大學(xué)基礎(chǔ)化學(xué)

Chap.7

界面現(xiàn)象

InterfacialPhenomenon1/20/20231chap.6Surface表面與界面（SurfaceandInterface)相：系統(tǒng)中物理和化學(xué)性質(zhì)完全均勻的一部分。相界面：相與相之間的明顯分界面，簡稱界面。界面層----不是幾何平面，而是幾個分子大小的一薄層。五種類型：氣液；氣固；液液；液固；固固表面：一個相為氣相的接觸面。一個相（液相，固相）與其本身飽和蒸氣相接觸的面。1/20/20232chap.6Surface第一節(jié)界面張力

(InterfacialTension)（一）比表面積

（二）界面張力（三）影響界面張力的因素

(四)界面熱力學(xué)

1/20/20233chap.6Surface（一）比表面積(SpecificSurface)分散度：把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度。比表面積：單位體積或單位質(zhì)量物質(zhì)所具有的表面積。體積比表面：

aV

=AS/V

（AS，V為物質(zhì)的總表面積，體積）質(zhì)量比表面：as=AS/m（AS，m為物質(zhì)的總表面積，質(zhì)量）1/20/20234chap.6Surface（二）界面張力(InterfacialTension)（1）表面分子所處的狀態(tài)（見圖6-1）

內(nèi)壓力：表面層分子受到一個指向液體內(nèi)部的壓力。導(dǎo)致液體表面有自動收縮的趨勢，有自發(fā)與外來分子發(fā)生化學(xué)或物理結(jié)合的趨勢。1/20/20235chap.6SurfaceFig.6-1DifferentStateBetweenInterfacialMoleculeandBulkMolecule1/20/20236chap.6Surface（2）比界面吉布斯函數(shù)

(SpecificInterfacialGibbsFunction)在T，P下，可逆地增大表面積需環(huán)境做功δWr’=γdAS

γ

：比例系數(shù)

δWr’=（dG)

T,P=γdASGSUR=γAS

GSUR:

界面吉布斯函數(shù)

γ=GSUR/AS

比界面吉布斯函數(shù)

γ=（G/AS)T,p（參見表6-1）1/20/20237chap.6Surface表6-10.272.7×102.7×1032.7×1042.7

×1052.7×106比表面能(J.m-2)SiO21/20/20238chap.6Surface（3）界面張力

(InterfacialTension)

γ的單位為:J·m-2=N·m·m-2=N·m-1；

Whilhemy片實驗：（見圖6-2）

dl·F=2γLdl

∴γ=F/2LFig.6-2Diagramforinterfacialtensionexperiment1/20/20239chap.6Surface定義:界面相鄰的兩部分單位長度上的牽引力，方向和界面相切，并與分界線垂直。界面中單位長度的收縮張力。Fig.6-3.

內(nèi)壓力和界面張力的關(guān)系

γ:一身二任圖6-31/20/202310chap.6Surface（三）影響界面張力的因素物質(zhì)內(nèi)部原子，分子相互作用力大小的一種反映。（a）溫度的影響：

（見表6-2）一般，溫度升高，表面張力下降;

（dγ/dT)<0H2O:dγ/dT=-0.158×10-3N·m-1·K-11/20/202311chap.6Surface表6-21/20/202312chap.6Surface（b）物質(zhì)本性的影響（見表6-3）

相互作用力或化學(xué)鍵力越大，γ越大。一般而言：金屬鍵>離子鍵>極性鍵>非極性鍵1/20/202313chap.6Surface表6-31/20/202314chap.6Surface（c）鄰接相性質(zhì)的影響：同一種物質(zhì)與不同性質(zhì)的其他物質(zhì)接觸時，表面分子所處的力場不同，表面張力出現(xiàn)明顯的差異。（見表6-4）（d）與溶液的組成有關(guān)1/20/202315chap.6Surface表6-41/20/202316chap.6Surface

(四)界面熱力學(xué)

