13章-表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列

1、13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面物理化學(xué)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列13.1 表面張力及表面Gibbs自由能13.2 彎曲表面上的附加壓力和蒸氣壓13.3 溶液的表面吸附13.4 液-液界面的性質(zhì)13.5 膜13.6 液-固界面潤(rùn)濕作用13.7 表面活性劑及其作用13.8 固體表面的吸附13.9 氣-固相表面催化反應(yīng)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 界面是指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過渡區(qū)，若其中一相為氣體，這種界面通常稱為表面。 常見的界面有

2、：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。 嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱為液體或固體的表面。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列1.氣-液界面空氣氣-液界面13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列2.氣-固界面氣-固界面13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列3.液-液界面液-液界面13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列玻璃板液-固界面4.液-固界面13章_

3、表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.固-固界面鐵管Cr鍍層固-固界面13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 對(duì)于單組分系統(tǒng)，這種特性主要來自于同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對(duì)于多組分系統(tǒng)，則特性來自于界面層的組成與任一相的組成均不相同。表面層分子與內(nèi)部分子相比所處的環(huán)境不同 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對(duì)稱的，各個(gè)方向的力彼此抵消。 但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其作用力未必能相互抵銷，因此，界面層會(huì)顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。13

4、章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 最簡(jiǎn)單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵消，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小因?yàn)闅庀嗝芏鹊?，所以表面分子受到被拉入體相的作用力。 這種作用力使表面有自動(dòng)收縮到最小的趨勢(shì)，并使表面層顯示出一些獨(dú)特性質(zhì)，如表面張力、表面吸附、毛細(xì)現(xiàn)象、過飽和狀態(tài)等。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 比表面通常用來表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單

5、位質(zhì)量的固體所具有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表面積。即：式中，m 和 V 分別為固體的質(zhì)量和體積，As為其表面積。目前常用的測(cè)定表面積的方法有BET法和色譜法。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。 例如，把邊長(zhǎng)為1 cm的立方體1 cm3 ，逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面將以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。 分散程度越高，比表面越大，表面能也越高。 可見達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒，具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。13章

6、_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面張力表面熱力學(xué)的基本公式界面張力與溫度的關(guān)系溶液的表面張力與溶液濃度的關(guān)系13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 由于表面層分子的受力不均衡，液滴趨向于呈球形，水銀珠和荷葉上的水珠也收縮為球形。 液體表面的最基本的特性是趨向于收縮。 將一含有一個(gè)活動(dòng)邊框的金屬線框架放在肥皂液中，然后取出懸掛，活動(dòng)邊在下面。 由于金屬框上的肥皂膜的表面張力作用，可滑動(dòng)的邊會(huì)被向上拉，直至頂部。 從液膜自動(dòng)收縮的實(shí)驗(yàn)，可以更好地認(rèn)識(shí)這一現(xiàn)象。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下

7、冊(cè))教案-考研試題資料系列13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 如果在活動(dòng)邊框上掛一重物，使重物質(zhì)量W2與邊框質(zhì)量W1所產(chǎn)生的重力F與總的表面張力大小相等方向相反，則金屬絲不再滑動(dòng)。 這時(shí) l 是滑動(dòng)邊的長(zhǎng)度，因膜有兩個(gè)面，所以邊界總長(zhǎng)度為2l， 就是作用于單位邊界上的表面張力。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 在兩相(特別是氣-液)界面上，處處存在著一種張力，這種力垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 把作用于單位邊界線上的這種力稱為表面張力，用 g 或 表示。表面張力的單位是：13章_表面物

8、理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面張力也可以這樣來理解。 溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加dA所需要對(duì)系統(tǒng)作的非體積功，稱為表面功。用公式表示為： 式中 為比例系數(shù)，它在數(shù)值上等于當(dāng)T，p 及組成恒定的條件下，增加單位表面積時(shí)所必須對(duì)系統(tǒng)做的可逆非膨脹功。 測(cè)定表面張力方法很多，如毛細(xì)管上升法、滴重法、吊環(huán)法、最大壓力氣泡法、吊片法和靜液法等。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列純物質(zhì)的表面張力與分子的性質(zhì)有關(guān)，通常是 Antonoff 發(fā)現(xiàn)，兩種液體之間的界面張力是兩種液體互相飽和時(shí)的表面張力之差，即

9、水因?yàn)橛袣滏I，所以表面張力也比較大。 (金屬鍵) (離子鍵) (極性共價(jià)鍵) (非極性共價(jià)鍵)這個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律稱為 Antonoff 規(guī)則。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列根據(jù)多組分熱力學(xué)的基本公式 對(duì)需要考慮表面層的系統(tǒng)，由于多了一個(gè)表面相，在體積功之外，還要增加表面功，則基本公式為： 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列所以考慮了表面功的熱力學(xué)基本公式為從這些熱力學(xué)基本公式可得13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 廣義的表面自由能定義： 狹義的表面自由能定義：

