本质现象的本质3.Intrinsic quality of Interface phenomenon3.Intrinsic quality of Interface phenomenon 所以，活性碳脱色，橘子皮为什么可除去冰箱中的臭味；荷叶上的水珠总是力图呈球形，肥皂泡要用力吹才会变大。 将一定质量(zhling)的固体物质变成分散度更高的微小颗粒需要做功。第18页/共159页第十九页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surfac

17、e free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy 表面表面表面表面(biomin)(biomin)功（功（功（功（surface worksurface work）由于表面层分子的受力情况与本体中不同(btn)，因此如果要把分子从内部移到界面以增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。温度、压力和组成 (zchn)恒定时，使表面积可逆增加 dA所需要对体系作的功，称为表面功。用公式表示为：式中 为比例系数，它 在数值上等于当 T，p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非

18、膨胀功。上一内容下一内容表面功第19页/共159页第二十页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy 表面张力表面张力表面张力表面张力(biominzhngl)(biominzhngl)（surface tensionsurface tension） 从左图和下面的实验(shyn)现象我们可以体会表面张力的存在： 将一含有一个活动(hudng)边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动(hudng)

19、边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。上一内容下一内容表面张力第20页/共159页第二十一页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension在两相(特别是气-液)界面上，处处(chch)存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为(chnwi)表面张力，用表示，

20、单位是Nm-1。上一内容下一内容第21页/共159页第二十二页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等(xingdng) 方向相反，则金属丝不再滑动。这时 l是滑动边的长度，因膜有两个(lin )面，所以边界总长度为2l， 就是作

21、用于单位边界上的表面张力。上一内容下一内容第22页/共159页第二十三页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension如果在金属线框中间系一线圈(xinqun) ，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜(见右图)。由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以(suy)线圈成任意形状可在液膜上移动，(见右图)。如果刺破线圈中央(zhngy

22、ng) 的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，见下图，清楚的显示出表面张力的存在。上一内容下一内容第23页/共159页第二十四页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy 表面表面表面表面(biomin)(biomin)自由能自由能自由能自由能(surface free energy)(surface free energy)考虑(kol)了表面功，热力学基本公式中应相应增加dA一

23、项，即：由此可得：上一内容下一内容表面(biomin)自由能第24页/共159页第二十五页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface free energysurface free energy广义的表面自由(zyu)能定义：(根据前述热力学基本方程）保持相应的特征(tzhng) 变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。狭义的表面(biomin)自由能定义：保持温度、压力和组成

24、不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号或 表示，单位为Jm-2。上一内容下一内容第25页/共159页第二十六页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension由此我们(w men)得到 （dx是金属丝在外力可逆作用(zuyng)下向下滑动的微小距离） 表面功 表面自由能 由此可知，

25、表面(biomin)张力、表面(biomin)功、表面(biomin)吉布斯自由能是同一东西从不同角度考虑问题的结果。 lF2=表面张力 =N m-1 上一内容下一内容第26页/共159页第二十七页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension 下面我们从热力学角度来分析、解释体系总是力图(lt)减小自己的表面积或表面张力的界面现象。 恒温、恒压下

26、，自发过程总是朝着 G减少的方向进行，在恒温恒压条件 (tiojin)下，要使体系 GS， 表面张力(biominzhngl)的方向：垂直于表面的边界，指向液体并与与表面相切。 上一内容下一内容第27页/共159页第二十八页，共160页。4.Surface work ,surface tension and surface free4.Surface work ,surface tension and surface free energy energy surface tensionsurface tension （1） 一定(ydng)时， As ，所以，体系总是尽可能减 小自己的表面积

27、（2）As一定时， ，通过吸附 (xf)，以减小界面张力 由此我们不难理解，荷叶上的水珠（若没有重力的作用）总是成球形，而固体表面总有吸附其它物质的倾向。这就是为什么活性碳可脱色，橘子(j zi)或固体吸附剂放在冰箱可除臭的原因。 上一内容下一内容第28页/共159页第二十九页，共160页。5 5、界面张力与温度、界面张力与温度、界面张力与温度、界面张力与温度(wnd)(wnd)的关系的关系的关系的关系 5.Temperature-dependence of Surface tension 5.Temperature-dependence of Surface tension温度升高，界面张力

28、(zhngl)下降，当达到临界温度Tc时，界面张力(zhngl)趋向于零。这可用热力学公式(gngsh) 说明：运用全微分的性质，可得：而 (因为表面积增加，熵总是增加的。 ) 所以 即 随T 的增加而下降 。 因为上一内容下一内容第29页/共159页第三十页，共160页。5 5、界面张力与温度、界面张力与温度、界面张力与温度、界面张力与温度(wnd)(wnd)的关系的关系的关系的关系 5.Temperature-dependence of Surface tension 5.Temperature-dependence of Surface tension纯液体表面张力 T关系可用为下经验公

29、式(gngsh)表示： 总之(zngzh)，T， 。所以冬天洗衣服热水比冷水效果好。 式中，TC为液体的 临界温度 ， 0，n为经验常数，与液体性质有关，绝大多数n1。 P156 (第四版)表10.1.4为一些液体P466-467 （第五版）为一些液体或固体在不同温度下的表面张力。上一内容下一内容第30页/共159页第三十一页，共160页。6.Factor effecting on surface tension6.Factor effecting on surface tension（1）Effect of the action force between molecules in subs

30、tance on surface tensionFor pure liquid and pure solid,surface tension is dependent on the bond energy. The larger surface tension is, the stronger the chemical bond. (metal bond) (ionic bond) (polar covalence bond) (non- polar covalence bond)上一内容下一内容（2）Effect of temperature on surface tensionT , ,

31、and第31页/共159页第三十二页，共160页。6.Factor effecting on surface tension6.Factor effecting on surface tension（3）Effect of pressure on surface tension p, It is due to density() creasing with pressure increasing. Additionally, the amount of adsorption on solid and the gas solubility in solution increasing with

32、pressure increasing. （4） Effect of The property of component connected each other on surface tension (see P155 table 10.1.3(第四版)，P467 table10.1.3(第五版) 上一内容下一内容第32页/共159页第三十三页，共160页。Example 1Example 1例1：常压下，水的比表面能与温度的关系可表示为 =（7.56410-2-1.4010-4t /）J.m-2。若在10时， 保持水的总体积不变而改变其表面，试求：(1).使水的表面积可逆增加1.00cm2

33、,必须做多少功？(2).上述过程(guchng)中的U、H、A、G以及所吸收的热 各为若干？(3).上述过程(guchng)后，除去外力，水将自动收缩原来的表面 积，此过程(guchng)对外不做功，试计算此过程(guchng)的Q、U、 H、A及G。 上一内容下一内容第33页/共159页第三十四页，共160页。Example 1Example 1 =（7.56410-2-1.4010-410）J.m-2 =7.42410-2 J.m-2=-7.42410-2110-4 =-7.4210-6J G =7.4210-6J Answer：（1）As T=10，(2)For one-componen

34、t system dG=-SdT+VdP+ dAS 上一内容下一内容第34页/共159页第三十五页，共160页。Example 1Example 1 From t， -1.4010-4J.K-1.m-2 Qr=TS=2831.410-8=3.9610-6J H=U+(pV)=U=1.1410-5J, A=G=7.4210-6J U= Qr- =3.9610-6+7.4210-6=1.1410-5JWrG = - =7.4210-6J Wr上一内容下一内容S= AS=1.40110-41.010-4=1.410-8J.K 第35页/共159页第三十六页，共160页。Example 1Exampl

