Chap图实用学习教程.pptx

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1、2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质气-液界面空气空气气气-液液界面界面第1页/共37页2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质气-固界面气气-固界面固界面第2页/共37页2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质液-液界面液-液界面第3页/共37页2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质液-固界面玻璃玻璃板板液液-固界面固界面第4页/共37页2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质固-固界面铁管铁管Cr镀层镀层固

2、固-固界面固界面铁管铁管Cr镀镀层层固固-固界面固界面第5页/共37页2023/4/13 9.1.1 9.1.1 表面现象及其本质表面现象及其本质表面现象的本质表面现象的本质第6页/共37页2023/4/13 9.1.3 9.1.3 表面张力表面张力 将一含有一个活动边框的金属将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。挂，活动边在下面。去掉活动边插销，由于金属框上去掉活动边插销，由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的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。边会被向上拉，直至顶部。第7页/共37页2023/4/1

3、3 9.1.3 9.1.3 表面张力表面张力如果在活动边框上挂一重物，如果在活动边框上挂一重物，这时这时 l 是滑动边的长度，因膜有两个面，所是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为以边界总长度为2l使重物质量使重物质量m2与边框质量与边框质量m1所产生的重所产生的重力力F与总的表面张力与总的表面张力大小相等方向相反大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。则金属丝不再滑动。就是作用于单位边界上的力，称为就是作用于单位边界上的力，称为表表面张力面张力。第8页/共37页2023/4/13 9.1.3 9.1.3 表面张力表面张力 在金属线框中间系一线圈，一起在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液

4、中，然后取出，上面形成浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。一液膜。若刺破线圈中央的液膜，线圈内侧若刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，如右绷成一个圆形，如右图，图，可清楚地显可清楚地显示出表面张力的存在。示出表面张力的存在。由于以线圈为边界的两边表面张由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，故线圈成任意力大小相等方向相反，故线圈成任意形状可在液膜上移动。形状可在液膜上移动。第9页/共37页2023/4/131.1.在平面上在平面上液面俯视图液面俯视图附加压力为附加压力为0液面所受总压力不变，为液面所受总压力不变，

5、为p0附加压力为附加压力为0液面所受总压力不变，为液面所受总压力不变，为p0附加压力为附加压力为0液面所受总压力不变，为液面所受总压力不变，为p0 9.2.1 弯曲液面的附加压力第10页/共37页2023/4/13 9.2.1 9.2.1 弯曲液面的附加压力弯曲液面的附加压力2.2.在凸面上在凸面上球面上受的总压力为：球面上受的总压力为：2.2.在凸面上在凸面上球面上受的总压力为：球面上受的总压力为：2.2.在凸面上在凸面上球面上受的总压力为：球面上受的总压力为：第11页/共37页2023/4/13 9.2.1 9.2.1 弯曲液面的附加压力弯曲液面的附加压力3.3.在凹面上在凹面上气泡内壁受

6、的总压力为：气泡内壁受的总压力为：溶液第12页/共37页2023/4/13 9.2.2 9.2.2 Young-Laplace 公式公式Young-Laplace公式公式的特殊形式。的特殊形式。第13页/共37页2023/4/13 9.2.3 9.2.3 毛细现象毛细现象当把洁净的玻璃毛细管插入纯水中时当把洁净的玻璃毛细管插入纯水中时,管内液面管内液面呈凹面呈凹面，高于高于管外的水平面，管外的水平面，因为凹面因为凹面B点处有向上的附点处有向上的附加压力，加压力，使使B点处压力比平面上小。点处压力比平面上小。管内液面上升后又达成了新管内液面上升后又达成了新的平衡。的平衡。h高度的水柱压力高度的水

7、柱压力就等于附加就等于附加压力。压力。第14页/共37页2023/4/13 9.2.3 9.2.3 毛细现象毛细现象当把洁净的玻璃毛细管插入汞中时当把洁净的玻璃毛细管插入汞中时,管内液面管内液面呈凸面呈凸面，低于低于管外的汞平面。管外的汞平面。因为凸面因为凸面A点处有向下的附点处有向下的附加压力加压力,使使A点处压力比平面上大。点处压力比平面上大。管内液面下降后又达成了新管内液面下降后又达成了新的平衡。的平衡。h高度的汞柱压力高度的汞柱压力就等于附加就等于附加压力。压力。第15页/共37页2023/4/13 9.2.3 9.2.3 毛细现象毛细现象毛细凝聚现象毛细凝聚现象 因为凹面上有附加压力