(ThermodynamicsofInterfacial)對組成可變的高度分散的敞開系統(tǒng)，熱力學(xué)基本方程為：dU=TdS-pdV+γdAs+ΣμBdnB

dG=-SdT+Vdp+γdAS+ΣμB

dnB

1/20/202317chap.6Surfaceγ等于在等溫等壓下，增加單位表面時系統(tǒng)吉布斯函數(shù)的增量---比界面吉布斯函數(shù)。高度分散的系統(tǒng)中，界面能不能忽視：G=GB+GS(B:bulk；S:surface)1/20/202318chap.6Surface在等溫等壓定組成下：dG=dGS=d(γAs)=γdAs+Asdγ（a）γ一定：dAs<0，dG<0自發(fā)（b）As

一定：dγ<0，dG<0自發(fā)（c）As,γ均變化：潤濕現(xiàn)象1/20/202319chap.6Surface燒杯燒水，水壺?zé){米材料研究中的重大問題。1/20/202320chap.6Surface第二節(jié)彎曲液面的附加壓力（一）彎曲液面的附加壓力（二）Laplace方程（三）毛細(xì)現(xiàn)象（四）表面張力的測定（五）Kelvin公式和毛細(xì)管凝結(jié)（六）亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成1/20/202321chap.6SurfaceFig.6-7Annexpressureofcrookliquidsurfaceliquidgasgasliquid1/20/202322chap.6Surface（一）彎曲液面的附加壓力

（圖6-7，圖6-8）凸面時，合力指向液體，附加壓力為（+）；

pe+ps=pl

pl-pe=Δp=ps

凹面時，合力指向空間，附加壓力為（-）；

pe=ps+plpl-pe=-Δp=-ps

附加壓力即彎曲液面內(nèi)（液）外（氣）的壓力差。1/20/202323chap.6SurfaceFig.6-8Fig.6-8Annexpressureofanomalyshapedrop

1/20/202324chap.6Surface

Droplets:Rayleighround（BriefCommunications,p.128）

雷利的一個預(yù)言得到證實

液滴由于表面張力而趨于成為球形。但如果一個液滴帶了電，如在噴墨打印機(jī)和雷雨云中那樣，離子之間的靜電排斥作用會克服表面張力，使得液滴破裂。一個被稱為“雷利極限”的公式給出了一個液滴中電荷的上限，達(dá)到這個極限時，液滴會形成細(xì)霧，被稱為“雷利噴射”。1/20/202325chap.6Surface

研究人員采用高速顯微鏡技術(shù)對霧化帶電水滴的分解動態(tài)進(jìn)行了研究，所獲得的圖像證實了雷利爵士1892年在沒有高速顯微鏡幫助下所做出的一個預(yù)言，即液滴在分解前第一步是變成橢圓體。但雷利的其他一些預(yù)言卻過于牽強(qiáng)。

發(fā)件人:"NatureMagazine"

主題:NatureContents09January2003(Vol.421,97-194)

日期:2003年1月14日11:291/20/202326chap.6Surface（二）Laplace方程（圖6-9）外界對系統(tǒng)的可逆功：

(pe+ps)(-dV)系統(tǒng)對外界的可逆功：pe·dV在此過程中，系統(tǒng)的體積未發(fā)生變化，結(jié)果只可逆增加了表面積dAδW=-ps·dV=-(ΔG)T,P=-γdA

ps=γ(dA/dV)

dA=d(4πΥ2)=8πΥ·dΥFig.6-91/20/202327chap.6Surface

dV=d(4/3πΥ3)=4πΥ2·dΥ

ps=2γ/Υ討論：

ps與γ成正比，與曲率半徑成反比。液面為凸面(液滴)時，r為(+),ps為(+)

液面為凹面（氣泡）時，r為(-),ps為(-)

液面為平面時，r=∞,ps=0

液面為任意曲面時，ps=γ(1/r1+1/r2)

Young--LaplaceEq.（參見圖6-10）1/20/202328chap.6SurfaceFig.6-101/20/202329chap.6Surface（三）毛細(xì)現(xiàn)象Δp=ps=ρgh=2γ/r1