35、e 1 (3)When FS=0，The system restores to the former state, and all state functions return initial value . Hence: U=H=-1.14 10-5JWr=0，Q=U= -1.14 10-5JA=G= -7.42 10-6J上一内容下一内容第36页/共159页第三十七页，共160页。ProblemsP503 10.2补充题： 常压下，水的比表面能与温度(wnd)的关系可表示为 =（7.56410-2-1.4010-4t /）J.m-2。若在10时， 保持水的总体积不变而改变其表面，试求：(1

36、).使水的表面积可逆增加1.00cm2,必须做多少功？(2).上述过程中的U、H、A、G以及所吸收的热 各为若干？(3).上述过程后，除去外力，水将自动收缩原来的表面 积，此过程对外不做功，试计算此过程的Q、U、 H、A及G。 第37页/共159页第三十八页，共160页。10.2 Additional pressure of curved surfaces and10.2 Additional pressure of curved surfaces and consequences rising from additional pressure consequences rising from

37、 additional pressure (The Influence of Curvature on Vapor Pressure)(The Influence of Curvature on Vapor Pressure)n1.Additional pressure of curved surfaces Laplace equation 2.Relationship between the additional pressure and the high of liquid surface in capillary 3. The saturated vapor pressure of mi

38、cro-drop Kelvin equation 4.Metastable state and new phase第38页/共159页第三十九页，共160页。1.Additional pressure of curved surfaces 1.Additional pressure of curved surfaces LaplaceLaplace equation equation (1). Additional pressure on flat surfaceAdditional pressure p= p内p外p0 p0 =0剖面图液面正面图p0flat surfacep0上一内容下一内

39、容第39页/共159页第四十页，共160页。1.Additional pressure of curved surfaces 1.Additional pressure of curved surfaces LaplaceLaplace equation equation（2）Additional pressure on convexity 剖面图p凸p0+p 上一内容下一内容球冠上的蓝色虚线是宏观窄、微观宽，即有一定宽度。这样，F1和F2大小(dxio)相等，方向不同，但不相反，从而产生一指向球心的附加压力。F1F2第40页/共159页第四十一页，共160页。 1.Additional pr

40、essure of curved surfaces 1.Additional pressure of curved surfaces LaplaceLaplace equation equation（2）Additional pressure on concave剖面图p凹p0+p 上一内容下一内容第41页/共159页第四十二页，共160页。1.1.1.1.弯曲液面的附加弯曲液面的附加弯曲液面的附加弯曲液面的附加(fji)(fji)(fji)(fji)压力压力压力压力拉普拉斯方程拉普拉斯方程拉普拉斯方程拉普拉斯方程 Additional pressure of curved surfaces

41、Additional pressure of curved surfaces Additional pressure of curved surfaces Additional pressure of curved surfaces Laplace equation Laplace equation Laplace equation Laplace equationHence：(For concave，p is negative） What are the intrinsic quality resulting in p, value,And direction? Intrinsic qual

42、ity ：p is a resultant force stemming from surface tension in the distinct direction. Value：In 1805,Young-Laplace derived equation to calculate p from curvature radius and .上一内容下一内容Direction：It always points to the center of curvature第42页/共159页第四十三页，共160页。 1.Additional pressure of curved surfaces 1.A

43、dditional pressure of curved surfaces LaplaceLaplace equation equation For sphere： How much p is？For a bubble, (2 surfaces) ： 上一内容下一内容第43页/共159页第四十四页，共160页。1.Additional pressure of curved surfaces 1.Additional pressure of curved surfaces LaplaceLaplace equation equation 例：已知20时水的表面张力为0.0728N.m-1，如果把

44、水分散成小水珠，试计算当水珠半径(bnjng)分别为1.0010-3、1.0010-4、1.0010-5cm,曲面下的附加压力为多少？ Answer： Substituting r=1.0010-3、1.0010-4、1.0010-5into equation above, p =1.46104、1.46105、1.46106Pa 上一内容下一内容第44页/共159页第四十五页，共160页。Problems P503 10.3 第45页/共159页第四十六页，共160页。 2. 2. The saturated vapor pressure of micro-drop The saturate

45、d vapor pressure of micro-drop Kelvin equationKelvin equation pS =p (material nature, T,p外, dispersion degree )上一内容下一内容 弯曲液面附加压力对物质表面的物理性质会产生一系列影响。例如，微小液滴的饱和蒸气(zhn q)压、微小晶体的溶解度等。第46页/共159页第四十七页，共160页。2. 2. The saturated vapor pressure of micro-drop The saturated vapor pressure of micro-drop Kelvin e

46、quationKelvin equation pS =p (material nature, T,p外, dispersion degree )第47页/共159页第四十八页，共160页。2.The radius(2.The radius(r r)-dependence of micro-drop)-dependence of micro-drop pressure ( pressure (P Ps,rs,r) ) Kelvin equationKelvin equation(1)G1=0(2) G2= (3) G3=0(Vm(l) acts as constant)(b) Gb=上一内容下一

47、内容第48页/共159页第四十九页，共160页。2.The radius(2.The radius(r r)-dependence of micro-drop)-dependence of micro-drop pressure ( pressure (P Ps,rs,r) ) Kelvin equationKelvin equationAt constant T and p， ps,r = f(r) (r: droplet curvature radius) For convexity (droplet) ，r0, , ps,rps. i.e. the vapor pressure of d

48、roplet is larger than that of plane liquid (r) ,and the smaller r is，the larger ps,r is. （kelvin equation） 上一内容下一内容第49页/共159页第五十页，共160页。2.The radius(2.The radius(r r) )-dependence of micro-drop-dependence of micro-drop pressure ( pressure (P Ps,rs,r) ) Kelvin equationKelvin equation As far as bubble

49、 is concerned, inside bubble，r0, ps,rc3c2c1） (solute ps-T) 上一内容下一内容第54页/共159页第五十五页，共160页。3.Cr3.Cr关系关系关系关系微小微小微小微小(wixio)(wixio)晶体溶解度晶体溶解度晶体溶解度晶体溶解度3.The radius(3.The radius( )-dependence of micro-crystal )-dependence of micro-crystal solubility solubilityAs displayed at right diagram: at constant T

50、(1).micro-crystal pSmacro-crystal pS (2).c,solute partial pressure According to the principle of phase equipment ，whendissolution crystal pS,溶质=pS，晶体上一内容下一内容第55页/共159页第五十六页，共160页。3.The radius(3.The radius( )-dependence of micro-crystal )-dependence of micro-crystal solubility solubilitySubstituting

51、Henry law , into Kelvin equation , 上一内容下一内容又第56页/共159页第五十七页，共160页。3.The radius(3.The radius( ) )-dependence of micro-crystal-dependence of micro-crystal solubility solubility Example 2Example 2 例2、已知CaCO3 在773.15K时的密度为3900kg.m-3,表面张力(biominzhngl)为121010-3 N.m-1，分解压力为101.325Pa。若将CaCO3研磨成半径为30nm的粉末，求其

52、在773.15K时的分解压力。(P19110.5) Answer： 上一内容下一内容第57页/共159页第五十八页，共160页。Problems P504 10.6第58页/共159页第五十九页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase 上一内容下一内容 Generally speaking, surface effect is not marked and sensible, but, when the radius of droplet or bubble or crystal partic

