表面現(xiàn)象與分散系統(tǒng)PPT課件

1、18.1 表面自由能與表面張力 Surface free energy and surface tension單組分密閉系統(tǒng)：?jiǎn)谓M分密閉系統(tǒng)： dG = -SdT + Vdp - wr 在等溫等壓條件下：在等溫等壓條件下： (dG)T,p = - wr = dA表面功：表面功：可逆擴(kuò)大表面積所做的功可逆擴(kuò)大表面積所做的功 - wr = dA= (dG)T,p 第第2頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第1頁(yè)/共76頁(yè)2一、表面自由能，比表面能PTdefAG,-比表面能比表面能單位：Jm-2物理意義： 從定義式看，定溫定壓下，可逆增加單位表面積引起系統(tǒng)自由能的增量即為比表面能。：?jiǎn)挝槐砻娣e上的分子比相同數(shù)量的內(nèi)部

2、分子超額的吉布斯自由能。第第3頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第2頁(yè)/共76頁(yè)3二、表面張力 單位：?jiǎn)挝唬篘 m-1物理意義：物理意義：表面緊縮力表面緊縮力。定義：在相表面的定義：在相表面的切面上切面上，垂直垂直作用于表面任意作用于表面任意單位單位長(zhǎng)度上的長(zhǎng)度上的緊縮力。緊縮力。表面為一曲面：例如：表面為一平面：肥皂水膜第第4頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第3頁(yè)/共76頁(yè)4三、影響表面張力的因素1. 物質(zhì)的種類及共存相的種類（性質(zhì)）物質(zhì)的種類及共存相的種類（性質(zhì)） 20 H2O(l) C6H6(l) CCl4(l) /N m-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O- C6H6) 0.0326 (H2O-

3、CCl4) 0.045 2. 溫度：一般情況下，溫度：一般情況下，T ，。因分子間引力減弱因分子間引力減弱 如常壓下的純液體：如常壓下的純液體：pTpTpApApTpAASTGAAGTT,pTAST,為溫度不變時(shí)擴(kuò)大表面積所吸的熱為溫度不變時(shí)擴(kuò)大表面積所吸的熱0第第5頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第4頁(yè)/共76頁(yè)5四、表面熱力學(xué)dAVdpSdTdGdAGpT,)(pApTTAS,dATSpA,STGHUdATTdAUVA,第第6頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第5頁(yè)/共76頁(yè)6五、表面自由能（巨大表面系統(tǒng)）例例1： 20，p 下下，將，將1kg水分散成水分散成10-9m半徑的小水滴半徑的小水滴需做功多少？已知需做功多少

4、？已知 = =0.0728 N m-1, = =1000 kg m-3 解：解： Wr = A = (A2 A1) A2 = n 4 r2而而 1kg = n ( 4/3 r3 ) n = 2.4 1023個(gè)個(gè) Wr =3 10-3 /r=218 kJ而而218 kJ的能量相當(dāng)于的能量相當(dāng)于1kg水升溫水升溫50所需的能所需的能. .對(duì)對(duì)于于1kg水水(0.0485m2)，表面能約為表面能約為3.5 10-3J。第第7頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第6頁(yè)/共76頁(yè)78.2 純液體的表面現(xiàn)象 Surface phenomena of pure liquid平面平面 凸液面凸液面(convex) 凹液面凹液面

5、(concave) p=0 p指向球心指向球心 p指向球心指向球心p？第第8頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第7頁(yè)/共76頁(yè)8ppp dApdVdVp dAdVpp )( )3/4()4(32rdrddVdAprdrrrdr2482rp2Young-Laplace equation第第9頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第8頁(yè)/共76頁(yè)9Young-Laplace 公式 : p=2 /r式中式中r：曲率半徑。曲率半徑。 r越大，越大， p越小；平面時(shí)越小；平面時(shí)r， p=0注意：注意：1.不管是凸液面，還是凹液面，附加壓力的方向總是不管是凸液面，還是凹液面，附加壓力的方向總是指向球心，即球內(nèi)的壓力一定大于球外的壓力；指向球

