第十章　界面现象(第六版)(1)-考研试题文档资料系列.ppt

《第十章　界面现象(第六版)(1)-考研试题文档资料系列.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十章　界面现象(第六版)(1)-考研试题文档资料系列.ppt（57页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、第十章第十章界面现象界面现象自自然然界界中中物物质质有有不不同同的的聚聚集集状状态态，相相与与相相之之间间存存在在界界面面，界面上存在界面上存在界面现象界面现象。气气液液固固界面现象界面现象气气液界面液界面液液液界面液界面固固液界面液界面固固气界面气界面固固固界面固界面界面并不是两相接触的几何面，它有一定的厚度（一般约界面并不是两相接触的几何面，它有一定的厚度（一般约几个分子厚），故有时又将界面称为几个分子厚），故有时又将界面称为“界面相界面相”界面相示意图界面相示意图 界面的结构和性质与相邻两侧的体相都界面的结构和性质与相邻两侧的体相都不相同。不相同。例如，水滴分散成微小水滴。例如，水滴分散

2、成微小水滴。分为分为1018个个直径：直径：10nm表面积：表面积：314.16m2直径：直径：1cm表面积：表面积：3.1416cm2表面积是原来的表面积是原来的106倍倍一些多孔物质如硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。一些多孔物质如硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。在在高度分散的系统高度分散的系统中，界面的特殊性不中，界面的特殊性不容忽视。容忽视。物质的分散度可用比表面积物质的分散度可用比表面积as来表示，其定义为来表示，其定义为 as=As/m单位为单位为m2 kg1。小小颗颗粒粒的的分分散散系系统统往往往往具具有有很很大大的的比比表表面面积积，因因此此由界面特殊性引起的系统特殊

3、性十分突出。由界面特殊性引起的系统特殊性十分突出。人人们们把把粒粒径径在在11000nm的的粒粒子子组组成成的的分分散散系系统统称称为为胶胶体体(见见第第十十二二章章)，由由于于其其具具有有极极高高的的分分散散度度和和很很大大的的比比表表面面积积，会会产产生生特特有有的的界界面面现现象象，所所以以经经常常把把胶胶体体与与界面现象一起来研究，称为胶体表面化学。界面现象一起来研究，称为胶体表面化学。我们身边的胶体界面现象我们身边的胶体界面现象雨滴雨滴露珠露珠曙光晚霞曙光晚霞碧海蓝天碧海蓝天 在界面现象这一章中，将应用物理化学的基本原理，对在界面现象这一章中，将应用物理化学的基本原理，对界面的特殊性

4、质及现象进行讨论和分析。界面的特殊性质及现象进行讨论和分析。10.1界面张力界面张力1.液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数界面张力界面张力()的由来：的由来：表面分子受力不对称表面分子受力不对称液体表面有自动收缩的倾向，扩展表面要做功。液体表面有自动收缩的倾向，扩展表面要做功。图10.1.1液体表面分子与内部分子受力情况示意图 引起表面收缩的单位长度上的力，引起表面收缩的单位长度上的力，单位为单位为Nm-1。（1）液体的表面张力）液体的表面张力实验：实验：若使膜维持不变，需在金属丝上加一力若使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与，其大小与金属丝长

5、度金属丝长度 l 成正比，比例系数成正比，比例系数。因膜有两个表面，。因膜有两个表面，故有故有F=2l即即=F/2l 使系统增加单位表面所需的可逆功使系统增加单位表面所需的可逆功，称为表面功，称为表面功，单位为单位为Jm2。（IUPAC以此来定义表面张力）以此来定义表面张力）当用外力当用外力F 使皂使皂膜面积增大膜面积增大dA时，需时，需克服表面张力做可逆克服表面张力做可逆表面功。表面功。（2）表面功）表面功即即恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变（3）表面吉布斯函数）表面吉布斯函数 恒温恒压下，增加单位表面时系统所增加的恒温恒压下，