；

r1·cosθ=rh=2γcosθ/rgρ

r為毛細(xì)管的半徑。θ<900

cosθ>0

潤濕↑

θ>900

cosθ<0

不潤濕↓Fig.6-111/20/202330chap.6Surface（四）表面張力的測定（圖6-12）（a）毛細(xì)管法：

h=2γcosθ/rgρ（b）最大氣泡壓力法：

ps=2γ/r1/20/202331chap.6SurfaceFig.6-121/20/202332chap.6Surface（五）Kelvin公式和毛細(xì)管凝結(jié)

Kelvin公式：

ln(pr/p)=2γM/ρRTrpr：溫度T，曲率半徑為r的液面蒸氣壓

p：

溫度T時，平液面蒸氣壓

M：液體物質(zhì)的摩爾質(zhì)量

ρ：溫度T時，液體物質(zhì)的密度1/20/202333chap.6Surface討論：p凸>p平>p凹（見圖6-13）r絕對值相當(dāng)小時，才有明顯的差異1/20/202334chap.6SurfaceFig.6-131/20/202335chap.6Surface

毛細(xì)管凝結(jié)在某溫度下，蒸氣對平液面尚未達(dá)到飽和，但對毛細(xì)管內(nèi)的凹液面已達(dá)過飽和狀態(tài)，蒸氣凝結(jié)為液體。應(yīng)用：1/20/202336chap.6Surface微小晶體的溶解度改變固體顆粒的大小，會使溶解度發(fā)生變化，這是由表面張力引起的另一種界面現(xiàn)象。其關(guān)系式類似于Kelvin公式ln(xB,r/xB)=2γM/RTρr

xB，ρ，M，r分別為溫度為T時，B物質(zhì)的正常溶解度，密度，摩爾質(zhì)量和顆粒的曲率半徑。1/20/202337chap.6Surface（六）亞穩(wěn)狀態(tài)和新相的生成（1）過飽和蒸氣按相平衡條件應(yīng)凝結(jié)而未凝結(jié)的蒸氣（圖6-14）：t=200C,pH2O=3167Pa,空氣中3400Pa,r=10-8,3728Pa

（2）過熱液體按相平衡條件應(yīng)沸騰而未沸騰的液體。（見圖6-15，圖6-16）1/20/202338chap.6SurfaceFig.6-14Metastablestateofwater1/20/202339chap.6SurfaceFig.6-151/20/202340chap.6Surface例：正常沸點(diǎn)時，如水中離液面0.20m深處，僅含半徑為5.0×10-7m的氣泡，問使這樣的水沸騰需過熱多少度？已知水在100℃時的表面張力σ=58.9mN·m-1，ΔvapHm=40656J·mol-1。解：小氣泡內(nèi)部的壓力：p內(nèi)＝水的蒸氣壓＜pθKelvin公式：

p外＝p0＋ps＋ρgh

ρgh＝1000×9.80×0.20=1.96kPa

ps=2×58.9×10-3/5.0×10-7=235.6kPap外≈101.3+235.6=336.9kPa1/20/202341chap.6Surface即有積分式為代入數(shù)據(jù)有：

解得：T2=410.52KΔT=37.16K1/20/202342chap.6SurfaceFig.6-16Theheatingandboilingprocessofpureliquid1/20/202343chap.6Surface

γ

dAs<0;dγ<0

ps=2γ/Υ

ln(pr/p)=2γM/ρRTr

過飽和蒸氣

過熱液體

1/20/202344chap.6Surface（3）過冷液體:按相平衡條件應(yīng)凝固而未凝固的液體（見圖6-17）（4）過飽和溶液:按相平衡條件應(yīng)析出溶質(zhì)晶體而未析出的溶液。以上各種過飽和狀態(tài)下的系統(tǒng)，都不是真正熱力學(xué)平衡態(tài)，從熱力學(xué)角度看都不是穩(wěn)定的，稱之為亞穩(wěn)（定）狀態(tài)。原因：界面張力存在，新相生成困難。1/20/202345chap.6SurfaceFig.6-17Liquidsuper-coolingphenomenon1/20/202346chap.6Surface16.如圖在毛細(xì)管中裝入潤濕性液體，當(dāng)毛細(xì)管左端加熱時，則管內(nèi)液體將