6、心，即球內(nèi)的壓力一定大于球外的壓力；2. 液膜（肥皂泡）液膜（肥皂泡） p=4 /r第第10頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第9頁(yè)/共76頁(yè)10例：打開(kāi)活塞后，兩肥皂泡將如何變化？達(dá)平衡時(shí)怎樣？第第11頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第10頁(yè)/共76頁(yè)11二、曲率對(duì)蒸氣壓的影響-Kelvin eq.( )T: 1mol液體液體 (液相) P P=P+2/r(氣相) 蒸氣壓 p pr氣液平衡：(g) = (l)( )T: d(g) = d(l) 即dGm(g)= dGm(l) RTdlnp=Vm(l)dP(l)rP P 第第12頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第11頁(yè)/共76頁(yè)12Kelvin eq.)()(lnlPlVpRTmpprR

7、TrlVppmr2)(lnRTrM2注意：注意：凹（液中氣泡）：凹（液中氣泡）：r取負(fù)值，取負(fù)值，pr prlVppRTmr2)(ln第第13頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第12頁(yè)/共76頁(yè)13例2 已知水在20時(shí)的表面張力為0.072N m-1， = 1g cm-3， 0時(shí)水的飽和蒸氣壓為610.5Pa。 在0 20內(nèi)水的 vapHm=40.67kJ mol-1。求在20時(shí)半徑為10-9m水滴的飽和蒸氣壓。解：要求解：要求20時(shí)水滴的飽和蒸氣壓，首先要求出該時(shí)水滴的飽和蒸氣壓，首先要求出該溫度下平面水的飽和蒸氣壓。則根據(jù)克溫度下平面水的飽和蒸氣壓。則根據(jù)克-克方程：克方程：223. 129312731)

8、273()293(lnRHKpKpmvap p(293K)=2074Pa根據(jù)根據(jù)Kelvin公式公式064. 12lnRTrMpprpr=6011Pa第第14頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第13頁(yè)/共76頁(yè)14Kelvin公式的應(yīng)用：幾種亞穩(wěn)狀態(tài)1）過(guò)飽和蒸氣人工降雨20時(shí) (pr=6kPa) (p=2kPa)。若現(xiàn)在(35)蒸氣壓為5.6kPa，迅速冷卻至20，雖p p(20)，但仍pr，所以成為過(guò)飽和蒸氣2）過(guò)熱液體：暴沸現(xiàn)象violent bumping P+P=P+2/rpr3）過(guò)冷液體）過(guò)冷液體4）過(guò)飽和溶液）過(guò)飽和溶液第第15頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第14頁(yè)/共76頁(yè)15三、液體的潤(rùn)濕與鋪展 wet

9、ting and spreading (s-l)(s-g)(l-g)OO第第16頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第15頁(yè)/共76頁(yè)16合力 (s-g) (s-l) (l-g)cos ：0，點(diǎn)向左移，液體鋪展 ,如潔凈玻璃上的水滴第第17頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第16頁(yè)/共76頁(yè)17接觸角的計(jì)算：平衡時(shí)(即合力為零時(shí))()()(cosglslgs 90 不潤(rùn)濕，該固體則稱為憎液（水）性固體，如：不潤(rùn)濕，該固體則稱為憎液（水）性固體，如：石蠟、石墨石蠟、石墨 =180 ：完全不潤(rùn)濕：完全不潤(rùn)濕第第18頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第17頁(yè)/共76頁(yè)18四、毛細(xì)管現(xiàn)象 (capillarity)凹液面凹液面 90, p向下p=(液

10、氣)gh=液gh =2/rgrh2 cos2gRR=rcos r為曲率半徑為曲率半徑R為毛細(xì)管半徑為毛細(xì)管半徑第第19頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第18頁(yè)/共76頁(yè)19應(yīng)用：1)鋤地保墑鋤地保墑切斷毛細(xì)管，切斷毛細(xì)管，使水分不能沿毛細(xì)管上升到地使水分不能沿毛細(xì)管上升到地表而蒸發(fā)；表而蒸發(fā)；毛細(xì)管凝聚毛細(xì)管凝聚, 水在毛細(xì)管中呈凹液面，其飽水在毛細(xì)管中呈凹液面，其飽和蒸氣壓小于水平液面的飽和蒸氣壓，水和蒸氣壓小于水平液面的飽和蒸氣壓，水蒸氣易在切斷的毛細(xì)管中凝結(jié)成水。蒸氣易在切斷的毛細(xì)管中凝結(jié)成水。2)兩塊潔凈的玻璃之間兩塊潔凈的玻璃之間放少量水后，為什么放少量水后，為什么很難拉開(kāi)？很難拉開(kāi)？ppp第第2