8、因为凹面上有附加压力,蒸气压蒸气压比平面上小，比平面上小，在小于饱和蒸气压时，凹面上已在小于饱和蒸气压时，凹面上已达饱和而发生凝聚，达饱和而发生凝聚，此即此即毛细凝聚现毛细凝聚现象象。在测量固体吸附量时，采用的吸在测量固体吸附量时，采用的吸附质能润湿固体附质能润湿固体,在毛细管中会形成在毛细管中会形成凹液面。凹液面。发生毛细凝聚后会使吸附结果偏发生毛细凝聚后会使吸附结果偏高。高。第16页/共37页2023/4/13 9.4.19.4.1 表面活性物质与非表面活性物质表面活性物质与非表面活性物质 当纯水中加入溶当纯水中加入溶质质,溶液的表面张力溶液的表面张力会发生变化，几种类会发生变化，几种类型

9、如图所示型如图所示(1)(2)(3)第17页/共37页2023/4/13 9.4.39.4.3 分子在界面上的定向排列分子在界面上的定向排列表面活性剂分子是两亲分子，含表面活性剂分子是两亲分子，含亲水和亲油基团亲水和亲油基团。亲水基团进入水中，亲水基团进入水中，亲油基团朝向空气亲油基团朝向空气。表面活性剂分子在溶液表面定向排列表面活性剂分子在溶液表面定向排列：溶液表面溶液表面碳氢链碳氢链第18页/共37页2023/4/13 9.4.39.4.3 分子在界面上的定向排列分子在界面上的定向排列表面活性剂分子的表面超额是表面活性剂分子的表面超额是正值正值，表面超额表面超额随浓度增加而递增随浓度增加而

10、递增，如曲线前半段所示。如曲线前半段所示。当表面吸附达饱和时当表面吸附达饱和时,表面超额达极大值表面超额达极大值，如图中所示。如图中所示。称为称为饱和吸附量饱和吸附量。实验测定饱和吸附量实验测定饱和吸附量,可计算可计算表面活性剂分子的截面积表面活性剂分子的截面积单位单位 molm-2第19页/共37页2023/4/13 9.6.1 9.6.1 铺展铺展设一种液体1的表面张力为另一种液体2的表面张力为两种液体的界面张力为设一种液体1的表面张力为另一种液体2的表面张力为设一种液体1的表面张力为两种液体的界面张力为另一种液体2的表面张力为设一种液体1的表面张力为两种液体的界面张力为另一种液体2的表面

11、张力为设一种液体1的表面张力为两种液体的界面张力为另一种液体2的表面张力为设一种液体1的表面张力为两种液体的界面张力为另一种液体2的表面张力为设一种液体1的表面张力为不能铺展不能铺展能铺展能铺展第20页/共37页2023/4/13 9.6.2 9.6.2 接触角接触角第21页/共37页2023/4/13 9.6.3 9.6.3 润湿作用润湿作用 液体能自发占据固体表面，把固体表面掩盖起来，称液体能自发占据固体表面，把固体表面掩盖起来，称之为之为液体能润湿固体液体能润湿固体，反之，则不能。，反之，则不能。不能润湿不能润湿能润湿能润湿 90 90第22页/共37页2023/4/13 9.7.1 9

12、.7.1 表面活性剂的分类表面活性剂的分类表面活性剂的分类表面活性剂的分类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第23页/共37页2023/4/13 9.7.2 9.7.2 胶束和临界胶束浓度胶束和临界胶束浓度活性剂浓度低于活性剂浓度低于CMC小型胶束活性剂浓度等于活性剂浓度等于CMC层状胶束 活性剂浓度大于活性剂浓度大于CMC第24页/共37页2023/4/13 9.7.2 9.7.2 胶束和临界胶束浓度胶束和临界胶束浓度各种形状的各种形状的胶束胶束第25页/共37页2023/4/13 9.7.2 9.7.2 胶束和临界胶束浓度胶束和临界胶束浓度第26页/共37页2023/4