10、又可稱為表面Gibbs自由能 表面自由能的單位：13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 溫度升高，界面張力下降，當(dāng)達(dá)到臨界溫度Tc時(shí)，界面張力趨向于零。這可用熱力學(xué)公式說明：因?yàn)檫\(yùn)用全微分的性質(zhì)，可得：等式左方為正值，因?yàn)楸砻娣e增加，熵總是增加的。所以 隨T的增加而下降。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 Ramsay 和 Shields 提出的 與T的經(jīng)驗(yàn)式較常用: Etvs約特弗斯曾提出溫度與表面張力的關(guān)系式為13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列非表面活性物質(zhì)

11、 水的表面張力因加入溶質(zhì)形成溶液而改變。 能使水的表面張力明顯升高的溶質(zhì)稱為非表面活性物質(zhì)。如無機(jī)鹽和不揮發(fā)的酸、堿等。 這些物質(zhì)的離子有較強(qiáng)的水合作用，趨向于把水分子拖入水中，非表面活性物質(zhì)在表面的濃度低于在本體的濃度。 如果要增加單位表面積，所做的功中還必須包括克服靜電引力所消耗的功，所以表面張力升高。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面活性物質(zhì) 加入后能使水的表面張力明顯降低的溶質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)。 這種物質(zhì)通常含有親水的極性基團(tuán)和憎水的非極性碳鏈或碳環(huán)有機(jī)化合物。親水基團(tuán)進(jìn)入水中，憎水基團(tuán)企圖離開水而移向空氣，在界面定向排列。 表面活性物

12、質(zhì)的表面濃度大于本體濃度，增加單位面積所需的功較純水小。非極性成分愈大，表面活性也愈大。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列Traube 規(guī)則 Traube研究發(fā)現(xiàn)，同一種溶質(zhì)在低濃度時(shí)表面張力的降低與濃度成正比。 表面活性物質(zhì)的濃度對(duì)溶液表面張力的影響，可以從 曲線中直接看出。 不同的酸在相同的濃度時(shí)，每增加一個(gè)CH2，其表面張力降低效應(yīng)平均可增加約3.2倍。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列稀溶液的 曲線的三種類型 曲線 非離子型有機(jī)物 曲線 非表面活性物質(zhì) 曲線 表面活性劑 13章_表面物理化學(xué)-

13、南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 彎曲表面上的附加壓力 Young-Laplace 公式彎曲表面上的蒸氣壓Kelvin 公式13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列1.在平面上 對(duì)一小面積AB，沿AB的四周每點(diǎn)的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。 設(shè)向下的大氣壓力為p0，向上的反作用力也為p0 ，附加壓力ps等于零。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列2. 在凸面上 由于液面是彎曲的，則沿AB的周界上的表面張力不是水平的，作用于邊界的力將有一指向液體內(nèi)部的合力。

14、 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的合力和為 ps ，稱為附加壓力。凸面上受的總壓力為：13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列3. 在凹面上 由于液面是凹面，沿AB的周界上的表面張力不能抵消，作用于邊界的力有一指向凹面中心的合力。 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的合力和為 ps ，稱為附加壓力凹面上受的總壓力為：13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 由于表面張力的作用，在彎曲表面下的液體與平面不同，它受到一種附加的壓力，附加壓力的方向都指向曲面的圓心。 凹面上受的總壓力小于平面上的壓力。凸面上受的總壓力大于平面上的壓力。附加壓力的大小與曲率半徑有

15、關(guān)。 例如，在毛細(xì)管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為R 的球狀液滴與之平衡。 外壓為 p0 ，附加壓力為 ps ，液滴所受總壓為：13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 對(duì)活塞稍加壓力，將毛細(xì)管內(nèi)液體壓出少許相應(yīng)地其表面積增加dA使液滴體積增加dV克服附加壓力ps所做的功等于可逆增加表面積的Gibbs自由能13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列代入得13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 凸面上因外壓與附加壓力的方向一致，液體所受的總壓等于外壓和附加壓力之和，總壓比平面上大。相

16、當(dāng)于曲率半徑取了正值。曲率半徑越小，附加壓力越大。 凹面上因外壓與附加壓力的方向相反，液體所受的總壓等于外壓和附加壓力之差，總壓比平面上小。相當(dāng)于曲率半徑取了負(fù)值。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 1.假若液滴具有不規(guī)則的形狀，則在表面上的不同部位曲面彎曲方向及其曲率不同，所具的附加壓力的方向和大小也不同，這種不平衡的力，必將迫使液滴呈現(xiàn)球形。自由液滴或氣泡通常為何都呈球形 ？ 2.相同體積的物質(zhì)，球形的表面積最小，則表面總的Gibbs自由能最低，所以變成球狀就最穩(wěn)定。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料

17、系列 由于附加壓力而引起的液面與管外液面有高度差的現(xiàn)象稱為毛細(xì)管現(xiàn)象。 把毛細(xì)管插入水中，管中的水柱表面會(huì)呈凹形曲面，致使水柱上升到一定高度。當(dāng)插入汞中時(shí)，管內(nèi)汞面呈凸形，管內(nèi)汞面下降。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 毛細(xì)管內(nèi)液柱上升或下降的高度可近似用如下的方法計(jì)算 當(dāng)液體密度遠(yuǎn)大與氣體密度時(shí)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列1.曲率半徑 R 與毛細(xì)管半徑R的關(guān)系：如果曲面為半個(gè)球面2. R=R13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 參天大樹正是依靠樹皮