11、0頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第19頁(yè)/共76頁(yè)20例3 如果水中僅含有半徑為1.0010-3mm的空氣泡，試求這樣的水開(kāi)始沸騰的溫度為多少度？已知100以上水的表面張力為 0.0589 N m-1，氣化熱為40.7 kJ mol-1。解：空氣泡上的附加壓力為p=2/r, 當(dāng)水沸騰時(shí)，空氣泡中的水蒸氣壓至少等于(p +p), 應(yīng)用克勞修斯克拉貝龍方程可求出蒸氣壓為(p +p)時(shí)的平衡溫度T2，此即沸騰溫度。 Parpppp521018. 2201. 118. 2ln13731ln22TRHppmvapT2=396K第第21頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第20頁(yè)/共76頁(yè)21例4 由于天氣干旱，白天空氣相對(duì)濕度僅56

12、%(相對(duì)濕度即實(shí)際水蒸氣壓力與飽和蒸氣壓之比)。設(shè)白天溫度為35(飽和蒸氣壓為5.62103Pa),夜間溫度為25 (飽和蒸氣壓為3.17103Pa)。試求空氣中的水份夜間時(shí)能否凝結(jié)成露珠？若在直徑為0.1m的土壤毛細(xì)管中是否凝結(jié)？設(shè)水對(duì)土壤完全潤(rùn)濕， 25時(shí)水的表面張力 =0.0715 N m-1，水的密度 = 1g cm-3。解：白天溫度為35時(shí), 空氣相對(duì)濕度為56% ，則 實(shí)際蒸氣壓p=5.62103 56%= 3.15103 Pa 此蒸氣壓小于夜間(25時(shí))的飽和蒸氣壓3.17103Pa,所以夜間不會(huì)凝結(jié)。第第22頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第21頁(yè)/共76頁(yè)22在直徑為0.1m的土壤毛細(xì)管中

13、，水形成凹液面。由于水對(duì)土壤完全潤(rùn)濕，故凹液面曲率半徑等于土壤毛細(xì)管半徑= 0.510-7m。由開(kāi)爾文公式：0208. 01000105 . 0298314. 80715. 0101822ln73RTrMpprpr /p=0.979pr =3.10103Pa 3.15103Pa(實(shí)際)，所以夜間水蒸氣能在土壤毛細(xì)管中凝結(jié)。第第23頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第22頁(yè)/共76頁(yè)23例5 一個(gè)帶有毛細(xì)管頸的漏斗，其底部裝有半透膜，內(nèi)盛濃度為110-3mol L-1的稀硬酯酸鈉水溶液。若溶液的表面張力 = *-bc, 其中 * =0.07288N m-1，b=19.62(N m-1 mol L-1)， 298

14、.2K時(shí)將此漏斗緩慢地插入盛水的燒杯中，測(cè)得毛細(xì)管頸內(nèi)液柱超出水面30.71cm時(shí)達(dá)成平衡，求毛細(xì)管的半徑。若將此毛細(xì)管插入水中，液面上升多少？30.71cm第第24頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第23頁(yè)/共76頁(yè)24解：毛細(xì)管內(nèi)液面上升原因有兩個(gè)：一是附加壓力；二是滲透壓。若將此毛細(xì)管插入水中，液面上升多少？若將此毛細(xì)管插入水中，液面上升多少？ 根據(jù)公式根據(jù)公式cos2grh 即 +p =gh, 而 = cRT , p =2 /r 則2 /r =gh cRT =10009.8 0.3071 1 RT= 530.6 Pa= *-bc=0.07288 19.6210-3 =0.05326 Nm-1r= 20