（A）向左移動；（B）向右移動；

（C）不發(fā)生移動；（D）因失去平衡而往返運(yùn)動

P=2γ/r

(dγ/dT)<01/20/202347chap.6Surface第三節(jié)固體表面上的吸附作用AdsorptiononSolidSurface1/20/202348chap.6Surface圖6-181/20/202349chap.6Surface固體表面層分子受力是不對稱的。界面熱力學(xué)：在恒溫恒壓下

dγ<0，自發(fā)，對固體而言，第二相為液體，潤濕和鋪展；為氣體，吸附作用。1/20/202350chap.6Surface吸附作用的應(yīng)用環(huán)境保護(hù)石油化工安全防災(zāi)化學(xué)傳感器酸霧吸附劑

TWC催化劑活性炭

傳感器1/20/202351chap.6Surface

附圖1酸霧吸附劑1/20/202352chap.6Surface附圖2TWC催化轉(zhuǎn)化器1/20/202353chap.6Surface附圖3TWC堇青石載體1/20/202354chap.6Surface附圖4催化轉(zhuǎn)化器在汽車中的應(yīng)用1/20/202355chap.6Surface

圖5半導(dǎo)體氣體傳感器1/20/202356chap.6Surface

附圖6半導(dǎo)體氣體傳感器原理示意圖1/20/202357chap.6Surface

附圖7長沙馬王堆漢墓陳列館1/20/202358chap.6Surface附圖8馬王堆西漢女尸1/20/202359chap.6Surface附圖9馬王堆女尸復(fù)原圖像1/20/202360chap.6Surface

1971年，基辛格博士為恢復(fù)中美外交關(guān)系秘密訪華。在一次正式談判尚未開始之前，基辛格突然向周恩來總理提出一個要求：“尊敬的總理閣下，貴國馬王堆一號漢墓的發(fā)掘成果震驚世界，那具女尸確是世界上少有的珍寶啊!本人受我國科學(xué)界知名人士的委托，想用一種地球上沒有的物質(zhì)來換取一些女尸周圍的木炭，不知貴國愿意否?”1/20/202361chap.6Surface

本節(jié)主要內(nèi)容：

1.吸附作用和吸附曲線

2.等溫吸附經(jīng)驗式

3.吸附的本質(zhì)

4.Langmuir單分子吸附理論

5.BET公式1/20/202362chap.6Surface（一）吸附作用和吸附曲線吸附作用：某物質(zhì)在固體表面的濃度不同于其在體相的濃度。

C6H6/C；

C6H6·C；吸附劑（adsorbent）

吸附質(zhì)（adsorbate）吸附（adsorption）吸收（absorption）吸著（sorption）1/20/202363chap.6Surface吸附量（平衡吸附量）Г=X/MX：被吸附氣體的物質(zhì)的量，

M：吸附劑的質(zhì)量；單位：mmol·g-1Г=V/MV：被吸附氣體的體積（STP下）M：吸附劑的質(zhì)量；單位：dm3·g-11/20/202364chap.6Surface

吸附曲線對一定的劑和質(zhì)而言，Г=f(T,P)

T=const.Г=f(P)吸附等溫線

P=const.Г=f(T)吸附等壓線

Г=const.P=f(T)吸附等量線1/20/202365chap.6Surface吸附等溫線圖6-19N2/Fe2O3323KC6H6/Fe2O3373KH2O/CNH3/C352KBr2/SiO21/20/202366chap.6Surface圖6-201/20/202367chap.6Surfaceg+S=g/S(g·S)ΔG=ΔH-TΔSΔG<0;ΔS<0;ΔH<0T↑,Kθ↓,Г↓吸附等壓線圖6-211/20/202368chap.6Surface吸附等量線圖6-221/20/202369chap.6Surface