18、中的無數(shù)毛細(xì)管將土壤中的水和養(yǎng)分源源不斷地輸送到樹冠(當(dāng)然滲透壓也起了重要作用,由于樹中有鹽分,地下水會(huì)因滲透壓進(jìn)入樹中,通過毛細(xì)管上升). 植物依靠土壤中的毛細(xì)管吸取地下水分,如果大雨過后,土壤壓實(shí)了,毛細(xì)管與地表相通,就會(huì)把地下水白白蒸發(fā)掉,不久會(huì)使植物枯萎.所以,必須把地表鋤松,切斷地表的毛細(xì)管,保護(hù)地下水不被蒸發(fā)以供植物慢慢使用.而地表松土中的毛細(xì)管又可以使大氣中的水氣在管中凝聚,增加土壤水分,這就是鋤地保墑的道理.13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列y 在任意彎曲液面上取小矩形ABCD(紅色面)，其面積為xy。 曲面邊緣AB和BC弧的曲率半

19、徑分別為 和 作曲面的兩個(gè)相互垂直的正截面，交線Oz為O點(diǎn)的法線。 令曲面沿法線方向移動(dòng)dz ，使曲面擴(kuò)大到ABCD(藍(lán)色面)，則x與y各增加dx和dy 。y+dy13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列yy+dy 移動(dòng)后曲面面積增量為： 增加這額外表面所需功為 克服附加壓力所做的功為 這兩種功應(yīng)該相等13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列yy+dy自相似三角形的比較得 代入上式得 若 這兩個(gè)都稱為 Young-Laplace 公式 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列

20、這就是Kelvin公式13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列當(dāng) 很小時(shí)代入上式，得這是Kelvin公式的簡(jiǎn)化式表明液滴越小，蒸氣壓越大 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 Kelvin公式也可以表示為兩種不同曲率半徑的液滴或蒸氣泡的蒸氣壓之比對(duì)凸面，R 取正值，R 越小，液滴的蒸氣壓越高；對(duì)凹面， R 取負(fù)值， R 越小，小蒸氣泡中的蒸氣壓越低。解釋以下原理:(1)人工降雨(2)蒸餾瓶中加沸石防暴沸13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 固體吸附劑和催化劑都具有大量

21、的孔腔或孔道,如果被吸附的物質(zhì)能潤(rùn)濕這種固體,則在孔道中形成凹面,由于凹面上的附加壓力使蒸氣壓小于平面上的蒸氣壓.即在相同溫度下,平面上的蒸氣尚未達(dá)到飽和時(shí),在凹面上的蒸氣已經(jīng)達(dá)到飽和,成為液體凝聚下來,這種現(xiàn)象稱為毛細(xì)管凝聚.毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象會(huì)造成氣體吸附量偏高，比表面測(cè)定不準(zhǔn)確. 思考:孔腔或孔道半徑越小,毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象越怎樣?13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 Kelvin公式也可以表示兩種不同大小顆粒的飽和溶液濃度之比。 顆粒總是凸面， R 取正值， R 越小，小顆粒的飽和溶液的濃度越大，溶解度越大。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(

22、5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列溶液的表面吸附Gibbs 吸附公式*Gibbs 吸附等溫式的推導(dǎo)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列它的物理意義是：在單位面積的表面層中，所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量與具有相同數(shù)量溶劑的本體溶液中所含溶質(zhì)的物質(zhì)的量之差值。即： 式中G2是溶劑超量為零時(shí)溶質(zhì)2在表面的超額。a2是溶質(zhì)2的活度，dg/da2是在等溫下，表面張力g 隨溶質(zhì)活度的變化率。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列溶液貌似均勻，實(shí)際上表面相的濃度與本體不同，把物質(zhì)在表面上富集的現(xiàn)象稱為表面吸附。 表面濃度與本體濃

23、度的差別，稱為表面過剩，或表面超量。 溶液降低表面自由能的方法除了盡可能地縮小表面積外，還可調(diào)節(jié)不同組分在表面層中的數(shù)量。 若加入的溶質(zhì)能降低表面張力，則溶質(zhì)力圖濃集在表面層上；當(dāng)溶質(zhì)使表面張力升高時(shí)，則它在表面層中的濃度比在內(nèi)部的濃度來得低。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列Gibbs吸附公式 Gibbs用熱力學(xué)方法求得定溫下溶液的濃度、表面張力和吸附量之間的定量關(guān)系式 1.dg/dc20，增加溶質(zhì)2的濃度使表面張力升高，G2為負(fù)值，是負(fù)吸附。表面層中溶質(zhì)濃度低于本體濃度。非表面活性物質(zhì)屬于這種情況。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5

24、版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列*Gibbs吸附等溫式的推導(dǎo)表面相的定義“ ”“ ”13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列*Gibbs吸附等溫式的推導(dǎo)表面相SS面位置的選定濃度與界面的距離OO13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列液-液界面的鋪展單分子表面膜不溶性的表面膜表面壓* 曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型不溶性表面膜的一些應(yīng)用13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 一種液體能否在另一種不互溶的液體上鋪展，取決于兩種液體本身的表面張力和兩種液體之間的界面張力。 一般