53、le is vary small, especially in the process of forming new phase, surface effect becomes vary markedness and creates a series of consequences , for instance, forming supersaturated vapor, supercooled or superheated liquid, and supersaturated solution metastable state .第59页/共159页第六十页，共160页。4.Metastab

54、le state and new phase As should in right scheme, make a plot of saturated vapor pressure against temperature (p versus T). The curve OC and OC demonstrate saturated vapor curve of plate liquid and droplet, respectively. 上一内容下一内容(1) Supersaturated steamAt t0 , p0 plate liquid vapor pressure (A) pr d

55、roplet vapor pressure (B)By all appearance, pr p0第60页/共159页第六十一页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase (1) Supersaturated steam(1) Supersaturated steam At t0 ,when the vapor pressure of plate liquid achieve saturated vapor pressure (A), according to Kelvin equation，t

56、he vapor pressure of droplet is not saturated (B). Therefore, droplet cant form. When vapor pressure is equate to pr , with respect to plate liquid, the system becomes supersaturated state. 上一内容下一内容第61页/共159页第六十二页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase (1) Supersatura

57、ted steam(1) Supersaturated steamPrinciple of artificial rainfall:上一内容下一内容第62页/共159页第六十三页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase (2) Overheated liquid(2) Overheated liquid(2) Overheated liquid上一内容下一内容 New phase often undergoes vary large additional pressure (p) becaus

58、e that the radius of new phase (droplet or bubble or crystal particle ) is vary small. Hence,It vanishes as soon as it forms . Boiling dont only vapor on liquid surface, but also generate vary smallbubble Inside liquid. Hence, the reason to form superheated liquid is same as to form supersaturated v

59、apor. 第63页/共159页第六十四页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase (2) Overheated liquid(2) Overheated liquid How much additional pressure to act on a bubble at the beginning of the formation of the bubble? (P162图10.2.6)在101.325kPa, 100的纯水中，在离液面0.02m的深处，假设(jish)存在一个半径为10nm的

60、小气泡。在上述条件下，纯水的表面张力为58.85mNm-1，密度为958.1kgm3，请计算小气泡所承受的压力及其气泡内部气体的压力。 上一内容下一内容第64页/共159页第六十五页，共160页。(2) Overheated liquid(2) Overheated liquidAnswer: suppose the pressure to act on the bubble is pr ，in the case, pr=p+p静+p大 If the small bubble can form and stably exist ，then上一内容下一内容第65页/共159页第六十六页，共160

61、页。(2) Overheated liquid(2) Overheated liquidThe pressure inside small bubble is pr上一内容下一内容第66页/共159页第六十七页，共160页。(2) Overheated liquid(2) Overheated liquidTo maintain the bubble stabilization, how high T is? The vapor enthalpies of water are V a pHm=40.67kJ/mol, at 100and independent of temperature.

62、If pi=pr, then, the small bubble is stable. From C-C equation, To sum up, p is the ultimate cause for generating overheated liquid (metastable state) . Why zeolite can protect liquid from superheat? 上一内容下一内容第67页/共159页第六十八页，共160页。4.Metastable state and new phase4.Metastable state and new phase Learn

63、(3) Supersaturated liquid and (4) Supercooled liquid by self. 人类在社会活动中同样 (tngyng) 如此，以创业为例，原始积累最难，所以许多人从银行贷款，银行的款就是财富的种子(晶种)，用的好，雪球越滚越大。正因为万事开头难，所以要成就一件事就不要被开始的困难所吓倒，只要认定了目标，坚持就是胜利。新相生成的困难印证了一句名言 万事开头难。 上一内容下一内容第68页/共159页第六十九页，共160页。Problemsn nP1926,9,10,第69页/共159页第七十页，共160页。10.2 Wetting10.2 Wetting

64、 phenomenonphenomenon, , Contact angle, andContact angle, and YoungYoung equationequationu3.Relationship between the contact angle and the property of wettingu1.Wetting phenomenonu2.Contact angle and Young equationu4.Some applications of wetting上一内容下一内容第70页/共159页第七十一页，共160页。1.1. WettingWettingWettin

65、g ：Wetting is a process in which the gases which adsorb on solid or liquid surface are substituted by liquid. Water can wet glass, but cant wet feather and lotus leaf.How can we examine the wetting level？ Answer is G Water can wet glass, indicating that the process degradesG.According to the wetting

66、 level, wetting is divided into three kinds: moistening, soaking ,and Spreading Wetting phenomenon can also occur at liquid surface. 上一内容下一内容第71页/共159页第七十二页，共160页。1.1. WettingWetting(1) Moistening(沾湿(zhn sh)( seeP176 ,Figur10.4.2 a) 上一内容下一内容i.e：第72页/共159页第七十三页，共160页。1.1. WettingWetting（ :moistening

67、work (When T and p maintain at constant, the minimal work has been need to do during carrying out the process of Ss-l Ss-g+Sl-g） If - moistening is spontaneous process. 上一内容下一内容第73页/共159页第七十四页，共160页。1.1. WettingWetting(2) Soaking(浸湿)(see P176, Figure10.4.2 b) i.e. Ss-g Ss-l ，（ :soaking work） If ， so

68、aking is spontaneous process.上一内容下一内容第74页/共159页第七十五页，共160页。1.1. WettingWetting Spreading is the process in which Ss-g is substituted by Ss-l， and, simultaneously, Ss-g decreases. For instance, oil floats on water surface. Gs= s-l + l-g s-g （Sl g= Sl g (after spreading)- Sl g (before spreading) Sl g

69、(after spreading) If Gs p凹p凹= p0+p 90，COS0, The liquid cant wet the capillary and h is negative. For example, glass is inserted into mercury (Hg) (see 37th sheet)。 In a word， ph (3)The applications of capillary phnomena： Farmer hoe for 保墒(boshng). solid desiccant.上一内容下一内容第85页/共159页第八十六页，共160页。2.Rela

70、tionship between the 2.Relationship between the additional pressure and additional pressure and the high of liquid surface in capillarythe high of liquid surface in capillary Example 1： 汞对玻璃表面(biomin)完全不润湿，若将直径为0.100mm的玻璃毛细管插入大量汞中，试求管内汞面的相对位置。已知汞的密度为1.35104kg/m3;表面(biomin)张力为0.520N.m-1Answer：（comple

71、te unweting, implying =180）上一内容下一内容第86页/共159页第八十七页，共160页。ProblemsP192 10.9 , 10.10第87页/共159页第八十八页，共160页。10.4 Solid surface10.4 Solid surfaceu1.Physisorption and chemisorptionu2.Isothermal adsorption and adsorption isothermalu3.The Langmuir isothermu4.Other isothermalsu5.Adsorption thermodynamics第88页

72、/共159页第八十九页，共160页。 1.Physisorption and chemisorption1.Physisorption and chemisorption There are many suspended bonds on solid surface.Hence, The molecules on solid surface undergo an asymmetry force to point to inside as that on liquid.Adsorption：the attachment（附着(fzhu)，依附） of substance or particles

73、 to a surface Adsorbent and adsorbate:Adsorbate: the substance adsorbed Adsorbent (substrate): the substance on which another substance is adsorbed上一内容下一内容。 However, solid cant contract surface, as liquid do, onlydegrade surface tension and surface Gibbs free energysolid surfaces by adsorbing adsorb