15、.05326/530.6= 2.008 10-4m 2grm074. 0102.0089.8100007288. 024-液面上升液面上升7.4cm第第25頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第24頁(yè)/共76頁(yè)258.3 氣體在固體表面的吸附一、氣固吸附的一般常識(shí)一、氣固吸附的一般常識(shí)吸附質(zhì)：（被吸附的）氣體；吸附質(zhì)：（被吸附的）氣體；吸附劑：（吸附氣體的）固體吸附劑：（吸附氣體的）固體1. 吸附類型吸附類型 物理吸附物理吸附 化學(xué)吸附化學(xué)吸附吸附力吸附力 范德華力范德華力 化學(xué)鍵力化學(xué)鍵力吸附分子層吸附分子層 多分子層多分子層 單分子層單分子層吸附選擇性吸附選擇性 無(wú)，易液化者易吸附無(wú)，易液化者易吸附 有選擇

16、性有選擇性吸附熱吸附熱 -(2040)kJ/mol -(40400)kJ/mol吸附速度吸附速度快快,易脫附易脫附,易達(dá)平衡易達(dá)平衡較慢，不易達(dá)平衡較慢，不易達(dá)平衡第第26頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第25頁(yè)/共76頁(yè)262.吸附平衡與吸附量吸附平衡：即rads = rd，此時(shí)被吸附的氣體量不隨時(shí)間而變化。吸附量：達(dá)吸附平衡時(shí)，單位質(zhì)量吸附劑所吸附的吸附質(zhì)的量a=n(吸附質(zhì))/m(吸附劑) a=V(吸附質(zhì))/m(吸附劑)第第27頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第26頁(yè)/共76頁(yè)273）吸附曲線：a=f(T,p)a為吸附量，為吸附量，p為吸附質(zhì)的分壓為吸附質(zhì)的分壓 吸附等壓線：吸附等壓線：a=f(T) (isobari

17、c) (isobar)CO在在Pt上的吸附等壓線上的吸附等壓線V(CO)T因?yàn)橐驗(yàn)?H= G+T S 0 0 吸附熱小于零，吸附熱小于零，T ，a 吸附是放熱吸附是放熱第第28頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第27頁(yè)/共76頁(yè)28吸附等量線：p=f(T)2lnRTHTpmadsa類似于類似于C-C方程，可求吸附熱方程，可求吸附熱吸附等溫線： a=f(p) isotherm吸附質(zhì)分壓吸附量p397：五種類型，其中第一種是單分子層吸附(見(jiàn)右圖)第第29頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第28頁(yè)/共76頁(yè)29二、Langmuir單分子層吸附等溫式基本假設(shè)：基本假設(shè)：1 單分子層吸附：空白表面上才能吸附。令表面覆蓋單分子層吸附：空

18、白表面上才能吸附。令表面覆蓋度為度為 ， rads = k1(1- )p 2 吸附分子之間無(wú)相互作用力：吸附分子脫附時(shí)不受吸附分子之間無(wú)相互作用力：吸附分子脫附時(shí)不受其它吸附分子的影響。其它吸附分子的影響。rd = k2 ( )T 達(dá)吸附平衡時(shí)，達(dá)吸附平衡時(shí)，rads = rdbpbppkkpk1121bpkbpka121kkb 其中其中bpbpVVVmm1or第第30頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第29頁(yè)/共76頁(yè)30討論：1. bp1， V=Vm (常數(shù)常數(shù))，達(dá)到飽和吸附，達(dá)到飽和吸附 =1bpbpVVVmm1pVVm第第31頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第30頁(yè)/共76頁(yè)31bVbpVpm1直線斜率直線斜率=

19、1/Vm，Vm=1/slope截距截距=1/bVm，b=slope/interceptmmVpbVVp13 原式改寫(xiě)成p/Vp第第32頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第31頁(yè)/共76頁(yè)32三、BET吸附等溫式：多分子層氣固吸附理論ppCVCCVppVpmm11)(CVCslopem1CVm1intercept Vm=1/(slope+intercept)其中其中 C：與吸附熱有關(guān)的常數(shù)與吸附熱有關(guān)的常數(shù) p ：T時(shí)吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓時(shí)吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓BET吸附等溫式的重要應(yīng)用：吸附等溫式的重要應(yīng)用：測(cè)定和計(jì)算固體吸附測(cè)定和計(jì)算固體吸附劑的比表面（單位質(zhì)量吸附劑的表面積）劑的比表面（單位質(zhì)量吸附劑的表面積）