25、說，鋪展后，表面自由能下降，則這種鋪展是自發(fā)的。 大多數(shù)表面自由能較低的有機(jī)物可以在表面自由能較高的水面上鋪展。液-液界面的鋪展13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 設(shè)液體1，2和氣體間的界面張力分別為g1,g, g2,g和g1,2 在三相接界點(diǎn)處，g1,g和g1,2企圖維持液體1不鋪展，而g2,g的作用是使液體鋪展。 如果g2,g(g1,g+g1,2)，則液體1能在液體2上鋪展， 反之，則液體1不能在液體2上鋪展。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 兩親分子具有表面活性，溶解在水中的兩親分子可以在界面上

26、自動(dòng)相對(duì)集中而形成定向的吸附層親水的一端在水層并降低水的表面張力。 1765年Franklin就曾用油滴鋪展到水面上，得到厚度約為2.5 nm的很薄油層。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 又有人發(fā)現(xiàn)某些難溶物質(zhì)鋪展在液體的表面上所形成的膜，確實(shí)是只有一個(gè)分子的厚度，所以這種膜就被稱為單分子層表面膜。 制備時(shí)要選擇適當(dāng)?shù)娜軇鐚?duì)成膜材料有足夠的溶解能力，在底液上又有很好的鋪展能力，其相對(duì)密度要低于底液，且易于揮發(fā)等。 成膜材料一般是： 1兩親分子，帶有比較大的疏水基團(tuán)； （2）天然的和合成的高分子化合物。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(

27、5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列式中p 稱為表面壓，g0為純水的表面張力，g為溶液的表面張力。由于g0g，所以液面上的浮片總是推向純水一邊。 由實(shí)驗(yàn)可以證實(shí)表面壓的存在。在純水表面放一很薄的浮片，在浮片的一邊滴油，由于油滴在水面上鋪展，會(huì)推動(dòng)浮片移向純水一邊，把對(duì)單位長(zhǎng)度浮片的推動(dòng)力稱為表面壓。1917年Langmuir設(shè)計(jì)了直接測(cè)定表面壓的儀器。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 圖中K為盛滿水的淺盤，AA是云母片，懸掛在一根與扭力天平刻度盤相連的鋼絲上，AA的

28、兩端用極薄的鉑箔與淺盤相連。 XX是可移動(dòng)的邊，用來清掃水面，或圍住表面膜，使它具有一定的表面積。在XXAA面積內(nèi)滴加油滴，油鋪展時(shí)，用扭力天平測(cè)出它施加在AA邊上的壓力。這種膜天平的準(zhǔn)確度可達(dá)110-5N/m。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列* 曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型從 曲線可以對(duì)表面膜的結(jié)構(gòu)有所了解/(mN/m)0.50.21020300.20.258凝聚膜（Lc）轉(zhuǎn)變膜（I）l擴(kuò)張膜（Le）l氣液平衡區(qū)g氣態(tài)膜（G）g13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列* 曲線與表面不溶膜的結(jié)構(gòu)類型不溶膜的分

29、子狀態(tài)示意圖 （b）（c）（a）13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列1降低水蒸發(fā)的速度 2測(cè)定蛋白質(zhì)分子的摩爾質(zhì)量 c 是單位表面上蛋白質(zhì)的質(zhì)量 3使化學(xué)反應(yīng)的平衡位置發(fā)生移動(dòng) 測(cè)定膜電勢(shì)可以推測(cè)分子在膜上是如何排列的，可以了解表面上的分布是否均勻等等。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列L-B 膜的形成生物膜簡(jiǎn)介*自發(fā)單層分散13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列L-B 膜的形成 不溶物的單分子膜可以通過簡(jiǎn)單的方法轉(zhuǎn)移到固體基質(zhì)上，經(jīng)過多次轉(zhuǎn)移仍保持其定向排列的

30、多分子層結(jié)構(gòu)。這種多層單分子膜是Langmuir和Blodgett女士首創(chuàng)的，故稱L-B膜。 由于形成單分子膜的物質(zhì)與累積或轉(zhuǎn)移方法的不同，可以形成不同的多分子膜，如 1X型多分子層 2Y型多分子層 3Z型多分子層 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列L-B 膜的形成與類型X累積Y累積Z累積13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列生物膜簡(jiǎn)介細(xì)胞膜就是一種生物膜。 膜主要由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和糖類等物質(zhì)組成。 細(xì)胞膜蛋白質(zhì)就其功能可分為以下幾類： 生物膜是一個(gè)具有特殊功能的半透膜，它的功能主要是：能量傳遞、物質(zhì)傳遞、信

31、息識(shí)別與傳遞。 1.能識(shí)別各種物質(zhì)、在一定條件下有選擇地使其通過細(xì)胞膜。 2.分布在細(xì)胞膜表面，能“辨認(rèn) 和接受細(xì)胞環(huán)境中特異的化學(xué)性刺激。 3.屬于膜內(nèi)酶類，還有與免疫功能有關(guān)的物質(zhì)。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列生物膜簡(jiǎn)介生物膜的主要功能之一是物質(zhì)運(yùn)送。物質(zhì)運(yùn)送可分為被動(dòng)運(yùn)送和主動(dòng)運(yùn)送兩大類。 被動(dòng)運(yùn)送是物質(zhì)從高濃度一側(cè)，順濃度梯度通過膜運(yùn)送到低濃度一側(cè)，是自發(fā)過程。 主動(dòng)運(yùn)送是指細(xì)胞膜通過特定的通道或運(yùn)載體把某種特定的分子或離子轉(zhuǎn)運(yùn)到膜的另一側(cè)去，這種轉(zhuǎn)運(yùn)有選擇性。 各種細(xì)胞膜上普遍存在著一種稱為鈉鉀泵的結(jié)構(gòu)，它們能夠逆著濃度差主動(dòng)地將