74、ate. 第89页/共159页第九十页，共160页。 1.Physisorption and chemisorption1.Physisorption and chemisorption Silica, zeolite , active carbon and nitrogen, water vapor ,benzene or hexamethylene are usual adsorbent and adsorbate, respectively. (1)Adsorption way a. Physisorption b. Chemisorption上一内容下一内容第90页/共159页第九十一

75、页，共160页。a. a. PhysisorptionPhysisorption Physisorption characteristic :1.There is a van der Waals interaction (for example, a dispersion or a dipolar) between the adsorbate and substrate. Van der Waals interactions have a long range but are weak.3.Physisorpyion has no selectivity, i.e. a molecule or

76、 atom can stick to any adsorbent.上一内容下一内容2.The energy released when a particle is physisorption is ofthe same order of magnitude as the enthalpy of condensation, and the typical values are 20kJ mol-1.第91页/共159页第九十二页，共160页。a. a. PhysisorptionPhysisorption4.Adsorption state stability is poor, and the

77、rate of adsorption and desorption is quick.5.Adsorption layer may be monolayer or multilayer.6.Adsorption activation energy is very small, hence, the rate of adsorption is independent of temperature. On all accounts, physisoeption is merely a physical action between the adsorbent and adsorbate. The

78、is no electron translation, chemical bond formation and cession, and atoms rearrange.上一内容下一内容第92页/共159页第九十三页，共160页。b. b. b. b. ChemisorptionChemisorption. Chemisorption characteristic : 1.The molecules stick to the surface by forming chemical bond, and tend to find sites that maximize their coordina

79、tion number with the substrate.2.The enthalpy of chemisorption is very much greater than the that of physisorption, and typical values are in the region of 200kJ mol-1, which are nearly equated to that of chemical reaction. 3.Chemisorption has selective, and the sites on solid surface merely adsorb

80、the adsorbates which can react with the active sites. For example, acid sites adsorb basic adsorbates, vice versa. 上一内容下一内容第93页/共159页第九十四页，共160页。b b b b、化学、化学、化学、化学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)吸附吸附吸附吸附b. Chemisorptionb. Chemisorptionb. Chemisorptionb. Chemisorption4.Adsorption state is stable.5.Generally

81、 speaking,Chemisorption is monolayer, i.e. chemisorption has saturation level.6.Adsorption activation energy is larger than the that of physisorption, and the adsorption rate increases with temperature rising. To sum up, chemisorption is similar to chemical reaction between the molecules on the surf

82、ace and adsorbats. The chemisorption bond vibration can be detected by IR or Ultraviolet-Visible spectrometer. 上一内容下一内容第94页/共159页第九十五页，共160页。物理吸附与化学物理吸附与化学物理吸附与化学物理吸附与化学(huxu)(huxu)(huxu)(huxu)吸附的比较吸附的比较吸附的比较吸附的比较Comparison between physisorption and chemisorption Comparison between physisorption and

83、 chemisorption Comparison between physisorption and chemisorption Comparison between physisorption and chemisorption 物理吸附化学吸附吸附力范德华力化学健力吸附层数单层或多层单层吸附热小(近似液化热)大(近似反应热)选择性无较强可逆性和稳定性可逆，稳定性不高不可逆，稳定性高吸附平衡易达到不易达到吸附活化能不需要需要r吸和r解的关系T，r吸和r解并不变快T，r吸和r解加快上一内容下一内容第95页/共159页第九十六页，共160页。2. 2. 2. 2. 吸附吸附吸附吸附(xf)(x

84、f)(xf)(xf)量量量量2.Amount of adsorption2.Amount of adsorption2.Amount of adsorption2.Amount of adsorption(1)吸附(xf)量的表示 单位质量的吸附(xf)剂所吸附(xf)气体的体积。 q =V/m单位：m3g-1 体积要换算成标准状况(STP) 单位质量的吸附剂所吸附气体物质的量。 q =n/m单位：molg-1吸附量通常有两种表示方法：上一内容下一内容第96页/共159页第九十七页，共160页。2. 2. 2. 2. 吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)量量量量2.Amount o

85、f adsorption2.Amount of adsorption2.Amount of adsorption2.Amount of adsorption(2)吸附(xf)量与温度、压力的关系 对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到(d do)吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即： q = f (T , p) 通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如：T=常数，q = f (p)，得吸附等温线。p=常数，q = f (T)，得吸附等压线。q=常数，p = f (T)，得吸附等量线。上一内容下一内容第97页/共159页第九十八页，共160页。吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)等

86、温线的类型等温线的类型等温线的类型等温线的类型The type of adsorption isothermThe type of adsorption isotherm 尽管可将吸附分为物理吸附和化学吸附两大类，但由于不同(b tn)吸附剂和吸附质之间千差万别，所以不同(b tn)吸附质在不同 (b tn)的固体吸附剂上的吸附行为各有不同(b tn)。 人们根据大量(dling)的实验结果，将等温吸附线归纳成五种类型。 从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。 常见的吸附等温线有如下 5种类型： (图中p/ps称为比压，ps 是吸附质在该温度

87、时的饱和蒸汽压，p为吸附质的压力)上一内容下一内容第98页/共159页第九十九页，共160页。吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)等温线的类型等温线的类型等温线的类型等温线的类型The type of adsorption isothermThe type of adsorption isotherm()在2.5nm以下微孔(wi kn)吸附剂上的吸附等温线属于这种类型。例如78K时N2在活性炭上的吸附及水和苯蒸汽在分子筛上的吸附。()常称为S型等温线。吸附剂孔径(kngjng)大小不一，发生多分子层吸附。在比压接近1时，发生毛细冷凝现象。上一内容下一内容第99页/共159页第一百页，共160页。

88、吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)等温线的类型等温线的类型等温线的类型等温线的类型The type of adsorption isothermThe type of adsorption isotherm()这种类型较少见。当吸附剂和吸附质相互作用很弱时会出现(chxin)这种等温线，如352K时，Br2在硅胶上的吸附。()多孔吸附剂发生多分子(fnz) 层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。上一内容下一内容第100页/共159页第一百零一页，共160页。吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)等温线的类型等温线的类型等温线的类型等

89、温线的类型The type of adsorption isothermThe type of adsorption isotherm()发生(fshng)多分子层吸附，有毛细凝聚现象。例如373K时，水汽在活性炭上的吸附属于这种类型。上一内容下一内容第101页/共159页第一百零二页，共160页。3.3.3.3.郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附(xf)(xf)(xf)(xf)理论及吸附理论及吸附理论及吸附理论及吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 3. Langmuir adsorption theory of monolaye

90、r 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm Langmuir吸附(xf)等温式描述了吸附 (xf)量与被吸附 (xf)蒸汽压力之间的定量关系。他在推导该公式的过程引入了两个重要假设：(1) 吸附(xf)是单

91、分子层的；(2) 固体表面是均匀的，被吸附分子之间无相互作用。设：表面覆盖度 = V/Vm,则空白表面为(1 - ) (V为吸附质体积，Vm为发生吸满单分子层时吸附 质的体积)r(吸附） p ( 1- )， r(吸附)=kap( 1- )，r(脱附) ，r(脱附)=kd上一内容下一内容第102页/共159页第一百零三页，共160页。3.3.3.3.郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附(xf)(xf)(xf)(xf)理论及吸附理论及吸附理论及吸附理论及吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 3. Langmuir adsorption t

