第八章 表面现象与分散系统(效果).ppt

第八章第八章 表面现象与分散系统表面现象与分散系统 1/25/20231一一.表面自由能表面自由能1.研究对象2.液相表面分子比液相内部分子具有更高的能量（1）液相内部分子，由于所受周围分子的引力相同且对称，所以合力为零，因此它在液相内部移动时并不需要外界对它做功（2）液相表面分子，由于下面密集的液体分子对它的引力远大于上方稀疏的气体分子对它的引力，所以合力不为零。这些力的总和垂直于液面而指向液体内部，即液相表面分子受到向内的拉力，因此在没有其1/25/20232长江大学化工学院 一一.表面自由能表面自由能它作用力存在时，所有的液体都有缩小其表面积的自发趋势。3.表面吉布斯自由能（函数）（简称表面能）1/25/20233长江大学化工学院 一一.表面自由能表面自由能1/25/20234长江大学化工学院 一一.表面自由能表面自由能1/25/20235长江大学化工学院 二二.表面张力表面张力 在相界面的切面上，存在着一个与液面相切，垂直于表面上任意单位长度并指向液面内部的紧缩力表面张力1.表面张力实验（1）U型金属丝框架（2）可滑动的金属丝现象：先把金属丝框架浸入肥皂液后，再从肥皂液中取出，可以观察到金属丝被拉到框架顶点1/25/20236长江大学化工学院 二二.表面张力表面张力1/25/20237长江大学化工学院 二二.表面张力表面张力1/25/20238长江大学化工学院 二二.表面张力表面张力1/25/20239长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P1凸液面的附加压力PP：垂直于弯曲液面，并指向液面内部1/25/202310长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P2凹液面的附加压力PP：垂直于弯曲液面，并指向液面外部1/25/202311长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P3.附加压力P的大小实验：当活塞上方所施加的压力为P/时，在毛细管端 产生一半径为r的小液滴，液滴的外压为P1/25/202312长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P1/25/202313长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P1/25/202314长江大学化工学院 三三.弯曲液面下的附加压力弯曲液面下的附加压力P P1/25/202315长江大学化工学院 四四.弯曲表面上的蒸气压弯曲表面上的蒸气压1/25/202316长江大学化工学院 四四.弯曲表面上的蒸气压弯曲表面上的蒸气压1/25/202317长江大学化工学院 五五.液体的润湿与铺展液体的润湿与铺展1/25/202318长江大学化工学院 五五.液体的润湿与铺展液体的润湿与铺展1/25/202319长江大学化工学院 六六.毛细管现象毛细管现象1/25/202320长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1.气固吸附的本质固体表面分子对碰撞到固体表面上的气体分子有吸引力气体分子被吸附到固体表面时，能降低固体的表面能，使固体系统趋于稳定2.气固吸附 气体分子在固体表面上相对聚集的现象称为气体在固体表面上的吸附3.吸附剂 吸附气体的固体物质称为吸附剂1/25/202321长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附4.吸附质 被吸附剂吸附的气体物质称为吸附质5.物理吸附与化学吸附（见教材P293，表8.3）6.解附（脱附）被吸附分子脱离固体表面，即逸回气相的过程称为解附或脱附7.吸附平衡 单位时间内被吸附到固体表面的气体的量与脱附逸回气相的气体的量相等时的状态，即达到了吸附平衡状态1/25/202322长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202323长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202324长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202325长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202326长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202327长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202328长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202329长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202330长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202331长江大学化工学院 七七.