32、細(xì)胞內(nèi)的Na+移出膜外，同時(shí)將細(xì)胞外的K+移入膜內(nèi)，因而形成和保持了Na+和K+在膜兩側(cè)的特殊分布。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列粘濕過程浸濕過程鋪展過程接觸角與潤(rùn)濕方程13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列什么是潤(rùn)濕過程？潤(rùn)濕過程可以分為三類，即：粘濕、浸濕和鋪展 滴在固體表面上的少許液體，取代了部分固-氣界面，產(chǎn)生了新的液-固界面。這一過程稱之為潤(rùn)濕過程。粘濕過程 液體與固體從不接觸到接觸，使部分液-氣界面和固-氣界面轉(zhuǎn)變成新的固-液界面的過程。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(

33、上下冊(cè))教案-考研試題資料系列液固13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 設(shè)各相界面都是單位面積，該過程的Gibbs自由能變化值為： 稱為粘濕功。 粘濕功的絕對(duì)值愈大，液體愈容易粘濕固體，界面粘得愈牢。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列什么是浸濕過程？該過程的Gibbs自由能的變化值為： 在恒溫恒壓可逆情況下，將具有單位表面積的固體浸入液體中，氣-固界面轉(zhuǎn)變?yōu)橐?固界面的過程稱為浸濕過程。 稱為浸濕功，它是液體在固體表面上取代氣體能力的一種量度，有時(shí)也被用來表示對(duì)抗液體表面收縮而產(chǎn)生的浸濕能力，故又稱為粘附

34、張力。 液體能浸濕固體。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列固體浸濕過程示意圖氣液固固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固體浸濕過程示意圖氣液固13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 等溫、等壓條件下，單位面積的液固界面取代了單位面積的氣固界面并產(chǎn)生了單位面積的氣液界面，這種過程稱為鋪展過程。 S 稱為鋪展系數(shù)，若S0，說明液體可以在固體表面自動(dòng)鋪展。 等溫、等壓條件下，可逆鋪展單位面積時(shí)，Gibbs自由能的變化值為13章_表面物理化學(xué)

35、-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣固液氣液體在固體表面上的鋪展13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 在氣、液、固三相交界點(diǎn)，氣-液與氣-固界面張力之間的夾角稱為接觸角，通常用q表示。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 若接觸角大于90，說明液體不能潤(rùn)濕固體，如汞在玻璃表面； 若接觸角小于90，液體能潤(rùn)濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。 接觸角的大小可以用實(shí)驗(yàn)測(cè)量，也可以用公式計(jì)算13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)

36、(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 可以利用實(shí)驗(yàn)測(cè)定的接觸角和氣-液界面張力，計(jì)算潤(rùn)濕過程的一些參數(shù) 能被液體所潤(rùn)濕的固體，稱為親液性的固體，常見的液體是水，所以極性固體皆為親水性固體。 不被液體所潤(rùn)濕者，稱為憎液性的固體。非極性固體大多為憎水性固體。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面活性劑分類*表面活性劑的結(jié)構(gòu)對(duì)其效率及能力的影響*表面活性劑的HLB值表面活性劑在水中的溶解度表面活性劑的一些重要作用及其應(yīng)用13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面活性劑通常采用按化學(xué)結(jié)構(gòu)來分類，分為離子型和

37、非離子型兩大類，離子型中又可分為陽(yáng)離子型、陰離子型和兩性型表面活性劑。1.離子型2.非離子型表面活性劑 顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。陽(yáng)離子型陰離子型兩性型小極性頭大極性頭13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面活性劑效率 使水的表面張力降低到一定值時(shí)所需要的表面活性劑的濃度。顯然，所需濃度愈低，表面活性劑的性能愈好。表面活性劑的能力 能夠把水的表面張力降低到的最小值。顯然，能把水的表面張力降得愈低，該表面活性劑愈有效?；钚詣┑哪芰σ卜Q為有效值。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))

38、教案-考研試題資料系列 表面活性劑的效率與能力在數(shù)值上常常是相反的。 例如，當(dāng)憎水基團(tuán)的鏈長(zhǎng)增加時(shí)，活性劑的效率提高，而能力可能降低了。 當(dāng)憎水基團(tuán)有支鏈或不飽和程度增加時(shí)，效率降低，能力卻增加。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列對(duì)正烷基苯磺酸鈉的水溶液在348K時(shí)的表面張力與濃度的關(guān)系 /(N.m-1)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列對(duì)-十二烷基苯磺酸鈉的水溶液在348K時(shí)的表面張力與濃度的關(guān)系 /(N.m-1)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面