6、增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数函数，单位为，单位为Jm-2。三者物理意义不同，但量值和量纲等同，单位均可三者物理意义不同，但量值和量纲等同，单位均可化为化为Nm1。即：即：2.热力学公式热力学公式对于一般的多组分体系，对于一般的多组分体系，则有则有若若研究对象是高度分散的、界面效应显著的系统，则研究对象是高度分散的、界面效应显著的系统，则还要考虑界面的改变带来的影响还要考虑界面的改变带来的影响。此时，。此时，同理有同理有求全微分得求全微分得可知，自发降低表面自由焓有两种途径可知，自发降低表面自由焓有两种途径降低表面积降低表面积降低表面张力降低表面张力dT,pG s (离子键离子键)(

7、极性键极性键)(非极性键非极性键)（2）与接触相的性质有关。与接触相的性质有关。T气相中分子密度气相中分子密度液相中分子距离液相中分子距离（有例外）（有例外）式中：式中：0与与n为经验常数。为经验常数。（4）压力的影响）压力的影响pa.表面分子受力不对称的程度表面分子受力不对称的程度b.气体分子可被表面吸附，改变气体分子可被表面吸附，改变表面相成分表面相成分c.气体分子更多地溶于液相气体分子更多地溶于液相 一般：一般：p10atm，1mN m1，例如例如:10.2弯曲液面的附加压力及其后果弯曲液面的附加压力及其后果1.弯曲液面的附加压力弯曲液面的附加压力拉普拉斯拉普拉斯(Laplace)方程方

8、程plpg一般情况下，液体表面是水平的，一般情况下，液体表面是水平的，水平液面下液体所受压力即为外界压力。水平液面下液体所受压力即为外界压力。球形液滴的某一球缺，底面与液滴球形液滴的某一球缺，底面与液滴相交处为一圆周。圆周外液体对球缺表相交处为一圆周。圆周外液体对球缺表面张力面张力 作用在圆周线上，垂直于圆周作用在圆周线上，垂直于圆周线，而且与液滴表面相切。圆周线上表线，而且与液滴表面相切。圆周线上表面张力合力对凸液面下液体造成额外压面张力合力对凸液面下液体造成额外压力，即附加压力力，即附加压力 p,弯曲液面的附加压力弯曲液面的附加压力 p=p内内p外外球形液滴球形液滴(凸液面凸液面)，附加压

9、力为，附加压力为液体中的气泡液体中的气泡(凹液面凹液面)，附加压力为，附加压力为这样定义的这样定义的 p总是一个正值，方向指向凹面曲率半径中心。总是一个正值，方向指向凹面曲率半径中心。表面张力的方向是和液面相切的，并与两部分的分界线垂直。表面张力的方向是和液面相切的，并与两部分的分界线垂直。若液面是平面，表面张力就在这个平面上。若液面是曲面，表面张力若液面是平面，表面张力就在这个平面上。若液面是曲面，表面张力则在这个曲面的切面上；则在这个曲面的切面上；如果在液体表面上任意划一条分界线把液面分成两部分，则如果在液体表面上任意划一条分界线把液面分成两部分，则两部分的两部分的吸引力大小相等、方向相反

10、，这种表面层中任意两部分间的相互吸引吸引力大小相等、方向相反，这种表面层中任意两部分间的相互吸引力，造成了液体表面收缩的趋势；力，造成了液体表面收缩的趋势；由于表面张力的存在，液体表面总是趋于尽可能缩小，微小液滴往往由于表面张力的存在，液体表面总是趋于尽可能缩小，微小液滴往往呈圆球形，正是因为相同体积下球形面积最小。呈圆球形，正是因为相同体积下球形面积最小。弯曲液面附加压力弯曲液面附加压力 p与液面曲率半径之间关系的推导：与液面曲率半径之间关系的推导：水平分力相互平衡，水平分力相互平衡，垂直分力指向液体内部，垂直分力指向液体内部，其单位周长的垂直分力为其单位周长的垂直分力为 cos 球缺底面圆