92、heory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm达到(d do)平衡时，r(吸附(xf)= r(脱附) 即，kap(1 - )=kd设a = ka/kd得： 式中a 称为吸附系数

93、，它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。以 对p 作图，得左图：上一内容下一内容第103页/共159页第一百零四页，共160页。3.3.3.3.郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附(xf)(xf)(xf)(xf)理论及吸附理论及吸附理论及吸附理论及吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of mono

94、layer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm1.当p很小，或吸附(xf)很弱时，ap1， =1，q 与 p无关，吸附(xf)剂已被铺满单分子层。3.当压力适中，q pm，m介于0与1 之间。上一内容下一内容第104页/共159页第一百零五页，共160页。3.3.3.3.郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附(xf)(xf)(xf)(xf

95、)理论及吸附理论及吸附理论及吸附理论及吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir

96、 isothermSubstituting =V/Vm into =ap/(1+ap),Then, Plotting p/V versus p, slope=1/Vm , and intercept =1/aVm ,thus, we can estimate a and Vm .第105页/共159页第一百零六页，共160页。3.3.3.3.郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附郎缪尔单分子层吸附(xf)(xf)(xf)(xf)理论及吸附理论及吸附理论及吸附理论及吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 3. Langmuir adsorption theo

97、ry of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer 3. Langmuir adsorption theory of monolayer and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isotherm and Langmuir isothermLangmuir吸附(xf)等温式的缺点：1.假设吸附是单分子层的，与事实(shsh)不符。2.假设表面是均匀的，其实大部分表面是不均匀

98、的。3.在覆盖度 较大时，Langmuir吸附等温式不适用。例题：P170,10.3.1自己看。 上一内容下一内容第106页/共159页第一百零七页，共160页。4.4.4.4.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 费罗因德利希费罗因德利希费罗因德利希费罗因德利希(Freundlich)(Freundlich)(Freundlich)(Freundlich)公公公公式式式式 4.Other isothermals Freundlich equation 4.Other isothermals Freundlich equation 4.Other isoth

99、ermals Freundlich equation 4.Other isothermals Freundlich equationFreundlich吸附等温式有两种表示(biosh)形式：q：吸附量，cm3/gk，n是与温度、体系有关(yugun)的常数。x：吸附气体的质量m：吸附剂质量k，n是与温度、体系 有关的常数。上一内容下一内容第107页/共159页第一百零八页，共160页。4.4.4.4.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)等温式等温式等温式等温式 费罗因德利希费罗因德利希费罗因德利希费罗因德利希(Freundlich)(Freundlich)(Freundlich)

100、(Freundlich)公公公公式式式式 4.Other isothermals Freundlich 4.Other isothermals Freundlich 4.Other isothermals Freundlich 4.Other isothermals Freundlich equationequationequationequation Freundlich吸附(xf)公式对q (=V/Vm )的适用范围比Langmuir公式要宽。 以lg(q/q)对lg(p/p)作图，得一直线，通过(tnggu)斜率和截距可求得n和k，斜率=n， 截距= lg(k/k) F氏经验式适用于中压

101、，在高压或低压误差较大。但因为简单，计算方便，所以应用十分广泛。 上一内容下一内容第108页/共159页第一百零九页，共160页。5.BET5.BET5.BET5.BET等温式多分子等温式多分子等温式多分子等温式多分子(fnz)(fnz)(fnz)(fnz)层吸附理论层吸附理论层吸附理论层吸附理论 4.BET 4.BET 4.BET 4.BETisothermals isothermals isothermals isothermals 在Langmuir的单层吸附假设：（P171172）（1）单层吸附（即只有气体分子碰撞到固体的空白(kngbi)表面才能发生吸附）（2）固体表面是均匀的（即吸

102、附热是一常数）（3）被吸附的分子间不存在作用力（4）吸附平衡是动态平衡，即r吸r脱基础上，再加上可以形成多分子层吸附假设，就是BET理论，其等温方程为BET公式第109页/共159页第一百一十页，共160页。5.BET5.BET等温式多分子等温式多分子等温式多分子等温式多分子(fnz)(fnz)层吸附理论层吸附理论层吸附理论层吸附理论 4.BET 4.BETisothermalsisothermals式中：Vm为单分子层的饱和吸附量 p*为吸附温度下吸附质液体的饱和蒸气(zhn q)压 为与吸附热有关的常数 实验测定不同 p下的吸附量 V后，若以对 作图可得一直线，由直线的斜率和截距可求得和V

103、m表面积BET公式第110页/共159页第一百一十一页，共160页。5.BET等温式多分子等温式多分子(fnz)层吸附理论层吸附理论 4.BETisothermals 当第一层吸附热远远大于被吸附气体冷凝热时，即1有此时，只需测一个平衡(pnghng)压力下的量，就可以求出饱和单分子层的吸附量Vm实验证明，BET二常数公式只适用于p/p*=0.050.35的范围。低压下，建立不起多层物理吸附平衡，甚至(shnzh)不能达到满层吸附，表面的不均匀性会引起误差；在高压下，分子间作用力和毛细凝结效应会引起误差。第111页/共159页第一百一十二页，共160页。6.6.6.6.吸附吸附吸附吸附(xf)

104、(xf)(xf)(xf)热力学热力学热力学热力学(A)(A)(A)(A) 6.Adsorption thermodynamics 6.Adsorption thermodynamics 6.Adsorption thermodynamics 6.Adsorption thermodynamics气体(qt)在固体表面发生吸附，其共同特征是放热。 吸附(xf)是一自发过程，故G0 又气体吸附是一熵减少的过程，即S(吸)0 H(吸)=(G+TS)0 H(吸)=? 可以用量热方法测得，也可以通过热力学方法计算。 设和g分别为吸附质在吸附相 ()和气相(g)的化学势，当体系在恒温恒压下达到吸附平衡时有

105、： =g 上一内容下一内容第112页/共159页第一百一十三页，共160页。5.5.5.5.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)热力学热力学热力学热力学(A)(A)(A)(A) 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics对纯物质而言： 由此得： 在维持(wich) 吸附量不变的条件下，当温度由 T改变到T+dT，同时使压力由 p改变到p+dp时，有 上一内容下一内容第113页/共159页第一百一十四页，共

106、160页。5.5.5.5.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)热力学热力学热力学热力学(A)(A)(A)(A) 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics根据热力学关系式： 由此得： 为气体吸附前后摩尔熵变。 为气体吸附前后摩尔体积变化值。 上一内容下一内容第114页/共159页第一百一十五页，共160页。5.5.5.5.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)热力学热力学热力学热力学(A)(A)

107、(A)(A) 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics平衡(pnghng)状态下的吸附过程为可逆过程 为摩尔吸附焓 且设气体为理想气体，则： 上一内容下一内容第115页/共159页第一百一十六页，共160页。5.5.5.5.吸附吸附吸附吸附(xf)(xf)(xf)(xf)热力学热力学热力学热力学(A)(A)(A)(A) 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermod

108、ynamics 5.Adsorption thermodynamics 5.Adsorption thermodynamics由此得： 上式非常类似于克克方程。 假设(jish)adsHm不随T变化，则， 即要想保证吸附(xf)量不变，那么当T，必须提高压力p。 气体在固体表面发生吸附时，常有n, adsHm ，这说明固体表面的吸附位不是等价的，而且气体往往首先吸附在活性大的吸附位。 上一内容下一内容第116页/共159页第一百一十七页，共160页。Problemsn nP19313,15第117页/共159页第一百一十八页，共160页。10.5 10.5 the Surfaces of So