39、活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時(shí)，其非極性部分會(huì)自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外。 隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。 這種多分子聚集體稱為膠束。形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。 繼續(xù)增加表面活性劑的量，只能增加溶液中膠束的數(shù)量和大小。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列穩(wěn)定化穩(wěn)定化憎水基親水基和水相斥和水吸引形成膠束的穩(wěn)定化過程13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列膠束的形狀13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題

40、資料系列膠束的形狀13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+球形膠束H2O(a)(b)棒狀膠束(c)水棒狀膠束的六角束(d)層狀膠束 （e)13.5nm13.5nm類脂黑膜(g)H2OoilH2O醇、油或O/W微乳液W/O微乳液(h)H2OH2O單室泡囊或(i)膠束的結(jié)構(gòu)形成示意圖13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內(nèi)部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束。

41、 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。繼續(xù)增加活性劑濃度，表面張力不再降低，而體相中的膠束不斷增多、增大。 這種開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度，簡(jiǎn)稱CMC。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列界面張力表面張力臨界膠束濃度去污作用密度改變電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率滲透壓c/(mol.dm-3)表面活性劑溶液的性質(zhì)臨界膠束濃度時(shí)各種性質(zhì)的突變13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面活性劑都是兩親分子，由于親水和親油基團(tuán)的不同，很難用相同的單位來衡量。 親水基團(tuán)的親水性和親油基

42、團(tuán)的親油性可以有兩種類型的簡(jiǎn)單的比較方法。 1. 表面活性劑的親水性 親水基的親水性憎水基的憎水性 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量100/5例如：石蠟無親水基，所以 HLB=0 Griffin格里芬提出了用HLB(hydrophile-lipophile balance，親水親油平衡)值來表示表面活性劑的親水性。 聚乙二醇，全部是親水基，HLB=20。其余非離子型表面活性劑的HLB值介于020之間。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 根據(jù)需要，可根據(jù)HLB值

43、選擇合適的表面活性劑HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蠟 W/O乳化劑 潤(rùn)濕劑 洗滌劑 增溶劑 | | 聚乙二醇 O/W乳化劑例如：HLB值在26之間，作油包水型的乳化劑810之間作潤(rùn)濕劑；1218之間作為水包油型乳化劑。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 表面活性劑的親水性越強(qiáng)，其在水中的溶解度越大，而親油性越強(qiáng)則越易溶于“油 。 故表面活性劑的親水親油性也可以用溶解度或與溶解度有關(guān)的性質(zhì)來衡量。 離子型表面活性劑的溶解度隨著溫度的升高而增加，當(dāng)達(dá)到一定溫度后，其溶解度會(huì)突然迅速增加，這個(gè)

44、轉(zhuǎn)變溫度稱為Kraff 點(diǎn)。 同系物的碳?xì)滏溤介L(zhǎng)，其Kraff點(diǎn)越高，因此，Kraff點(diǎn)可以衡量離子型表面活性劑的親水、親油性。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 非離子型表面活性劑的親水基主要是聚乙烯基。升高溫度會(huì)破壞聚乙烯基同水的結(jié)合，而使溶解度下降，甚至析出。所以加熱時(shí)可以觀察到溶液發(fā)生混濁現(xiàn)象。 發(fā)生混濁的最低溫度稱為濁點(diǎn)。 環(huán)氧乙烯的分子數(shù)越少，親水性越強(qiáng)，濁點(diǎn)就越高。反之，親油性越強(qiáng)，濁點(diǎn)越低。 可利用濁點(diǎn)來衡量非離子型表面活性劑的親水、親油性。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列表面活性劑

45、的用途極廣，主要有五個(gè)方面：1.潤(rùn)濕作用 表面活性劑可以降低液體表面張力，改變接觸角的大小，從而達(dá)到所需的目的。 例如，要農(nóng)藥潤(rùn)濕帶蠟的植物表面，要在農(nóng)藥中加表面活性劑。 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性劑，使接觸角大于90。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 首先將粗礦磨碎，傾入浮選池中。在池水中加入捕集劑和起泡劑等表面活性劑。 攪拌并從池底鼓氣，帶有有效礦粉的氣泡聚集表面，收集并滅泡濃縮，從而達(dá)到了富集的目的。 不含礦石的泥砂、巖石留在池底，定時(shí)清除。浮游選礦13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題

46、資料系列泡水礦物浮游選礦的原理圖 選擇合適的捕集劑，使它的親水基團(tuán)只吸在礦砂的表面，憎水基朝向水。 當(dāng)?shù)V砂表面有5%被捕集劑覆蓋時(shí)，就使表面產(chǎn)生憎水性，它會(huì)附在氣泡上一起升到液面，便于收集。有用礦物廢礦石憎水表面13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列2.起泡作用 “泡 就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強(qiáng)度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌去污等，這種活性劑稱為起泡劑。 有時(shí)要使用消泡劑，在制糖、制中藥過程中泡沫太多，要加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣┙档捅∧?qiáng)度，消除氣泡，防止事故。起泡劑所起的主要作用有：1降低表面

47、張力；2使泡沫膜牢固，有一定的機(jī)械強(qiáng)度和彈性；3使泡沫有適當(dāng)?shù)谋砻骛ざ取?13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列3.增溶作用 非極性有機(jī)物如苯在水中溶解度很小，加入油酸鈉等表面活性劑后，苯在水中的溶解度大大增加，這稱為增溶作用。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 經(jīng)X射線衍射證實(shí)，增溶后各種膠束都有不同程度的增大，而整個(gè)溶液的的依數(shù)性變化不大。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研