11、周长为球缺底面圆周长为2 r1，得垂直分力在圆周上的合力为，得垂直分力在圆周上的合力为F=2 r1 cos 因因cos=r1/r，球缺底面面积为，球缺底面面积为 ，故弯曲液面对于单位水平面上的附加压力故弯曲液面对于单位水平面上的附加压力整理得整理得Laplace方程方程讨论：讨论：(1)该形式的该形式的Laplace公式只适用于球形液面。公式只适用于球形液面。(2)曲面内曲面内(凹凹)的压力大于曲面外的压力大于曲面外(凸凸)的压力，的压力，p0。(3)r 越小，越小，p越大；越大；r越大，越大，p越小。越小。平液面：平液面：r，p0（并不是（并不是 =0）。）。(4)p永远指向球心。永远指向球

12、心。毛细现象毛细现象由拉普拉斯方程，有由拉普拉斯方程，有则液体在毛细管中的上升高度为则液体在毛细管中的上升高度为半径为半径为r 的毛细管垂直插入某液体的毛细管垂直插入某液体中，如果该液体能润湿管壁，液体将在中，如果该液体能润湿管壁，液体将在管中呈凹液面，管中呈凹液面，此时此时液体将在毛细管中液体将在毛细管中上升，上升，直到管内外液柱差为直到管内外液柱差为h。液体在毛细管中上升液体在毛细管中上升液体在毛细管中下降液体在毛细管中下降2.微小液滴的饱和蒸气压微小液滴的饱和蒸气压开尔文开尔文(Kelvin)公式公式一定一定T，p下，纯液体有一定的饱和蒸气压，只是对下，纯液体有一定的饱和蒸气压，只是对平

13、液面而言。当形成弯曲液面时，液体的饱和蒸气压不平液面而言。当形成弯曲液面时，液体的饱和蒸气压不仅与物质的本性、温度及外压有关，还与弯曲液面的曲仅与物质的本性、温度及外压有关，还与弯曲液面的曲率半径有关。率半径有关。饱和蒸气压与液滴曲率半径关系的推导：饱和蒸气压与液滴曲率半径关系的推导：将将dn的微量液体转移到小液滴表面，的微量液体转移到小液滴表面，小液滴面积小液滴面积A：4 r24(r+dr)2面积的增量：面积的增量：dA=8 rdrdG=dA=8 r dr所以有所以有又又dn液体由液体由p pr ：dG=(dn)RT ln(pr/p)而而由由Kelvin公式公式可知：可知：(1)液滴液滴r

14、越小，越小，pr 越大越大;(2)p凸凸p平平p凹凹可导出可导出Kelvin公式公式对于凹液面，对于凹液面，(凹液面凹液面)(凸液面凸液面)3.亚稳态及新相生成亚稳态及新相生成(1)过饱和蒸气过饱和蒸气这种这种在正常相平衡条件下应该凝结而未凝结的蒸气，在正常相平衡条件下应该凝结而未凝结的蒸气，称为过饱和蒸气。称为过饱和蒸气。在在t0温度下缓慢提高蒸气的压力温度下缓慢提高蒸气的压力(如在气缸内缓慢压缩如在气缸内缓慢压缩)至至A点，蒸点，蒸气对通常液体已达到饱和状态气对通常液体已达到饱和状态p0，但对微小液滴却未达到饱和状，但对微小液滴却未达到饱和状态，所以蒸气在态，所以蒸气在A点不能凝结出微点不

15、能凝结出微小液滴。要继续提高蒸气的压力小液滴。要继续提高蒸气的压力至至B点，达到小液滴的饱和蒸气压点，达到小液滴的饱和蒸气压p 时，才可能凝结出微小液滴。时，才可能凝结出微小液滴。液体内部产生气泡所需压力：液体内部产生气泡所需压力：pi=p大大+p静静+p由此所需的温度：由此所需的温度：TiT正常正常因此很容易产生暴沸。因此很容易产生暴沸。这种这种按照相平衡条件，应当沸腾而不沸腾的液体，按照相平衡条件，应当沸腾而不沸腾的液体，称为过热液体。称为过热液体。(2)过热液体过热液体(3)过冷液体过冷液体这种这种按照相平衡条件，应当凝固而未凝固的液体，按照相平衡条件，应当凝固而未凝固的液体，称为过冷液