109、lutionsthe Surfaces of Solutionsu1.The Adsorption Phenomenon at the Surfaces of Solutionsu2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer Gibbs Adsorption Formulau3.Surface active substances directional rank at layer adsorption 第118页/共159页第一百一十九页，共160页。10.510.510.510.5溶液溶液溶液溶液(rngy)(rngy

110、)(rngy)(rngy)表面表面表面表面 10.5 the Surfaces of Solutions 10.5 the Surfaces of Solutions 10.5 the Surfaces of Solutions 10.5 the Surfaces of Solutions1.液体表面吸附(xf)现象。2.表面过剩与吉布斯(Gibbs)吸附(xf)等温式。3.表面活性物质在吸附(xf)层的定向排列。4.表面活性物质 上一内容下一内容第119页/共159页第一百二十页，共160页。1.1.1.1.液体表面吸附液体表面吸附液体表面吸附液体表面吸附(xf)(xf)(xf)(xf)现象

111、现象现象现象1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions 液体表面存在表面张力，根据热力学原理，体系总是力图通过(tnggu) 减少表面积或降低表面张力从而降低表面自由能。 而对于(duy)一定形

112、状容器中液体，其g L表面积是一定的，剩下来唯一降低表面自由能的途径就是通过吸附另物质来减小自己的表面张力。 液体表面吸附：溶质在溶液表面层 (或叫表面相 )中的浓度与在溶液本体 (或叫体相 )中浓度不同的现象叫表面吸附。 上一内容下一内容第120页/共159页第一百二十一页，共160页。1.1.1.1.液体表面液体表面液体表面液体表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)吸附现象吸附现象吸附现象吸附现象1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorptio

113、n Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions 能影响溶液表面(biomin)张力的物质根据在溶液表面(biomin)发生吸附后对表面(biomin)张力的影响可以分三类：如下图： 类 使，无机盐，如 NaCl； 不挥发性酸，如 H2SO4；碱，如 KOH；含多个 OH基的有机物，如蔗糖 (zhtng) ，甘油等。 例如跑泉水中含有多种矿物质(无机盐)，所以其表

114、面张力大，液面可高出容器，且上面可放置硬币上一内容下一内容第121页/共159页第一百二十二页，共160页。1.1.1.1.液体表面液体表面液体表面液体表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)吸附现象吸附现象吸附现象吸附现象1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the1.The Adsorption Phenomenon at the Surfaces of Solutions Surfaces of Sol

115、utions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions 类 溶液浓度(nngd)C ，含C原子数较多的有机物，如低级脂肪酸，醇，醛等。 类 溶液(rngy) C， 含C原子10以上的两性物质RX，(X表示极性基团，如 OH,CN,CONH2,COOR,SO3-,NH3+,COO-；R表示非极性基团 ) 上一内容下一内容第122页/共159页第一百二十三页，共160页。1.1.1.1.液体表面液体表面液体表面液体表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)吸附现象吸附现象吸附现象吸附现象1.The Adsorption Phe

116、nomenon on the1.The Adsorption Phenomenon on the1.The Adsorption Phenomenon on the1.The Adsorption Phenomenon on the Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions Surfaces of Solutions原则上：凡是能使溶液表面张力升高(shn o)的物质称为表面惰性 物质;凡是能使溶液表面张力降低的物质称为表 面活性物质。 但一般只把那些溶入少量就能显著地降低表面张力的物质叫表面活性物质，也

117、就是(jish) 上述第类。 在讨论溶液表面吸附时，我们还经常用到下面两个名词： 正吸附(positive adsorption) ：溶质自动地富集到表面 相，使得它在表面相的浓度高于体相浓度的现象 负吸附(negative adsorption) ：溶质自动减小其在表面 相浓度，使得它在表面相浓度低于体相的现象 上一内容下一内容第123页/共159页第一百二十四页，共160页。2.2.2.2.表面表面表面表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)过剩与吉布斯吸附等温式过剩与吉布斯吸附等温式过剩与吉布斯吸附等温式过剩与吉布斯吸附等温式2.The surplus qua

118、ntity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer surface layer surface layer surface layer Gibbs Adsorption Formula Gibbs Adsorption Formula Gibbs Adsorption Formula Gi

119、bbs Adsorption Formula 表面活性物质在溶液表面发生(fshng)吸附后，发生(fshng)正吸附可降低表面张力。 这就是吉布斯吸附 (xf)等温式要回答的问题。 表面吸附量或表面过剩： 在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与体相中同量溶剂所含溶质物质的量的差值。 问：在一定的T，p下， 与活性物质的浓度关系如何？c(表)比 c(体)大(或小)多少？ 上一内容下一内容第124页/共159页第一百二十五页，共160页。2.2.2.2.表面过剩表面过剩表面过剩表面过剩(gushng)(gushng)(gushng)(gushng)与吉布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等温式（与吉

120、布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等温式（A A A A）2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer surface layer surface layer surface layer Gibbs Adsorption FormulaGibbs Adso

121、rption FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption Formula 在aa和bb间有一薄层 (几个(j )分子层厚度 )，其中溶质的浓度和溶剂的浓度既不同于 (g)相，也不同于 (l)相，这一薄层为界面区域。这是表面相的实际模型。 右图为一二(y r)元气液平衡体系 (g)相，C , V (l)相，C , V上一内容下一内容第125页/共159页第一百二十六页，共160页。2.2.2.2.表面过剩表面过剩表面过剩表面过剩(gushng)(gushng)(gushng)(gushng)与吉布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等

122、温式（与吉布斯吸附等温式（A A A A） 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer surface layer surface layer surface layer Gibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorpti

123、on FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption Formula 现在为了方便(fngbin)理论上的讨论和公式推导，有必要假设一个理想模型。 设在界面区域内，存在一平行于aa和bb的面ss，这个平面ss被称为(chn wi)表面相，用 表示，见下图，这是一个严格的二维空间相，设其面积为A。 设体系内溶质的总量为n： 上一内容下一内容按实际模型计算，n0(总是大于零的)。第126页/共159页第一百二十七页，共160页。2.2.2.2.表面过剩表面过剩表面过剩表面过剩(gushng)(gushng)(gushng)(gushng)与吉布斯吸附

124、等温式（与吉布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等温式（与吉布斯吸附等温式（A A A A） 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer surface layer surface layer surface layer Gibbs Adsorption

125、FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption Formula 但实际上我们没有也无法划出aa面和bb面，所以，习惯上认为从体相到ss面的浓度(nngd)都是c ,从体相到ss面的浓度(nngd)都是c,并用来计算n和n的值，根据上式 上一内容下一内容 由以上的表面相理论模型计算的 则有正有负。两相的界面上的正吸附或负吸附作用只能体现在 上了。若 是正值，溶液两相界面上就是正吸附，反之是负吸附。 第127页/共159页第一百二十八页，共160页。2.2.2.2.表面过剩表面过剩表面过剩表面过剩(gu

126、shng)(gushng)(gushng)(gushng)与吉布斯吸附等温式与吉布斯吸附等温式与吉布斯吸附等温式与吉布斯吸附等温式2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area 2.The surplus quantity of solute in unit area surface layer surface layer surface layer surface l