20、已知吸附質(zhì)分子的截面積為已知吸附質(zhì)分子的截面積為AS比比=mALVmNAm22400第第33頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第32頁(yè)/共76頁(yè)33例6 0時(shí)，CO在2.964g木炭上吸附的平衡壓力p與吸附氣體標(biāo)準(zhǔn)狀況體積V有下列數(shù)據(jù)p/104Pa 0.972.404.127.2011.76V/cm37.516.525.138.152.3(1) 試用圖解法求朗格謬爾公式中常數(shù)Vm和b;(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時(shí)，1g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積。解：解：朗格謬爾吸附等溫式朗格謬爾吸附等溫式mmVpbVVp1 (1)以(p/V)對(duì)p作圖，得一直線，其 斜率= 1/Vm, 截距=1/(bVm) 第第

21、34頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第33頁(yè)/共76頁(yè)34p/104Pa0.972.404.127.2011.76(p/V)/Pacm-3129314551641189022491/Vm =8.78 10-3 cm-3, 1/(bVm) =1.24103 Pa cm-3故Vm =114 cm3, b= 7.0810-6 Pa-1將題給數(shù)據(jù)整理后列表如下:p/Vp第第35頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第34頁(yè)/共76頁(yè)35(2) 求CO壓力為5.33104 Pa時(shí)，1g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積。從圖上查出，當(dāng)pCO = 5.33104 Pa時(shí)，p/V=1707Pa cm-32.964g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為：V=

22、 5.33104 /1707=31.22cm31g木炭吸附的CO標(biāo)準(zhǔn)狀況體積為：V/m=31.22/2.964=10.5cm3第第36頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第35頁(yè)/共76頁(yè)36四、其它吸附等溫式1. 捷姆金吸附等溫式捷姆金吸附等溫式 a=kln(bp)2. 付勞因德利希吸附等溫式付勞因德利希吸附等溫式 nkpa/1lna = lnk + (1/n)lnplna = lnk + (1/n)lnc（溶液中）(n1)第第37頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第36頁(yè)/共76頁(yè)378.4 溶液的表面吸附溶液表面的吸附現(xiàn)象和c的關(guān)系c1. 負(fù)吸附表面張力增大(如礦泉水，井水)2. 正吸附表面張力減小，第第38頁(yè)頁(yè)/共共7

23、6頁(yè)頁(yè)第37頁(yè)/共76頁(yè)38二、Gibbs吸附公式表面吸附量:定義：物理意義：（表面超量）surface excess單位面積表面層中溶質(zhì)的物質(zhì)的量比同量溶劑在本體溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量的超出值A(chǔ)nAnnsbsdef/molm-2dcdRTc( )TT c 0 負(fù)吸附c 0 正吸附0dcd0dcd-Gibbs吸附公式第第39頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第38頁(yè)/共76頁(yè)39 的求算：1. 作作 c曲線的切線，求斜率曲線的切線，求斜率d /dc ，代入代入Gibbs吸吸附公式，再作附公式，再作 c圖。圖。 2. 經(jīng)驗(yàn)公式：經(jīng)驗(yàn)公式： 例如對(duì)有機(jī)酸同系物，希施柯夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式為：例如對(duì)有機(jī)酸同系物，希施柯

24、夫斯基經(jīng)驗(yàn)公式為：acb1ln其中其中 *: 純?nèi)軇┑谋砻鎻埩內(nèi)軇┑谋砻鎻埩?: 濃度為濃度為c時(shí)溶液的表面張力時(shí)溶液的表面張力 a,b: 經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。同系物經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。同系物b相同，相同，a不同。不同。第第40頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第39頁(yè)/共76頁(yè)40acb1lncabaacbdcd1/11caccaRTbcdcdRTc)(RTbcac整理上式得整理上式得c/ c作圖，得一直線，作圖，得一直線， =1/slope第第41頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第40頁(yè)/共76頁(yè)41三、表面活性劑的吸附層結(jié)構(gòu)1 表面活性劑：surfactants2 表面活性劑的吸附層結(jié)構(gòu)：LA1第第42頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第41頁(yè)/共7