16、体称为过冷液体。液体冷却时，其饱和蒸气压沿液体冷却时，其饱和蒸气压沿CO 线下降，到线下降，到O点时达到普通晶体点时达到普通晶体的蒸气压，按照相平衡条件应当有晶的蒸气压，按照相平衡条件应当有晶体析出，但是由于最初生成的晶体体析出，但是由于最初生成的晶体（新相）极微小，其蒸气压更低。所（新相）极微小，其蒸气压更低。所以不会有微小晶体析出。必须继续降以不会有微小晶体析出。必须继续降温到正常凝固点以下，如温到正常凝固点以下，如O 点，液点，液体才能达到微小晶体的饱和状态而开体才能达到微小晶体的饱和状态而开始凝固始凝固.由由于于小小尺尺寸寸物物系系的的表表面面特特殊殊性性，造造成成新新相相难难以以生生

17、成成，从而形成四种不稳定状态（亚稳态）：从而形成四种不稳定状态（亚稳态）：过饱和蒸气，过热液体，过冷液体，过饱和溶液过饱和蒸气，过热液体，过冷液体，过饱和溶液(4)过饱和溶液过饱和溶液溶液浓度已超过饱和液溶液浓度已超过饱和液体，但仍未析出晶体的溶液体，但仍未析出晶体的溶液称为过饱和溶液称为过饱和溶液。原因：小晶体为凸面原因：小晶体为凸面,prp ，表表明分子从固相中逸出的倾向大明分子从固相中逸出的倾向大，这造成它的浓度大这造成它的浓度大，即，即溶解度大，溶解度大，由此产生过饱和现象。由此产生过饱和现象。在在固固体体或或液液体体表表面面，某某物物质质的的浓浓度度与与体体相相浓浓度度不不同同的现象

18、称为的现象称为吸附吸附。产生吸附的原因，也是由于表面分子受力不对称。产生吸附的原因，也是由于表面分子受力不对称。dG=dA+Ad 有吸附能力的物质有吸附能力的物质吸附剂吸附剂被吸附的物质被吸附的物质吸附质吸附质10.3固体表面固体表面1.物理吸附与化学吸附物理吸附与化学吸附按吸附剂与吸附质作用本质的不同，吸附可分为按吸附剂与吸附质作用本质的不同，吸附可分为物理物理吸附吸附与与化学吸附化学吸附。性质性质物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附吸附力吸附力范德华力范德华力化学键力化学键力吸附层数吸附层数单层或多层单层或多层单层单层吸附热吸附热小（近于液化热）小（近于液化热）大（近于反应热）大（近于反应热）

19、选择性选择性无或很差无或很差较强较强可逆性可逆性可逆可逆不可逆不可逆吸附平衡吸附平衡易达到易达到不易达到不易达到表表10.3.1物理吸附与化学吸附的区物理吸附与化学吸附的区别别2.等温吸附等温吸附吸附量：吸附平衡时，单位重量吸附剂吸附的吸附质。吸附量：吸附平衡时，单位重量吸附剂吸附的吸附质。即即V被吸附的气体在被吸附的气体在0oC,101.325kPa下的体积下的体积气体的吸附量是气体的吸附量是T，p的函数：的函数：Va=f（T,p）T 一定，一定，Va=f（p）吸附吸附等温线等温线 p 一定，一定，Va=f（T）吸附吸附等压线等压线 na一定，一定，p=f（T）吸附吸附等量线等量线（单位：（

20、单位：mol kg-1）或或（单位：（单位：m3 kg-1）吸附等温线吸附等温线:：单层吸附；：单层吸附；、：平面上的多分子层吸附；：平面上的多分子层吸附；、：有毛细凝结时的多层吸附。：有毛细凝结时的多层吸附。p:达平衡时的吸附压力；达平衡时的吸附压力；p*:该温度下的吸附气体的饱和蒸气压该温度下的吸附气体的饱和蒸气压3.吸附经验式吸附经验式弗罗因德利希公式弗罗因德利希公式方程的优点：方程的优点：(1)形式简单、计算方便、应用广泛。形式简单、计算方便、应用广泛。(2)可用于气可用于气-固体及液固体及液-固界面上的单分子层吸附的计算。固界面上的单分子层吸附的计算。(3)对气体的吸附适用于中压范围