127、ayer Gibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption FormulaGibbs Adsorption Formula吉布斯把溶质在单位(dnwi)界面上的吸附表示为: :表面吸附量或表面过剩， =mol/m2，其正负与 一致。可以证明， 与C和 的关系如下： 上一内容下一内容(positive adsorption)(negative adsorption)(non-adsorption)第128页/共159页第一百二十九页，共160页。3.3.3.3.表面活性物质表面活性物质表面活性物质表面活性物质(wzh

128、)(wzh)(wzh)(wzh)在吸附层定向排列在吸附层定向排列在吸附层定向排列在吸附层定向排列 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at adsorption layer adsorption layer adsorption layer adsorpti

129、on layer 另一方面，经验表明，表面 (biomin)活性剂在溶液表面 (biomin)吸附时，其c曲线形式如下图： 类似于气体(qt)在固体表面吸附的第种类型，可用类似于Langmuir吸附等温式描述。 :饱和吸附时的表面吸附量； k：经验常数，当 c很小时， ， c成直线关系 c很大达饱和吸附时， 此时若再增加浓度，吸附量不再改变。而已经被吸附在表面相的两亲分子则在气液界面上定向排列。 上一内容下一内容第129页/共159页第一百三十页，共160页。3.3.3.3.表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附(xf)(xf)(xf)(xf)层定向排列层定向

130、排列层定向排列层定向排列 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at adsorption layer adsorption layer adsorption layer adsorption layer 根据实验，脂肪酸在水中的浓度达到一定数值后，它在表面层

131、中的吸附量(过剩)为一定值，与本体 (bnt) 浓度无关，并且和它的碳氢链的长度也无关。 这时，表面吸附已达到饱和，脂肪酸分子(fnz)合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。 上一内容下一内容第130页/共159页第一百三十一页，共160页。3.3.3.3.表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附表面活性物质在吸附(xf)(xf)(xf)(xf)层定向排列层定向排列层定向排列层定向排列 3.Surface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at 3.S

132、urface active substances directional rank at 3.Surface active substances directional rank at adsorption layer adsorption layer adsorption layer adsorption layer 根据这种紧密排列 (pili) 的形式，可以计算每个分子所占的截面积 Am。 式中L为阿伏加德罗常数， 原来是表面吸附量，当达到饱和吸附时, 可以作为单位表面上溶质的物质的量。 上一内容下一内容第131页/共159页第一百三十二页，共160页。Example 1例1：19时，丁

133、酸水溶液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和B是常数(1) 导出此溶液表面吸附量 与浓度C的关系(2)已知A=0.0131Nm-1,B=19.62dm3mol-1,求丁酸浓度为 0.2mol/dm3 时的吸附量(3)求丁酸在溶液表面的饱和吸附量(4)假定饱和吸附时表面全部被丁酸分子占据，计算每个丁 酸分子的横截面积为多少？ 上一内容下一内容第132页/共159页第一百三十三页，共160页。Example 1Example 1解：(1)将题给的关系式对 C求导得： + BcABdcdr-=1代入吉布斯吸附公式： (2)将有关数据代入上式，计算得

134、： (3)当C很大时， 1+BCBC则： (4)丁酸分子(fnz)横截面积 上一内容下一内容第133页/共159页第一百三十四页，共160页。ProblemsP194 , 20第134页/共159页第一百三十五页，共160页。10.6 Surface active substance and its 10.6 Surface active substance and its application application1. Surfactants structure feature2. Surfactants classification3.Types of surfactants 5.Mi

135、celle and CMC4.The Effect and effective value of surfactants6.Hydrophilelipophile balance HLB value7. Actual application of Surfactants第135页/共159页第一百三十六页，共160页。10.610.610.610.6表面表面表面表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂及其应用活性剂及其应用活性剂及其应用活性剂及其应用 1、 表面(biomin)活性物质的结构特点 2、 表面(biomin)活性剂分类 3、 常用表面(biomi

136、n)活性剂类型 4、 表面(biomin)活性剂的效率和有效值 5、 胶束及临界胶束浓度 6、 亲水亲油平衡HLB值 7、 表面(biomin)活性剂的实际应用 上一内容下一内容第136页/共159页第一百三十七页，共160页。1 1 1 1、表面活性物质、表面活性物质、表面活性物质、表面活性物质(wzh)(wzh)(wzh)(wzh)的结构特点的结构特点的结构特点的结构特点 1.Surfactants structure feature 1.Surfactants structure feature 1.Surfactants structure feature 1.Surfactants

137、structure feature 表面活性物质具有两亲结构特点(tdin)，常用RX表示， 一端(ydun)是具有10 C以上的CH链，用R表示，具有憎水性；另一端为极性集团，用X表示，具有亲水性。RX上一内容下一内容第137页/共159页第一百三十八页，共160页。2 2 2 2、表面、表面、表面、表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂分类活性剂分类活性剂分类活性剂分类 2. Surfactants classification 2. Surfactants classification 2. Surfactants classification 2.

138、Surfactants classification 表面活性剂通常采用按化学结构来分类(fn li)，分为离子型和非离子型两大类。 离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性(lingxng)型表面活性剂。 显然阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。 1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂上一内容下一内容第138页/共159页第一百三十九页，共160页。3 3 3 3、常用、常用、常用、常用(chn yn)(chn yn)(chn yn)(chn yn)表面活性剂类型表面活性剂类型表面活性剂类型表面活性剂类型 3.Types of surfa

139、ctants 3.Types of surfactants 3.Types of surfactants 3.Types of surfactants 上一内容下一内容第139页/共159页第一百四十页，共160页。3 3 3 3、常用表面、常用表面、常用表面、常用表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂类型活性剂类型活性剂类型活性剂类型 3.Types of surfactants 3.Types of surfactants 3.Types of surfactants 3.Types of surfactants 上一内容下一内容第140页/共159页第

140、一百四十一页，共160页。4.4.4.4.表面表面表面表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂效率和有效值活性剂效率和有效值活性剂效率和有效值活性剂效率和有效值 4.The Effect and effective value of surfactants 4.The Effect and effective value of surfactants 4.The Effect and effective value of surfactants 4.The Effect and effective value of surfactants使水的表面张力明显降低

141、所需要(xyo)的表面活性剂的浓度。 显然，所需浓度愈低，表面(biomin)活性剂的性能愈好。能够把水的表面张力降低到的最小值。 显然，能把水的表面张力降得愈低，该表面活性剂愈有效。表面活性剂的效率与有效值在数值上常常是相反的。 例如，当憎水基团的链长增加时，效率提高而有效值降低。 表面活性剂效率表面活性剂有效值上一内容下一内容第141页/共159页第一百四十二页，共160页。5.5.5.5.胶束及临界胶束及临界胶束及临界胶束及临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC

142、5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC (1) (1) (1) (1) 胶束胶束胶束胶束 (1) Micelle (1) Micelle (1) Micelle (1) Micelle 表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度(nngd)时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基以及浓度不同(b tn)，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 上一内容下一内容第142页/共159页第一百四十三页，共160页。5.5.5.5.胶束及临界胶束及临界胶束及临界胶束及临界(ln ji)(ln ji)(

143、ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC (1) (1) (1) (1) 胶束胶束胶束胶束 (1) Micelle (1) Micelle (1) Micelle (1) Micelle上一内容下一内容第143页/共159页第一百四十四页，共160页。5.5.5.5.胶束及临界胶束及临界胶束及临界胶束及临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度 5.Micelle and CMC 5.