三種吸附曲線互相聯(lián)系，從一組某一類型的曲線可以求出另二類曲線。1/20/202370chap.6Surface（二）等溫吸附經(jīng)驗式

Freundrich將第一類吸附等溫線歸納為

Г=X/M=kPn

（n,k為兩個經(jīng)驗常數(shù)，對給定系統(tǒng)是溫度的函數(shù)）

k值：單位壓力時的吸附量

n的數(shù)值：一般在0-1之間1/20/202371chap.6Surface（三）吸附的本質(zhì)按吸附作用力的性質(zhì)分：物理吸附：范德華力，吸附相當(dāng)于氣體分子在固體表面的液化?；瘜W(xué)吸附：化學(xué)鍵力，吸附時發(fā)生電子的轉(zhuǎn)移或形成電子對，有表面化合物生成。（圖6-23a）1/20/202372chap.6Surface圖6-23a1/20/202373chap.6Surface

物理吸附和化學(xué)吸附宏觀現(xiàn)象上的差異:

(表6-6）物理吸附和化學(xué)吸附有區(qū)別也有聯(lián)系：（a）在指定條件下，可以同時發(fā)生

（圖6-23a）（b）對同一吸附劑和質(zhì)，條件不同（T）起主導(dǎo)作用的吸附可以發(fā)生變化。

（圖6-23b）1/20/202374chap.6Surface表6-61/20/202375chap.6Surface圖6-23b1/20/202376chap.6Surface

6.

一個玻璃毛細(xì)管分別插入25℃和75℃的水中，則毛細(xì)管中的水在兩個不同溫度的水中上升的高度。

A.相同

B.無法確定

C.

25℃水中高于75℃水中

D.

25℃水中低于75℃水中1/20/202377chap.6Surface（四）Langmuir單分子層吸附理論（1）Langmuir的基本假設(shè)（2）Langmuir吸附等溫方程（3）應(yīng)用

圖6-20Г=X/M=kpn1/20/202378chap.6Surface（1）Langmuir的基本假設(shè)吸附是單分子層的；固體表面是均勻的；各處的吸附能力相同，吸附熱為常數(shù);吸附分子間無相互作用；吸附是動態(tài)平衡：

T=const.g+S(劑)g/Sk1k-11/20/202379chap.6Surface覆蓋率：

Langmuirmodel

1/20/202380chap.6Surface（2）Langmuir吸附等溫方程吸附速率=k1p(1-θ)N（p:氣體的分壓）脫附速率=k-1θN達(dá)平衡時:k1p(1-θ)N=k-1θN

b=k1/k-1

吸附平衡常數(shù)，吸附系數(shù)。（單位：Pa-1）1/20/202381chap.6Surface令Г:覆蓋率為θ時的平衡吸附量Г∞:覆蓋率為θ=1時的平衡吸附量

單分子層吸附:

θ=Г/Г∞

（Langmuir

Eq.)

1/20/202382chap.6Surface或?qū)懽觯?/p>

以1/Г對1/P作圖，可求出b,Г∞，（見圖6-24）圖6-241/20/202383chap.6Surface（3）應(yīng)用

Г∞·L·A=Am

（L:Avogadro常數(shù)，A為氣體分子的截面）說明Ⅰ型等溫線；（見圖6-25）圖6-251/20/202384chap.6Surface(五)多分子層吸附理論（BET）

Ⅱ，Ⅲ，Ⅳ，Ⅴ型四種類型的等溫線仍無法解釋。

1938年，BrunauerS

EmmettPH

TellerE

（圖6-27）1/20/202385chap.6Surface氣體分子間可以發(fā)生吸附作用，多分子層；從開始表現(xiàn)為多層；吸附熱Fig.6-271/20/202386chap.6SurfaceBET的假設(shè)：吸附是多分子層的；固體表面是均勻的；各處的吸附能力相同;吸附分子間無相互作用；吸附是動態(tài)平衡：