21、的吸附。对气体的吸附适用于中压范围的吸附。式中：式中：k,n 是是经验常数，经验常数，与吸附体系及与吸附体系及T 有关。有关。lg(p/p)lg(Va/V)T1T2斜率斜率n;截距截距k（p=1时的吸附量）时的吸附量）T，k 直线式：直线式：对对I型吸附等温线，有型吸附等温线，有4.朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式1916年，朗缪尔推出适用于固体表面的气体吸附年，朗缪尔推出适用于固体表面的气体吸附(型型)朗缪尔理论的四个基本假设：朗缪尔理论的四个基本假设：(1)气体在固体表面上单分子层吸附；气体在固体表面上单分子层吸附；(2)固体表面是均匀的（吸附热为常数，

22、与固体表面是均匀的（吸附热为常数，与无关）；无关）；(3)被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力被吸附在固体表面上的分子相互之间无作用力；(4)吸附平衡是动态平衡吸附平衡是动态平衡。已被吸附质覆盖的固体表面积已被吸附质覆盖的固体表面积固体总的表面积固体总的表面积覆盖率覆盖率 =等温式的导出：等温式的导出：v解吸解吸=k1 Nv吸附吸附=k1(1)pN式中：式中：N固体表面上具有固体表面上具有吸附能力的总的吸附吸附能力的总的吸附位置数位置数。吸附速率吸附速率解吸速率解吸速率吸附平衡时吸附平衡时v吸附吸附=v解吸解吸，则有，则有k1(1)pN=k1 N可导出可导出朗缪尔吸附等温式朗缪尔吸附等温式

23、式中式中:b=k1/k-1，b是是吸附系数或吸附平衡常数，与吸附剂、吸附质、吸附系数或吸附平衡常数，与吸附剂、吸附质、T有关。有关。b,吸附能力吸附能力。所以有所以有以以1/Va对对1/p作图，截距、斜率作图，截距、斜率Vam和和b 直线式：直线式：而而1)低压时，低压时，bp 1，1+bp bp(Va不随不随p 变化变化)。5.吸附热力学吸附热力学物理吸附为自发过程，物理吸附为自发过程，G0；而气体吸附到表面自；而气体吸附到表面自由度减少，故由度减少，故 S0。根据根据 G=HT S0，可知可知 H0，吸附为放热过程，吸附为放热过程。吸附热可直接用量热计测量，也可用热力学方法计算。吸附热可直

24、接用量热计测量，也可用热力学方法计算。被吸附的气体可作为吸附相处理，吸附平衡时，有被吸附的气体可作为吸附相处理，吸附平衡时，有Ga=Gg吸附过程与气体凝结过程很相似，公式推导过程及结吸附过程与气体凝结过程很相似，公式推导过程及结果均与克劳修斯果均与克劳修斯克拉佩龙方程类似，可得吸附热计算公式：克拉佩龙方程类似，可得吸附热计算公式：10.4固固-液界面液界面固体表面力场不对称，故存在润湿和吸附现象。固体表面力场不对称，故存在润湿和吸附现象。1.润湿角及杨氏方程润湿角及杨氏方程1805年，杨氏年，杨氏(Young)提出，当把液体滴在固体表面时，提出，当把液体滴在固体表面时，平衡时，可从力的角度导出

25、一个方程：平衡时，可从力的角度导出一个方程：接触角：接触角：气、液、固三相点处，气气、液、固三相点处，气液界面的切线与固液界面的切线与固液界液界面的夹角。面的夹角。杨氏方程（或润湿方程）杨氏方程（或润湿方程）润湿：润湿：固体表面上原来的气体被液体取代。固体表面上原来的气体被液体取代。接触过程的接触过程的 G sl;杨氏方程只适用于平衡过程，不适用于杨氏方程只适用于平衡过程，不适用于 Gs 0 的铺展过程。的铺展过程。将杨氏方程将杨氏方程代入润湿方程，有代入润湿方程，有0，1800，900，0习惯上也用接触角来判断润湿：习惯上也用接触角来判断润湿：0 90润湿润湿,180 90不润湿；不润湿；=