48、試題資料系列增溶作用的特點(diǎn) 1增溶作用可以使被溶物的化學(xué)勢(shì)大大降低，是自發(fā)過程，使整個(gè)系統(tǒng)更加穩(wěn)定。 2增溶作用是一個(gè)可逆的平衡過程。 3增溶后不存在兩相，溶液是透明的。 增溶作用的應(yīng)用極為廣泛，例如，增溶作用是去污作用中很重要的一部分，工業(yè)上合成丁苯橡膠時(shí)，利用增溶作用將原料溶于肥皂溶液中再進(jìn)行聚合反應(yīng)即乳化聚合，還可以應(yīng)用于染色、農(nóng)藥以增加農(nóng)藥殺蟲滅菌的功能以及在醫(yī)藥和生理現(xiàn)象等方面。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列4.乳化作用 一種或幾種液體以大于10-7 m直徑的液珠分散在另一不相混溶的液體之中形成的粗分散系統(tǒng)稱為乳狀液。 要使它穩(wěn)定存在

49、必須加乳化劑。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的水包油乳狀液(O/W)，或以油為連續(xù)相的油包水乳狀液(W/O)。 有時(shí)為了破壞乳狀液需加入另一種表面活性劑，稱為破乳劑，將乳狀液中的分散相和分散介質(zhì)分開。例如原油中需要加入破乳劑將油與水分開。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 簡(jiǎn)單的乳狀液通常分為兩大類。習(xí)慣上將不溶于水的有機(jī)物稱油，將不連續(xù)以液珠形式存在的相稱為內(nèi)相，將連續(xù)存在的液相稱為外相。1.水包油乳狀液2.油包水乳狀液 用O/W表示。內(nèi)相為油，外相為水，這種乳狀液能用水稀釋，如牛奶等。 用W/O表示。內(nèi)相為水，外相為油，如油井中噴出的

50、原油。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列檢驗(yàn)水包油乳狀液加入水溶性染料如亞甲基藍(lán)，說明水是連續(xù)相。加入油溶性的染料紅色蘇丹，說明油是不連續(xù)相。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.洗滌作用 肥皂是用動(dòng)、植物油脂和NaOH或KOH皂化而制得 肥皂在酸性溶液中會(huì)形成不溶性脂肪酸，在硬水中會(huì)與鈣、鎂等離子生成不溶性的脂肪酸鹽，不但降低了去污性能，而且污染了織物表面。 用烷基硫酸鹽、烷基芳基磺酸鹽及聚氧乙烯型非離子表面活性劑等作原料制成的合成洗滌劑去污能力比肥皂強(qiáng)，且克服了肥皂的如上所述的缺點(diǎn)。 去污過程是帶有

51、污垢(用D表示)的固體(s)，浸入水(w)中，在洗滌劑的作用下，降低污垢與固體表面的粘濕功，使污垢脫落而達(dá)到去污目的。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.洗滌作用 好的洗滌劑必須具有：1良好的潤(rùn)濕性能； 2能有效的降低被清洗固體與水及污垢與水的界面張力，降低粘濕功； 3有一定的起泡或增溶作用； 4能在潔凈固體表面形成保護(hù)膜而防止污物重新沉積 。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.洗滌作用 洗滌劑中通常要加入多種輔助成分，增加對(duì)被清洗物體的潤(rùn)濕作用，又要有起泡、增白、占領(lǐng)清潔表面不被再次污染等功能。

52、 其中占主要成分的表面活性劑的去污過程可用示意圖說明： A. 水的表面張力大，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易把油污洗掉。 B.加入表面活性劑后，憎水基團(tuán)朝向織物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脫離表面。 C. 污垢懸在水中或隨泡沫浮到水面后被去除，潔凈表面被活性劑分子占領(lǐng)。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.洗滌作用 表面活性劑的去污過程示意圖13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列5.洗滌作用 在合成洗滌劑中往往除了加某些起泡劑、乳化劑等表面活性物質(zhì)外，還要加入一些硅酸鹽、焦磷酸鹽等非表面活性物質(zhì)，使溶液有一定的

53、堿性，增強(qiáng)去污能力，同時(shí)也可防止清潔固體表面重新被污物沉積。 由于焦磷酸鹽隨廢水排入江湖中會(huì)引起藻類瘋長(zhǎng)，破壞水質(zhì)，危及魚蝦生命。 現(xiàn)在已禁止使用含磷洗滌劑，目前主要用鋁硅酸鹽等一類分散度很好的白色堿性非表面活性物質(zhì)代替焦磷酸鹽，能達(dá)到同樣的洗滌效果。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列吸附現(xiàn)象的本質(zhì)化學(xué)吸附和物理吸附固體表面的特點(diǎn)吸附等溫線Langmuir等溫式Freundlich等溫式 BET多層吸附公式T方程式化學(xué)吸附熱影響氣-固界面吸附的主要因素固體在溶液中的吸附吸附等溫線混合氣體的Langmuir吸附等溫式13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-