T=const.g+S(劑)g/Sk1K-11/20/202387chap.6SurfaceBET吸附等溫方程1/20/202388chap.6SurfaceBET公式的直線形式：可以求出C和Γ∞可以較好地表達(dá)五種類型的吸附等溫線的中間部分，以p/p﹡=0.05—0.35間為最佳。測定吸附劑和催化劑的比表面積。1/20/202389chap.6Surface圖6-261/20/202390chap.6Surface第四節(jié)液－固界面潤濕現(xiàn)象

(MoistPhenomenon)固體表面氣體被液體自動取代的過程（一）接觸角和Young方程（圖6-4)

定義：三相接觸達(dá)平衡時，從三相接觸點(diǎn)O，沿液氣界面作切線，此切線與固液界面的夾角（夾有液體），稱為接觸角。1/20/202391chap.6Surface定義：三相接觸達(dá)平衡時，從三相接觸點(diǎn)O，沿液氣界面作切線，此切線與固液界面的夾角（夾有液體），稱為接觸角。Fig.6-41/20/202392chap.6Surface1/20/202393chap.6Surface粘附潤濕θ<900

;不潤濕θ>900

鋪展?jié)櫇瘭?00;完全不潤濕θ=1800

達(dá)平衡時：γs-g=γs-l+γl-gCOSθFig.6-41/20/202394chap.6SurfaceCOSθ=

Youngeq.討論：

γs-g與γs-l；決定潤濕與否

γl-g；只決定潤濕的程度

θ=00

COSθ=11/20/202395chap.6Surface鋪展系數(shù)

(SpreadCoefficient)S=γs-g-γs-l-γl-g=0

Young方程的極限

S>0，即γs-g>γs-l+γl-g，液體可呈單分子層分散在固體表面上.1/20/202396chap.6Surface（二）潤濕現(xiàn)象（見圖6-6）

沾濕（adhesion）

ΔGa=γs-l–(γs-g+γl-g)

ΔGa<0自發(fā);

γs-g+γl-g-γs-l>0

浸濕（combination）

ΔGc=γs-l–γs-g;ΔGC<0自發(fā)

ΔGs=γs-l+γl-g-γs-g

ΔGs<0自發(fā)

S=γs-g-γs-l-γl-g>01/20/202397chap.6Surface鋪展（spread）

ΔGs=γs-l+γl-g-γs-g

ΔGs<0自發(fā)

S=γs-g-γs-l-γl-g>0

在液相中加入某些物質(zhì)可改變γs-l和γl-g

鋪展有時是希望的，有時是不希望的。1/20/202398chap.6Surface

34.

氧化鋁瓷件上需要披銀，當(dāng)燒至1000℃時，液態(tài)銀能否在氧化鋁瓷件表面上鋪展？

已知：1000℃時，

1.00×10-3N·m-1，

σAg(l)=0.92×10-3N·m-1，

1.77×10-3N·m-11/20/202399chap.6Surface

39.

有人設(shè)計一個毛細(xì)管永動機(jī)如圖：其依據(jù)是液體能自動沿毛細(xì)管上升，然后從B端滴下，推動渦輪C，如此往復(fù)不停，試指出其錯誤。1/20/2023100chap.6Surface

40.

內(nèi)徑相同的玻璃毛細(xì)管1，2，3，4,5插入同一水槽中，如圖所示；1管中水面上升至h，若在2管中的上半部（以a為界）以一段石蠟代替玻璃，問水面上升高度是否改變？在3管有一擴(kuò)大部分，其水面上升高度是否改變？若在3管中先將水面吸至高于h處，再讓其自動下降，結(jié)果又將若何？1/20/2023101chap.6Surface

10.