13、/13 9.7.2 9.7.2 胶束和临界胶束浓度胶束和临界胶束浓度第27页/共37页2023/4/13 9.7.3 9.7.3 亲水亲水-亲油平衡亲油平衡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乳化剂例如：HLB值在2-6之间，作油包水型的乳化剂；8-10之间作润湿剂；1212-1818之间作为水包油型乳化剂。之间作为水包油型乳化剂。例如：HLB值在2-6之间，作油包水型的乳化剂；8-10之间作润湿剂；例如：例如：HLB值在值在2 2-6 6之间，作油包水型的乳化剂；之间，作油包水型的乳化剂；8 8-101

14、0之间作润湿剂；之间作润湿剂；第28页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.4 表面活性剂的作用表面活性剂的作用浮游选矿的原理浮游选矿的原理 选择合适的捕集剂，使它选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸附在有用矿砂的亲水基团只吸附在有用矿砂的表面，疏水基朝向水。的表面，疏水基朝向水。泡泡水矿物有用矿砂废矿砂疏水基 当矿砂表面有当矿砂表面有5%被捕集剂被捕集剂覆盖时，就使其表面产生疏水覆盖时，就使其表面产生疏水性，它会吸附在表面活性剂组性，它会吸附在表面活性剂组成的气泡上一起升到液面，便成的气泡上一起升到液面，便于收集。于收集。第29页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.

15、4 表面活性剂的作用表面活性剂的作用被增溶的碳氢化合物表面活性剂分子增溶作用示意图增溶作用示意图增溶作用增溶作用第30页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.4 表面活性剂的作用表面活性剂的作用乳化剂也是两亲分子乳化剂在分散相周围定向排列油滴水滴活性剂分子水水包油油包水油乳化剂也是乳化剂也是两亲分子两亲分子乳化剂在分散相周围乳化剂在分散相周围定向排列定向排列第31页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.4 表面活性剂的作用表面活性剂的作用检验水包油检验水包油乳状液乳状液加入水溶性染料如加入水溶性染料如亚甲基蓝，说明亚甲基蓝，说明水水是连续相是连续相。加入油溶性的染料加入

16、油溶性的染料红色苏丹红色苏丹，说明说明油为分散相油为分散相。第32页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.4 表面活性剂的作用表面活性剂的作用加表面活性剂后加表面活性剂后去污过程示意图去污过程示意图洗涤作用上上.水水不易不易润湿润湿油污油污中中.表面活性剂的憎水表面活性剂的憎水基团朝向织物表面并吸基团朝向织物表面并吸附在污垢上，使污垢逐附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。步脱离表面。下下.污垢悬在水中或随污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子洁净表面被活性剂分子占领。占领。第33页/共37页2023/4/13 9.7.4 9.7.4 表面活性剂

17、的作用表面活性剂的作用好的洗涤剂应具备如下特点：好的洗涤剂应具备如下特点：1.1.有良好的有良好的润湿性能润湿性能，与被洗表面充分接触。，与被洗表面充分接触。2.2.有效降低有效降低被洗固体与水被洗固体与水以及以及污垢与水污垢与水的界面张力的界面张力,使污垢易脱落。使污垢易脱落。3.3.有一定的有一定的增溶和起泡作用增溶和起泡作用。4.4.能能保护洁净表面保护洁净表面不被再次污染。不被再次污染。5.5.洗涤废水洗涤废水容易降解，不污染环境容易降解，不污染环境。如不能用含磷。如不能用含磷洗涤剂。洗涤剂。第34页/共37页2023/4/13*9.8.1 9.8.1 吸附剂与吸附质吸附剂与吸附质分子筛分子筛 分子筛又称为人造沸石，是人工合成的分子筛又称为人造沸石，是人工合成的多孔硅铝酸盐多孔硅铝酸盐，是是高效的极性吸附剂和催化剂高效的极性吸附剂和催化剂。分子筛的基本结构是硅氧或铝氧四面体。分子筛的基本结构是硅氧或铝氧四面体。第35页/共37页2023/4/13 9.8.2 物理吸附和化学吸附物理吸附与化学吸附的比较第36页/共37页2023/4/13感谢您的欣赏！第37页/共37页