气体在固体表面上的吸附气体在固体表面上的吸附1/25/202332长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附2.正吸附 溶质在表面层中的浓度大于其在本体溶液中的浓度时，称为正吸附3.负吸附溶质在表面层中的浓度小于其在本体溶液中的浓度时，称为负吸附1.溶液的表面吸附 溶质在表面层中与在本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附1/25/202333长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附：负吸附，溶液的表面张力随溶液浓度的增大略有升高（无机盐，难挥发的无机酸或无机碱）：正吸附，溶液的表面张力随溶液浓度的增大而减小（可溶性醇、醛、酸酯）：少量溶质的加入可使溶液的表面张力急剧下降（表面活性剂）4.水溶液表面张力与溶液浓度之间的关系1/25/202334长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附1/25/202335长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附1/25/202336长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附1/25/202337长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附1/25/202338长江大学化工学院 八八.溶液的表面吸附溶液的表面吸附1/25/202339长江大学化工学院 九九.表面活性剂的吸附层结构表面活性剂的吸附层结构1/25/202340长江大学化工学院 九九.表面活性剂的吸附层结构表面活性剂的吸附层结构1/25/202341长江大学化工学院 十十.表面活性剂及其作用表面活性剂及其作用1.表面活性剂 少量溶质的加入可使溶液的表面张力显著下降的物质称为表面活性剂2.表面活性剂的分类（P307）3.表面活性剂的作用（1）润湿作用 棉布易被水润湿，经表面活性剂处理后的棉布会由易被水润湿变成不易被水润湿（2）增溶作用例如：苯在水中的溶解度很小，但是加入表面活性剂后，苯在水中的溶解度会大大增加1/25/202342长江大学化工学院 十十.表面活性剂及其作用表面活性剂及其作用（3）乳化作用a、一种液体以细小液珠形式分散在另一种与它不互 溶的液体之中所形成的系统称为乳状液b、乳状液分为油包水型或水包油型c、乳状液不稳定d、加入表面活性剂后，乳状液的稳定性大大增强，此过程称为乳化作用1/25/202343长江大学化工学院 十一十一.分散系及其分类分散系及其分类1.分散系统 一种或几种物质分散到另一种物质中所构成的系统称为分散系统2.分散相：被分散的物质3.分散介质：分散相存在的介质称为分散介质4.分散系统的分类分子分散系统：分散粒子的半径小于10-9m胶体分散系统：分散粒子的半径在10-9-10-7m之间粗分散系统：分散粒子的半径在10-7-10-5m之间1/25/202344长江大学化工学院 十二十二.胶体的性质胶体的性质1.光学性质丁达尔效应：P312丁达尔效应产生的原因-光的散射引起的（不是入射、反射、折射等原因引起的）2.力学性质布朗运动：胶体在作无规则的热运动，是胶体能够稳定存在的原因扩散：在有浓差存在的情况下，胶体会发生由高浓度处向低浓度处的扩散沉降与沉降平衡：重力场的存在会促使胶体粒子的下沉，而扩散作用的存在会促使胶体粒子在整个分散1/25/202345长江大学化工学院 十二十二.胶体的性质胶体的性质介质中均匀分布，两者会达到沉降平衡3.电学性质（1）电泳（液体介质不动，胶粒动）实验装置P314实验现象：发生液面升降结论：溶胶粒子是一个带电体例如：As2S3溶胶带负电：左液面下降，右液面上升 Fe(OH)3溶胶带正电：左液面上升，右液面下降（2）电渗（胶粒不动，液体介质动）1/25/202346长江大学化工学院 十三十三.胶体的结构胶体的结构1、溶胶的结构a、制备反应 AgNO3+KI=AgI+KNO3(a)KI过量 1/25/202347长江大学化工学院 十三十三.胶体的结构胶体的结构(b)AgNO3过量1/25/202348长江大学化工学院 十三十三.胶体的结构胶体的结构2.胶体具有双电层结构 紧密层与分散层3.胶粒带什么电，溶胶就带什么电，在电泳实验中移 动的是胶粒，不是胶核或胶团或紧密层或分散层1/25/202349长江大学化工学院 十四十四.溶胶的聚沉溶胶的聚沉作业：8-1，4，12，24，251/25/202350长江大学化工学院