26、0或不存在，完全润湿；或不存在，完全润湿；=180完全不润湿。完全不润湿。3.固体自溶液中的吸附固体自溶液中的吸附由于溶剂的存在，固体自溶液中的吸附比气体的吸附复由于溶剂的存在，固体自溶液中的吸附比气体的吸附复杂得多。杂得多。式中：式中：na单位质量的吸附剂在溶液平衡浓度为单位质量的吸附剂在溶液平衡浓度为c时的吸附量；时的吸附量；V 溶液体积；溶液体积；c0和和c 溶液的配制浓度和吸附平衡后的浓度溶液的配制浓度和吸附平衡后的浓度;m 吸附剂的质量。吸附剂的质量。固体自溶液中对溶质的吸附量固体自溶液中对溶质的吸附量:（单位为单位为mol kg-1）(1)自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附一般为一般

27、为I形等温线，可用形等温线，可用Langmuir公式描述：公式描述：式中：式中：b 吸附系数，与溶剂、吸附系数，与溶剂、溶溶质的性质有关；质的性质有关；nam单分子单分子层饱和吸附量。层饱和吸附量。也可用弗罗因德利希等温吸附经验式描述：也可用弗罗因德利希等温吸附经验式描述：na=kcn(2)自浓溶液中的吸附自浓溶液中的吸附吸吸附附等等温温线线一一般般为为倒倒U形形或或S形形，为为固固气气吸吸附附类类型中没有的。型中没有的。(3)稀溶液中影响吸附的因素稀溶液中影响吸附的因素吸附剂孔径吸附剂孔径吸附质分子的大小吸附质分子的大小温度温度吸附剂吸附剂吸附质吸附质溶剂极性溶剂极性吸附剂的表面化学性质吸附

28、剂的表面化学性质恒温、恒压下，恒温、恒压下，dT,pG=d(A)=Ad+dA纯液体：纯液体：为定值，降低为定值，降低Gibbs函数的唯一途径是减少液函数的唯一途径是减少液体表面积体表面积；溶液：溶液：与组成有关，与组成有关，可自发进行溶质在溶液表面的可自发进行溶质在溶液表面的吸附而改变溶液吸附而改变溶液 。10.5溶液表面溶液表面:无机酸、碱、盐、多羟基化合无机酸、碱、盐、多羟基化合物等。物等。c，称为称为表面惰性物质表面惰性物质在表面发生在表面发生负吸附。负吸附。：醇、酸、醛、酯、酮、醚：醇、酸、醛、酯、酮、醚等极性有机物。等极性有机物。c，；正吸附。正吸附。：表面活性剂：表面活性剂(10碳

29、碳以上的有机酸盐、胺等以上的有机酸盐、胺等)。c，；正吸附。正吸附。、类物质均可称为表面活性物质。类物质均可称为表面活性物质。1.溶液表面的吸附现象溶液表面的吸附现象 溶质溶质在在单位面积单位面积的表面层中的的表面层中的吸附量吸附量(mol m-2)(即即与与内内部部比比较较，单单位位表表面面层层上上溶溶质质的的过过剩剩量量，也也称称表面过剩表面过剩)。c 溶质在溶液本体中的平衡浓度（或活度）。溶质在溶液本体中的平衡浓度（或活度）。(1877年年)2.表面过剩浓度与表面过剩浓度与Gibbs吸附等温式吸附等温式证明：证明：设设n0,1，n0,2为溶剂、溶质的总的物质的量。为溶剂、溶质的总的物质的

30、量。Gibbs将气液相分界面将气液相分界面ss 定在定在hs高度处，正好高度处，正好使使溶剂的吸附量：溶剂的吸附量：1=n0,1c1hsAs=0而溶质吸附量：而溶质吸附量：2=n0,2 c2hsAs（设容器的截面积（设容器的截面积A为单位面积）为单位面积）对恒温、恒压下二元系统，下面方程对表面成立：对恒温、恒压下二元系统，下面方程对表面成立：(1)在各强度性质在各强度性质T，p，恒定情况下，积分上式可得恒定情况下，积分上式可得(2)表面表面Gibbs函数是状态函数，具有全微分性质，所以有函数是状态函数，具有全微分性质，所以有与与(1)式比较，可得表面吉布斯式比较，可得表面吉布斯杜亥姆方程：杜亥

