总结•物质表面存在表面张力•表面张力和表面自由能概念不同，数值相同•表面张力是由于物质表面上分子与本体中分子所受的相互作用力不同，产生表面收缩所致•水表面张力 72mN •Laplace方程•Kelvin公式 2.7 溶液表面 溶液表面张力取决于：1、溶液组成部分分子相互作用 2、溶液组成部分分子在表面上的分布 2.7.1 溶液表面张力γC 水溶液浓度IIIIIII类：随C增加，溶液表面张力上升溶质一般为盐类II类：随C增加，溶液表面张力下降溶质一般为有机物<1%III类：随C增加，溶液表面张力很快下降到最低点 溶质使溶剂表面张力快速下降的性质，称为表面活性Surface activity 2.7.2 表面活性剂（surfactant）•特点：高表面活性物质•结构特点：亲油亲水 •分类 按亲油（疏水）部分1）C－H3）硅氧烷2）C－F疏水性：2）> 3）> 1）按亲水部分1）离子型3）混合型2）非离子型亲水性：1）> 3）> 2） •溶解性离子型表面活性剂在温度高于一定值时，溶解度急剧增加ST/℃Krafft点 非离子表面活性剂，当温度上升到一定温度时，溶解度下降，出现浑浊现象，该温度称为浊点Cloud Point•CMC critical micelle concentrationmicelle γCMC溶液性质CCMC表面张力油溶性渗透压当量电导 •HLB值表面活性剂分子中的亲水基团的亲水性和亲油基团的亲油性表达 hydrophile-lipophile balance 1））HLB值的标准值的标准 石蜡0 油酸1 油酸钾20 十二烷基硫酸钠：40 2）HLB值应用•表面活性剂分类 HLB 1 亲油性极强的表面活性剂 HLB 40 亲水性最强的表面活性剂 HLB 10 亲油性与亲水性的中点•表面活性剂应用 HLB 3～6 油包水乳液 HLB 7～8 润湿剂 HLB 9～16 水包油乳液 3）HLB值测定5%未知HLB值的乳化剂分散在15%已知HLB值的油相中 油相制备：粗蒸松节油（HLB 16）和棉籽油 （HLB 6）复配得到不同HLB值的油相加80%的水在Janke-Kunkel型KG分散器以最小速度分散1分钟制备后12，24小时后比较样品的稳定性，得乳化剂的HLB•Journal of American Oil Chemist’s Society 60(4):862 (1983) 4）HLB值计算•非离子表面活性剂HLB计算Mw 亲水基团相对分子质量Mo 秦油基团相对分子质量Journal of American Oil Chemist’s Society 49(8):499 (1960) •非离子、阴离子表面活性剂HLB计算 •混合表面活性剂HLB计算适用于非离子表面活性剂 2.7.3 表面吸附αβS 恒温、恒压下： 设： Gibbs面n1＝0溶剂表面上为0时，溶质的表面过剩Gibbs吸附公式稀溶液 dγ/dC +dγ/dC -低表面张力物质在表面上聚集 第三章 界面相互作用作用力：Van der waals力 静电力空间相互作用力 作用类型W（D）/JD/nmW0D0相互作用能物体相互间的距离吸引排斥 W（D）/JD/nm排斥聚沉 coagulation W（D）/JD/nm絮凝 flocculation絮凝可以再分散 3.1 Van der Waals力3.1.1 Van der waals类型取向力色散力诱导力偶极子间相互作用瞬间偶极相互作用偶极对物体相互作用Kesson力London力Debye力 3.1.2分子间 Van der waals力取向力色散力诱导力ε0 介电常数（真空中）κBoltzman常数u 偶极距r 偶极间距离T 温度α极化率v 频率U1偶极距u2 诱导偶极距 Wvdw= -( CK + CL + CD )/r6 = - C/r6分子间Van der Waals力与分子间距离r6成反比 取向力K色散力L诱导力DCCl401000苯01000甲苯0.1990.9氯苯13.378.18.6苯胺13.677.98.5乙醚10.282.57.1乙醇42.647.69.7 3.1.3宏观物体间的Van der Waals力宏观物体间的Van der Waals力为各组成物之间Van der Waals力加和W（D）∝ －UA／DnU 物体大小、形状因子A Hamaker常数 1）球与平面间的作用力平面DRW（D）＝ AR／6D2）平面与平面间的作用力平面DW（D）＝ －A／12πD2 特点•宏观物体间的Van der Waals力有加和性•Van der Waals力相互作用范围大，～5nm•相互作用力与物体形状有关 两物体通过第三种介质相互作用3）Hamaker常数计算A ＝ AL ＋ ADKn 折光指数v 频率 ε 介电常数 相同聚合物通过空气（ε3 ＝1，n3＝1）、水（ ε3 ＝80，n3＝1.333）相互作用的Hamaker常数Polymεnv/1015s-1mediumHamaker Constant/10-20JobservedcalculatedPS2.551.5572.3air6.56.6PS2.551.5572.3water 1.40.95PVC3.21.5272.9water 3.83.8PTFE 2.11.3592.9water 0.290.33 •真空中，两种物质总是吸引•介质中，相同物质总是吸引 不同物质或吸引或排斥 3.2 静电力3.2.1 扩散双电层＋＋＋＋＋＋＋＋固体溶液－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－ψ0ψixiGrouy－Chapman模型两相界面上电荷分离产生的电势差称为双电层电势差，ψ0假设：1）表面是无限大平面，电荷均匀分布 2）液相中介电常数相同 3）扩散双电层中，离子是点电荷（无体积），服从Boltzmann分布 电荷分布：ni ＝ ni0 exp(-Zieψ/κT)ni 双电层中单位体积中i离子的数目ni0 溶液中的i离子数目ψ0=0Zi i离子的价数双电层内，体积电荷密度：ρ＝Σ ni Zi e 电势分布：(1)平面双电层▽2ψ ＝ － ρ/ε低电势近似，即： K－1双电层厚度x＝K－1时， 双电层电势特性：1)双电层电势与溶液中离子特性有关2)电势以指数形式衰减Zi 增加，K－1下降，双电层变薄，体系稳定性差n0i增加，K－1下降，双电层变薄，体系稳定性差ψ/ψ0x1:12:23:3ψ/ψ0x10-3mol/L10-2mol/L10-1mol/L 一般情况下（非低电势）电势分布当ψ0很小时， 当ψ0不太小时，当ψ0很高时，r0 ≈ 1 (2)球面双电层低电势近似a 球半径r 距离比平板双电层衰减更快 3.2.2 stern双电层＋＋＋＋＋＋＋－－－－－＋－ ＋－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－}Stern层表面吸附层的厚度δ－－－－－－－－－ψ0δψδΨδstern面上电势电势分布 电势分布：(1)平面双电层低电势近似，即：一般情况下（非低电势）电势分布 (2)球面双电层低电势近似 3.2.3 两平面界面在溶液中的相互作用D 两平面间的静电排斥力（能）κBoltzman常数n0 单位体积中离子个数D 平板间距离K－1双电层厚度 应用范围：与K-1相比较，表面距离大，表面电势较大的情况对于1:1电介质电介质浓度增大，排斥力减小电介质浓度增大，排斥力减小 。