物理化学 8章表面化学与胶体化学.ppt

物理化学 第八章 表面化学和胶体化学 §1 引 言 §3 弯曲表面的特性 §4 固/气界面的吸附作用 §5 固/液界面现象 §6 液/气 界 面 现 象 §7 胶体化学基本概念 §8 界面科学研究方法简述 4. 表面活性剂的HLB值 HLB值：亲水亲油平衡值 ＃ 增溶作用 ＃ 起泡作用与消泡作用 ＃ 洗涤去污作用 润湿、起泡、增溶、乳化 ▲ 估算 Davies提出： HLB=7+?（基团HLB） 离子型表面活性剂也适用 （非离子型） ▲ 一、分散体系的分类 1．按聚集状态分 2. 按分散度分 分散系统 粒子线度 实 例 分子分散 ?1nm 乙醇水溶液、空气 胶体分散 1nm?100nm AgI或Al(OH)3 粗分散 ?100nm 悬浊液、乳浊液、泡沫 物理吸附与化 学并不一定是 截然分开的， 由物理吸附转 到化学吸附也 许是捷径。 Ed＞ Ea |QC|＞ |QP | Ni Ni H H H H DH-H QP QC Ea P H+H r Ed 0 (+) ( ) Ea：吸附活化能 Ed：解吸活化能 QC：化学吸附热 QP：物理吸附热 三、吸附曲线类型 1．吸附量Γ： 吸附达到平衡时单位质量的吸附剂吸附气体的 体积V（标准状态下）或物质的量（摩尔数）。 Γ = V/m m3·g-1 m3·kg-1 或 Γ = n/m mol·g-1 mol·kg-1 显然 Γ = f (T,p) Γ,T, p之间的关系(三维) 2. 吸附曲线： 恒 T Γ= f (p) 吸附等温式 吸附等温线 恒 p Γ= f (T) 吸附等压式 吸附等压线 恒Γ p= f (T) 吸附等量式 吸附等量线 四．固体吸附气体的等温方程式（三个） 1．Freundlich公式 ---- 经验(实验)式 根据吸附等量线数据，作出吸附压强(p)与温度 (1/T)曲线，可以求出吸附热。 最常用的是吸附等温线，有五种类型(P559) 2. Langmuir单分子层吸附理论 三点假设，动态平衡， b = k吸/k解（吸附平衡常数） 压强低(p小)，吸附弱(b小)， bp＜＜1，Γ∝p1； 压强高(p大)，吸附强(b大)， bp＞＞1，Γ∝p0； 一般状态下， Γ∝p0~1→ p1/n (弗伦德利希表达)。 Γ Γm 1 2 3 p→ p→ p/Γ ＞ ＜ 3．BET多分子层吸附理论 （Brunauer-Emmett-Teller提出） 四点假设，推得二常数公式，P561式（11-40）； 三常数公式，P562式（11-41）。 是实验测定比表面积的理论基础。 提问：为什么气体在固体表面上的吸附总是放热？ 但确有些气体在固体表面上的吸附是吸热 的（如H2在玻璃上的吸附），如何解释？ 若cB,0＜ cB，则ΓB ＜0。 一、固/液界面的吸附 1.固/液界面吸附的特点 含溶质、溶剂，情况复杂 2.固/液界面吸附的一些经验规律 自学 3.固/液界面吸附等温线 ■非稀溶液复合吸附等温线 ■稀溶液吸附等温线 二、 润湿作用 润湿：简单说是液体附着在固体上的现象。 严格说 ·······。P567 dGs=Asdσ＜0是自动过程，σ降低程度不同， 润湿程度不同。 1.沾湿（粘附润湿） 特点：液、固接触后，液体的形状基本保持不变。始态：一个l/g界面和一个s/g界面； 末态：一个s/l界面； △G沾= σs/l－σs/g－σl/g= －Wa ≤ 0 平衡 自动 σs/g ≥ σs/l －σl/g 沾湿的条件 自动 平衡 自动 平衡 σs/g ≥ σs/l 浸湿的条件 2.浸湿（浸润） 当固体浸入液体时，s/g界面完全被s/l界面 所取代。 特点：固体完全浸没在液体之中。 始态：一个s/g界面； 末态：一个s/l界面； △G浸 = σs/l－σs/g≤ 0 自动 平衡 3.铺展润湿（完全润湿） 少量的某液体在光滑的s/g界面（或l/g界面） 上自动展开，形成一层液态薄膜的过程。 特点： l/g界面增加很多，A l/g,始＜＜Al/g,末； 原