在空間軌道站中，飄浮著一個足夠大的水滴，當(dāng)用一內(nèi)壁干凈，外壁油污的毛細(xì)管接觸水滴時

A.水不進(jìn)入毛細(xì)管

B.水進(jìn)入毛細(xì)管并達(dá)到一定的高度

C.水進(jìn)入直到毛細(xì)管另一端

D.水部分進(jìn)入毛細(xì)管并從另一端出來，形成兩端有兩個水球1/20/2023102chap.6Surface

11.下列表達(dá)是否正確？

A.彎曲表面所產(chǎn)生的附加壓力一定大于零（）

B.微小晶體與普通晶體相比，其溶解度較小（）

C.液體的表面張力一般隨溫度的降低而增大（）

D.表面張力為容量性質(zhì)（）1/20/2023103chap.6Surface

38.

如圖在玻璃管兩端各有一大一小的肥皂泡當(dāng)啟開活塞，使兩泡相通時，試問兩個氣泡的體積將如何變化？1/20/2023104chap.6Surface46.

若天空中的小水珠要起變化，一定是較大的水滴進(jìn)行蒸發(fā)，水蒸氣凝結(jié)在較小的水滴上，使大小不等的水珠趨于相等，對嗎？1/20/2023105chap.6SurfaceLaplace方程ps=2γ/ΥKelvin公式：ln(pr/p)=2γM/ρRTrLangmuir

吸附等溫方程

COSθ=

Youngeq.1/20/2023106chap.6Surface第五節(jié)

溶液表面的吸附（一）溶液表面的吸附現(xiàn)象（二）Gibbs吸附等溫式：（三）表面活性劑Г與C的關(guān)系（四）表面活性物質(zhì)1/20/2023107chap.6Surface（一）溶液表面的吸附現(xiàn)象

（1）自發(fā)過程的方向性,dγ<0;

正吸附，負(fù)吸附；表面活性物質(zhì)，表面惰性物質(zhì)；一般而言，所稱表面活性劑是對水而言的。1/20/2023108chap.6Surface（2）表面張力與濃度的關(guān)系Ⅰ類：無機(jī)鹽類（NaCl），不揮發(fā)酸堿，多羥基化合物（表面惰性物質(zhì)）Ⅱ類：醇，醛，酸，酯等大部分有機(jī)物（表面活性物質(zhì)）Ⅲ類：RX（R>10個碳原子的烷基；

X：-COO-,-SO32-,-CONH2,-OOR′等極性基團(tuán)）表面活性劑分子結(jié)構(gòu)圖6-281/20/2023109chap.6Surface（二）Gibbs吸附等溫式（1）表面吸附量的定義：在單位面積的表面層中，所含溶質(zhì)B的物質(zhì)的量（n0）與同量溶劑在本體中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量（nα）的差值。Г=(n0-nα)/A=ΔnB/A意義：1m2表面上溶質(zhì)的量超過體相中同量溶劑所溶解的物質(zhì)的量。（表面濃度，表面超量）1/20/2023110chap.6Surface（2）Gibbs方程在一定溫度下，GibbsEq.為：式中c為吸附平衡時，溶液的體相濃度。計算：（a）γ-c曲線，求濃度c時的斜率（b）γ=f(c),T=fˊ(c)1/20/2023111chap.6Surface（三）表面活性劑Г與c的關(guān)系（見圖6-29，圖6-30，圖6-31）

Langmuir方程：

Г=Г∞kc/(1+kc)臨界膠束濃度（CriticalMicelleConcentration,cmc）：形成一定形狀的膠束所需表面活性物質(zhì)的最低濃度。圖6-291/20/2023112chap.6Surface圖6-301/20/2023113chap.6Surface圖6-311/20/2023114chap.6Surface圖6-321/20/2023115chap.6Surface圖6-331/20/2023116chap.6Surface離子型表面活性劑的cmc:10-2—10-3mol·dm-3(見圖6-33）表面活性劑溶液的性質(zhì)在cmc處發(fā)生飛躍表面活性劑分子的截面積：

As·Г∞·L=11/20/2023117chap.6Surface

291K時,丁酸水溶液的表面張力表示為:

是純水的表