144、Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC (2). (2). (2). (2).临界临界临界临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度(critical micelle (critical micelle (critical micelle (critical micelle concentration) concentration) concentration) concentration) (2).临界(ln ji)胶束浓度(critical micelle concentrat

145、ion) 临界胶束浓度简称CMC ，表面活性剂在水中随着(su zhe)浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这一开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 临界胶束浓度不是一个确定的数值，而常表现为一个窄的浓度范围。 上一内容下一内容第144页/共159页第一百四十五页，共160页。5.5.5.5.胶束及临界胶束及临界胶束及临界胶束及临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.M

146、icelle and CMC 5.Micelle and CMC (2). (2). (2). (2).临界临界临界临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度(critical micelle (critical micelle (critical micelle (critical micelle concentration)concentration)concentration)concentration)上一内容下一内容第145页/共159页第一百四十六页，共160页。5.5.5.5.胶束及临界胶束及临界胶束及临界胶束及临界(ln ji)

147、(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC 5.Micelle and CMC (2). (2). (2). (2).临界临界临界临界(ln ji)(ln ji)(ln ji)(ln ji)胶束浓度胶束浓度胶束浓度胶束浓度(critical micelle (critical micelle (critical micelle (critical micelle concentration)concentration)concentration)conce

148、ntration) 表面活性剂的许多性质以临界胶束浓度为分界点，在临界胶束浓度两边不同(b tn)。如下图： 这时溶液性质与理想性质发生偏离(pinl)，例如在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。上一内容下一内容第146页/共159页第一百四十七页，共160页。6.6.6.6.亲水亲油平衡亲水亲油平衡亲水亲油平衡亲水亲油平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)HLBHLBHLBHLB值值值值 6.Hydrophile 6.Hydrophile 6.Hydrophile 6.Hydrophileli

149、pophile balance lipophile balance lipophile balance lipophile balance HLB value HLB value HLB value HLB value 表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，理论上很难用相同的单位来衡量(hng ling)其活性作用，为此格里芬(Griffin)提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性。 对非离子型的表面(biomin)活性剂，HLB的计算公式为：例如：石蜡无亲水基，所以 HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。 其余非离子型表面活性剂的 HLB值介于020

150、之间。 上一内容下一内容第147页/共159页第一百四十八页，共160页。6.6.6.6.亲水亲油平衡亲水亲油平衡亲水亲油平衡亲水亲油平衡(pnghng)(pnghng)(pnghng)(pnghng)HLBHLBHLBHLB值值值值 6.Hydrophile 6.Hydrophile 6.Hydrophile 6.Hydrophilelipophile balance lipophile balance lipophile balance lipophile balance HLB value HLB value HLB value HLB value根据(gnj)需要，可根据(gnj)HL

151、B值选择合适的表面活性剂。 例如(lr)：HLB值在26之间，可作油包水型的乳化剂； 810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。 HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | | 聚乙二醇 O/W乳化剂上一内容下一内容第148页/共159页第一百四十九页，共160页。7 7 7 7、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Su

152、rfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants .润湿润湿润湿润湿(rn sh)(rn sh)(rn sh)(rn sh)作用作用作用作用 .wetting .wetting .wetting .wetting表面活性剂的用途极广，主要(zhyo)有五个方面：.润湿(rn sh)作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于9

153、0。上一内容下一内容第149页/共159页第一百五十页，共160页。7 7 7 7、表面、表面、表面、表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants . . . .起泡作用起泡作用起泡作用起泡作用 . bubbling

154、. bubbling . bubbling . bubbling.起泡(q po)作用 “泡”就是(jish) 由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。上一内容下一内容第150页/共159页第一百五十一页，共160页。7 7 7 7、表面、表面、表面、表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用7.

155、 Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants . . . .增溶作用增溶作用增溶作用增溶作用 .solubilization .solubilization .solubilization .solubilization.增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入(jir)油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。 增溶作用

156、与普通的溶解(rngji)概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。 经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。上一内容下一内容第151页/共159页第一百五十二页，共160页。7 7 7 7、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual applica

157、tion of Surfactants 7. Actual application of Surfactants .乳化作用乳化作用乳化作用乳化作用 .emulsification .emulsification .emulsification .emulsification.乳化(rhu) 作用a.乳状液： 一种或几种液体以大于 10-7m直径的液珠分散 (fnsn) 在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散(fnsn) 体系称为乳状液。 要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，如牛奶. 或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)，如含水原油。

158、有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。 例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。 上一内容下一内容第152页/共159页第一百五十三页，共160页。7 7 7 7、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际(shj)(shj)(shj)(shj)应用应用应用应用7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual applicatio

159、n of Surfactants .乳化作用乳化作用乳化作用乳化作用 .emulsification .emulsification .emulsification .emulsificationb.乳状液类型(lixng)的鉴定 检验(jinyn)水包油乳状液加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明水是连续相。加入油溶性的染料红色苏丹，说明油是不连续相。上一内容下一内容第153页/共159页第一百五十四页，共160页。7 7 7 7、表面、表面、表面、表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用7. Actual

160、application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants . . . .洗涤作用洗涤作用洗涤作用洗涤作用 .washing .washing .washing .washing.洗涤(xd)作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡(q po)、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明： A.水的

161、表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。上一内容下一内容第154页/共159页第一百五十五页，共160页。7 7 7 7、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用、表面活性剂的实际应用(yngyng)(yngyng)(yngyng)(yngyng)7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants 7. Actual application of Surfactants . . . .洗涤作用洗

162、涤作用洗涤作用洗涤作用 .washing .washing .washing .washing B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面并吸附在污垢上，在憎水基的作用(zuyng) 下，使污垢逐步脱离表面。 C.污垢(wgu)悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。上一内容下一内容第155页/共159页第一百五十六页，共160页。7 7 7 7、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际、表面活性剂的实际(shj)(shj)(shj)(shj)应用应用应用应用7. Actual application of Surfactants7. Actual applic

163、ation of Surfactants7. Actual application of Surfactants7. Actual application of Surfactants（6）浮游选矿 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡(q po)剂等表面活性剂。 搅拌并从池底鼓气( q)，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。不含矿石的泥砂、岩石留在池底，定时清除。上一内容下一内容第156页/共159页第一百五十七页，共160页。7 7 7 7、表面、表面、表面、表面(biomin)(biomin)(biomin)(biomin)活性剂的实际应用

164、活性剂的实际应用活性剂的实际应用活性剂的实际应用7. Actual application of Surfactants7. Actual application of Surfactants7. Actual application of Surfactants7. Actual application of Surfactants浮游选矿的原理图 当矿砂表面有 5%被捕(bi b)集剂覆盖时，就使表面产生憎水性，它会附在气泡上一起升到液面，便于收集。 选择合适(hsh)的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的表面，憎水基朝向水。上一内容下一内容第157页/共159页第一百五十八页，共160页。problemsB, P403 12, P410 17 第158页/共159页第一百五十九页，共160页。内容(nirng)总结会计学。这种未被饱和（平衡）的力场倾向于吸附其它物质以求达到平衡。pS,溶质=pS，晶体。b、化学吸附b. Chemisorption。即1有。表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类。这时溶液性质与理想性质发生偏离，例如(lr)在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。problems第一百六十页，共160页。