31、姆方程：去掉下标，得去掉下标，得Gibbs公式：公式：3.表面活性物质在吸附层的定向排列表面活性物质在吸附层的定向排列一般情况下，表面活性物质的一般情况下，表面活性物质的 c 曲线如下图：曲线如下图：(a)稀溶液稀溶液(b)中等浓度中等浓度(c)吸附趋于饱和吸附趋于饱和实验表明：许多长实验表明：许多长碳链化合物的横截面均碳链化合物的横截面均为为0.205nm2,说明饱和说明饱和吸附时，分子是直立在吸附时，分子是直立在表面的。表面的。由由 m可求吸附分子的横截面积可求吸附分子的横截面积am：测测 -c-c m am (Gibbs公式公式)(Langmuir公式公式)(1)表面活性剂的分类表面活性

32、剂的分类可按在水中是否解离分为可按在水中是否解离分为离子型离子型与与非离子型非离子型的表面活性剂。的表面活性剂。亲水的极性集团亲水的极性集团亲油的长链非极性基团亲油的长链非极性基团结构结构4.表面活性剂表面活性剂表面活性剂表面活性剂能显著降低水的表面张力的一类两亲性质能显著降低水的表面张力的一类两亲性质的有机化合物。的有机化合物。即分子间同时含有亲水的极性基团和憎水即分子间同时含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或环。的非极性碳链或环。（2）表面活性剂的基本性质）表面活性剂的基本性质表面活性剂可在水溶液表面吸附和在溶液中形成胶束。表面活性剂可在水溶液表面吸附和在溶液中形成胶束。表面活性剂的两个

33、重要参数：表面活性剂的两个重要参数：cmc和和HLBcmcc从从-c曲曲线线可可知知，m时时，与与之之对对应应的的-c曲曲线线上上的的 降至最小值不再变化。此时若再增加其浓度，将形成胶束。降至最小值不再变化。此时若再增加其浓度，将形成胶束。胶束（团）的形成和临界胶束浓度：胶束（团）的形成和临界胶束浓度：形成临界胶团所需表面形成临界胶团所需表面活性剂的最低浓度称为临界活性剂的最低浓度称为临界胶团浓度胶团浓度cmc。胶束的形状可依胶束的形状可依浓度不同而呈球浓度不同而呈球状、椭球状、棒状、椭球状、棒状及层状。状及层状。表面活性剂的许多性质在表面活性剂的许多性质在cmc处发生转折，如电导率，处发生转

34、折，如电导率，渗透压、去污能力、增溶作用等。渗透压、去污能力、增溶作用等。（3）HLB法法HLB亲水亲油平衡亲水亲油平衡(hydrophile-lipophilebalance)（4）表面活性剂的实际应用表面活性剂的实际应用例例:去污作用去污作用润湿、去污、助磨、乳化、破乳（消泡）润湿、去污、助磨、乳化、破乳（消泡）等。等。本本章章小小结结本本章章从从分分析析界界面面层层分分子子受受力力的的不不对对称称性性入入手手，指指出出界界面面张张力力的的存存在在是是引引起起各各种种界界面面现现象象的的根根本本原原因因。在在此此基基础础上上，详详细细介介绍绍了了气气 液液、固固 气气、固固 液液界界面面和和溶溶液液表表面面上上常常见见的的界界面面现现象象，如如弯弯曲曲液液面面上上的的附附加加压压力力、小小液液滴滴的的饱饱和和蒸蒸气气压压、亚亚稳稳状状态态、吸吸附附现现象象和和润润湿湿现现象象等等等等。学学习习本本章章时时，应应重重点点理理解解表表面面张张力力和和表表面面吉吉布布斯斯函函数数的的概概念念，学学会会应应用用拉拉普普拉拉斯斯方方程程、开开尔尔文文公公式式、朗朗缪缪尔尔吸吸附附等等温温式式、杨杨氏氏方方程程以以及及吉吉布布斯斯吸吸附附等等温温式式进进行行相相关关计计算。算。