25、6頁(yè)423 表面膜:第第43頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第42頁(yè)/共76頁(yè)43例7 19時(shí)，丁酸水溶液的表面張力與濃度的關(guān)系可以準(zhǔn)確地用下式表示：BcA1ln其中其中 *是純水的表面張力，是純水的表面張力，c為丁酸濃度，為丁酸濃度，A,B為常數(shù)為常數(shù)(1)導(dǎo)出此溶液表面吸附量導(dǎo)出此溶液表面吸附量 與濃度與濃度c的關(guān)系的關(guān)系;(2)已知已知A=0.0131N m-1, B=19.62dm3 mol-1, 求丁酸濃度求丁酸濃度為為0.20mol dm-3時(shí)的吸附量時(shí)的吸附量 ;(3)求丁酸在溶液表面的飽和吸附量求丁酸在溶液表面的飽和吸附量 ;(4)假定飽和吸附時(shí)表面全部被丁酸分子占據(jù)，計(jì)算每假定飽和吸附時(shí)表

26、面全部被丁酸分子占據(jù)，計(jì)算每個(gè)丁酸分子的橫截面積個(gè)丁酸分子的橫截面積第第44頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第43頁(yè)/共76頁(yè)44解: (1)將題目給定關(guān)系式對(duì)濃度c求導(dǎo)，得代入吉布斯吸附公式，得代入吉布斯吸附公式，得BcAB1c)1 (cBcRTABcRTc(2) 將將A=0.0131N m-1, B=19.62dm3 mol-1, T=292K, c= 0.20mol dm-3代入上式，計(jì)算得：代入上式，計(jì)算得： =4.3010-6 mol m-2第第45頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第44頁(yè)/共76頁(yè)45(3) 當(dāng)c很大時(shí)，1+Bc Bc, 則：RTABcRTABc)1 (4)假定飽和吸附時(shí)表面全部被丁酸分子占據(jù)

27、，則丁酸分子的橫截面積為：223618308. 01002. 61040. 5101nmLA面積261040. 5mmolRTA第第46頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第45頁(yè)/共76頁(yè)46CH3N+ CH2COOCH3SO3 CH3N+ CH3 CH38.5 表面活性劑及其作用雙親性特點(diǎn)（見(jiàn)p411表84）離子型離子型負(fù)離子型：羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸酯鹽負(fù)離子型：羧酸鹽、磺酸鹽、磷酸酯鹽 正離子型：銨鹽正離子型：銨鹽兩性：氨基酸兩性：氨基酸非離子型：酯類、酰胺類、聚氧乙烯醚非離子型：酯類、酰胺類、聚氧乙烯醚CH3CH2 CH2 CH3CH2CH2 CH3CH2 CH2 O(CH2CH2O)nHCH3CH2

28、CH2 第第47頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第46頁(yè)/共76頁(yè)47二、膠束和臨界膠束濃度CMCmicelle and critical micelle concentrationCMC表面活性劑在水溶液中形成膠束所需最表面活性劑在水溶液中形成膠束所需最低濃度。一般在低濃度。一般在0.0010.002mol/dm3，與在溶液與在溶液表面形成飽和吸附所對(duì)應(yīng)的濃度基本一致表面形成飽和吸附所對(duì)應(yīng)的濃度基本一致第第48頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第47頁(yè)/共76頁(yè)48CMC的性質(zhì)：第第49頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第48頁(yè)/共76頁(yè)49三、表面活性劑的作用1.潤(rùn)濕作用：由潤(rùn)濕潤(rùn)濕作用：由潤(rùn)濕不潤(rùn)濕或由不潤(rùn)濕不潤(rùn)濕或由不潤(rùn)濕潤(rùn)濕潤(rùn)濕

29、 防雨布防雨布;浮游選礦浮游選礦;農(nóng)藥農(nóng)藥2.增溶作用：增溶作用：solubilization3.乳化作用：乳化作用：emulsification 乳狀液乳狀液 (emulsion) ： 水包油水包油O/W：牛奶、潤(rùn)滑液牛奶、潤(rùn)滑液 4.起泡，去污油包水W/O：石油、農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑。第第50頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第49頁(yè)/共76頁(yè)50第第51頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第50頁(yè)/共76頁(yè)518.6 分散系統(tǒng)的分類一、按分散相粒子大小分類一、按分散相粒子大小分類1）分子分散系統(tǒng)：）分子分散系統(tǒng)：d109m，單相，真溶液；單相，真溶液；2）膠體）膠體(colloid)分散系統(tǒng)：分散系統(tǒng)：109d107m， 多相，