54、物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 固體表面上的原子或分子與液體一樣，受力也是不均勻的，所以固體表面也有表面張力和表面能 固體表面的特點(diǎn)是： 1固體表面分子原子移動(dòng)困難，只能靠吸附來降低表面能。 2固體表面是不均勻的 ，不同類型的原子的化學(xué)行為、吸附熱、催化活性和表面態(tài)能級(jí)的分布都是不均勻的。 3固體表面層的組成與體相內(nèi)部組成不同。 13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列固體的表面結(jié)構(gòu)平臺(tái)附加原子臺(tái)階附加原子扭結(jié)原子單原子臺(tái)階平臺(tái)空位13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 當(dāng)氣體或蒸氣在固體表面被

55、吸附時(shí)，固體稱為吸附劑，被吸附的氣體稱為吸附質(zhì)。 常用的吸附劑有：硅膠、分子篩、活性炭等。 為了測(cè)定固體的比表面，常用的吸附質(zhì)有：氮?dú)?、水蒸氣、苯或環(huán)己烷的蒸氣等。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 吸附量通常有兩種表示方法：(2)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體物質(zhì)的量(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積體積要換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況(STP)13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 對(duì)于一定的吸附劑與吸附質(zhì)的系統(tǒng)，達(dá)到吸附平衡時(shí)，吸附量是溫度和吸附質(zhì)壓力的函數(shù)，即： 通常固定一個(gè)變量，求出另外兩個(gè)變量之間的關(guān)系，例如：

56、(1)T =常數(shù)，q = f (p)，稱為吸附等溫式(2)p =常數(shù)，q = f (T)，稱為吸附等壓式(3)q =常數(shù)，p = f (T)，稱為吸附等量式13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 實(shí)驗(yàn)裝置如圖。將吸附劑放在樣品盤3中，吸附質(zhì)放在樣品管4中。首先加熱爐子6，并使體系與真空裝置相接。到達(dá)預(yù)定溫度和真空度后，保持2小時(shí)，脫附完畢，記下石英彈簧2下面某一端點(diǎn)的讀數(shù)。 根據(jù)加樣前后該端點(diǎn)讀數(shù)的變化，可知道加樣品后石英彈簧的伸長(zhǎng)，從而算出脫附后凈樣品的質(zhì)量。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列吸附等溫線

57、樣品脫附后，設(shè)定一個(gè)溫度，如253 K，控制吸附質(zhì)不同壓力，根據(jù)石英彈簧的伸長(zhǎng)可以計(jì)算出相應(yīng)的吸附量，就可以畫出一根253 K的吸附等溫線，如下圖。 用相同的方法，改變吸附恒溫浴的溫度，可以測(cè)出一組不同溫度下的吸附等溫線。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列氨在炭上的吸附等溫線13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列從吸附等溫線畫出等壓線和等量線p / k Pa13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列 從吸附等溫線可以反映出吸附劑的表面性質(zhì)、孔分布以及吸附劑與吸附質(zhì)之間的

58、相互作用等有關(guān)信息。 常見的吸附等溫線有如下5種類型：(圖中p/ps稱為比壓，ps是吸附質(zhì)在該溫度時(shí)的飽和蒸氣壓，p為吸附質(zhì)的壓力)。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列() 在2.5 nm 以下微孔吸附劑上的吸附等溫線屬于這種類型。 例如78 K時(shí) N2 在活性炭上的吸附及水和苯蒸氣在分子篩上的吸附。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列() 常稱為S型等溫線。吸附劑孔徑大小不一，發(fā)生多分子層吸附。 在比壓接近1時(shí)，發(fā)生毛細(xì)管凝聚現(xiàn)象。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題

59、資料系列() 這種類型較少見。當(dāng)吸附劑和吸附質(zhì)相互作用很弱時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種等溫線。 如 352 K 時(shí)，Br2在硅膠上的吸附屬于這種類型。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列() 多孔吸附劑發(fā)生多分子層吸附時(shí)會(huì)有這種等溫線。在比壓較高時(shí)，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如在323 K時(shí)，苯在氧化鐵凝膠上的吸附屬于這種類型。O13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列()發(fā)生多分子層吸附，有毛細(xì)凝聚現(xiàn)象。 例如373 K時(shí)，水汽在活性炭上的吸附屬于這種類型。O13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題

60、資料系列 Langmuir吸附等溫式描述了吸附量與被吸附蒸氣壓力之間的定量關(guān)系。他在推導(dǎo)該公式的過程引入了兩個(gè)重要假設(shè)：(1) 吸附是單分子層的；(2) 固體表面是均勻的，被吸附分子之間無相互作用。設(shè)：表面覆蓋率q = V/Vm Vm為吸滿單分子層的體積則空白表面為(1 - q )V為吸附體積13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版)(上下冊(cè))教案-考研試題資料系列達(dá)到平衡時(shí)，吸附與解吸速率相等。吸附速率為脫附速率為令： 這公式稱為 Langmuir吸附等溫式，式中a 稱為吸附平衡常數(shù)或吸附系數(shù)，它的大小代表了固體表面吸附氣體能力的強(qiáng)弱程度。13章_表面物理化學(xué)-南京大學(xué)-物理化學(xué)(5版