30、高度分散系統(tǒng)，多相，高度分散系統(tǒng)， 熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)3）粗分散系統(tǒng)：）粗分散系統(tǒng)：107d入射光的波長(zhǎng)反射 分散相粒子直徑入射光的波長(zhǎng) 散射波長(zhǎng)越短，粒子直徑越大，散射越強(qiáng)?？梢?jiàn)光波長(zhǎng)47107m，所以真溶液（d分散介質(zhì)的密度，分散介質(zhì)的密度，ghhRTLVnn)(ln12021 V ：?jiǎn)蝹€(gè)粒子的體積。其濃度隨高度分布的規(guī)律：在重力作用下由于濃度差當(dāng)沉降速度=擴(kuò)散速度時(shí)，達(dá)沉降平衡，而形成穩(wěn)定的濃度梯度。沉降擴(kuò)散第第58頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第57頁(yè)/共76頁(yè)582. 沉降：若分散相粒子較大，布朗運(yùn)動(dòng)不足以克服沉降作用時(shí)，就發(fā)生沉降。重力作用： f1=4/3r3(0)g當(dāng)f1=f2

31、 時(shí)， 粒子以恒定速度u下降gru)(92022/10)(29gur可求得可求得 M=4/3 r3 L 測(cè)測(cè)u 第第59頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第58頁(yè)/共76頁(yè)598.8 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠能穩(wěn)定存在的原因：溶膠能穩(wěn)定存在的原因：1.溶膠粒子帶電；溶膠粒子帶電；2.布朗運(yùn)動(dòng)；布朗運(yùn)動(dòng)；3.溶劑化溶劑化電動(dòng)：在外電場(chǎng)作用下，分散相與分散介質(zhì)發(fā)生相對(duì)電動(dòng)：在外電場(chǎng)作用下，分散相與分散介質(zhì)發(fā)生相對(duì)移動(dòng)。移動(dòng)。電泳：在外電場(chǎng)作用下，分散相在分散介質(zhì)中作定向電泳：在外電場(chǎng)作用下，分散相在分散介質(zhì)中作定向移動(dòng)。移動(dòng)。電滲：在外電場(chǎng)作用下，液體介質(zhì)作定向移動(dòng)。電滲：在外電場(chǎng)作用下，液體介質(zhì)作定向移動(dòng)。第第60頁(yè)

32、頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第59頁(yè)/共76頁(yè)60電泳；第第61頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第60頁(yè)/共76頁(yè)61電滲:第第62頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第61頁(yè)/共76頁(yè)62電泳速度和應(yīng)用電泳速度電泳速度u正比于：正比于：粒子荷電量；電壓；粒子荷電量；電壓；1/ (介質(zhì)介質(zhì))； 1/V(粒子大小粒子大小)電泳應(yīng)用：電泳應(yīng)用： 電泳分離（生物學(xué)）：蛋白質(zhì)和核酸分子電泳電泳分離（生物學(xué)）：蛋白質(zhì)和核酸分子電泳速率不同；速率不同； 電泳電鍍：醫(yī)用橡膠手套；電泳電鍍：醫(yī)用橡膠手套；電滲應(yīng)用：電滲應(yīng)用： 電沉積法涂漆中使漆膜中水分排出；電沉積法涂漆中使漆膜中水分排出； 泥炭脫水；泥炭脫水； 水的凈化；水的凈化；第第63頁(yè)頁(yè)/共共7

33、6頁(yè)頁(yè)第62頁(yè)/共76頁(yè)63二、溶膠粒子帶電的原因1.吸附：由于表面能高，所以易吸附雜質(zhì)。吸附：由于表面能高，所以易吸附雜質(zhì)。 法揚(yáng)司法揚(yáng)司(Fajans)規(guī)則：規(guī)則： 優(yōu)先吸附與溶膠粒子有相同元素的離子；優(yōu)先吸附與溶膠粒子有相同元素的離子； 例如：例如：AgI溶膠優(yōu)先吸附溶膠優(yōu)先吸附Ag+或或I2.電離：分散相固體表面分子發(fā)生電離電離：分散相固體表面分子發(fā)生電離 H2SiO3= 2H+ + SiO32第第64頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第63頁(yè)/共76頁(yè)64三、溶膠粒子的結(jié)構(gòu)膠團(tuán)（電中性）1.固體粒子固體粒子(AgI)m稱為膠核稱為膠核(m=108)，由于吸附而帶電；由于吸附而帶電；2.由于靜電作用，

34、反離子被吸引在帶電膠核的周圍，形成緊密層，在電場(chǎng)的作用下，緊密層隨膠核運(yùn)動(dòng)；即膠粒在運(yùn)動(dòng)；3.由于熱運(yùn)動(dòng)，部分反離子分散在緊密層外，形成分散層。 4.整個(gè)膠團(tuán)為電中性第第65頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第64頁(yè)/共76頁(yè)65膠團(tuán)結(jié)構(gòu)(AgI)mnAg+(n-x) NO3 x+ x NO3 (AgI)mnI (n-x) Kx- xK 膠核膠核 緊密層緊密層 分散層分散層 膠粒 膠團(tuán)第第66頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第65頁(yè)/共76頁(yè)66四、溶膠粒子的雙電層 （熱力學(xué)電勢(shì)）：只與被吸附的離子或電離下去的（熱力學(xué)電勢(shì)）：只與被吸附的離子或電離下去的離子的活度有關(guān)，與其它離子的存在與否及其濃離子的活度有關(guān)，與其它離子的

35、存在與否及其濃度無(wú)關(guān)。度無(wú)關(guān)。 （電動(dòng)電勢(shì)）：與電解質(zhì)的濃度有關(guān)。決定了電泳（電動(dòng)電勢(shì)）：與電解質(zhì)的濃度有關(guān)。決定了電泳速度的大小速度的大小電勢(shì)電解質(zhì)濃度增加，分散層變薄dd d 電勢(shì)下降, 最后0d電勢(shì)距離分散層緊密層第第67頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第66頁(yè)/共76頁(yè)67 （電動(dòng)電勢(shì)）：EDur0其中其中 Dr：介質(zhì)相對(duì)于真空的介電常數(shù)（水：介質(zhì)相對(duì)于真空的介電常數(shù)（水：Dr=80） 0：真空的介電常數(shù)（：真空的介電常數(shù)（8.85 1012F m-1） ：介質(zhì)的粘度：介質(zhì)的粘度(Pa s) E：電勢(shì)梯度電勢(shì)梯度(V m-1)第第68頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第67頁(yè)/共76頁(yè)688.9 溶膠的聚沉和絮凝（

36、兩重性）：電解質(zhì)濃度小時(shí)：使膠粒帶電,同性相斥,不易聚沉電解質(zhì)濃度足夠大時(shí):使分散層變薄,電勢(shì)下降,易聚沉；聚沉值：使溶膠發(fā)生明顯聚沉所需電解質(zhì)的最低濃度電解質(zhì)濃度c聚沉速率（此時(shí) =2530mV）思考：江河入海處，為何常形成三角洲？做豆腐時(shí)“點(diǎn)漿”的原理是什么？第第69頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第68頁(yè)/共76頁(yè)69聚沉能力大小有以下規(guī)則：1.哈迪哈迪-舒爾茲舒爾茲(Hardy-Schulze)規(guī)則：規(guī)則： 聚沉值與反離子價(jià)數(shù)成反比聚沉值與反離子價(jià)數(shù)成反比, 聚沉值聚沉值6211zz2. 感膠離子序:同價(jià)反離子，聚沉能力略有不同 FClBrNO3I3.同離子：當(dāng)反離子相同時(shí)，同離子價(jià)數(shù)越高，聚沉能力越弱4.有機(jī)化合物離子有很強(qiáng)的吸附能力，因此有較強(qiáng)的聚沉能力。 如：As2S3(負(fù))溶膠電解質(zhì) KCl 氯化苯胺 氯化嗎啡聚沉值/molm-3 49.5 2.5 0.4第第70頁(yè)頁(yè)/共共76頁(yè)頁(yè)第69頁(yè)/共76頁(yè)70二、溶膠的相互聚沉兩種電性相反的溶膠混合發(fā)生聚沉：兩種電性相反的溶膠混合發(fā)生聚