第11章表面化学与胶体概述.ppt

第11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 §4 固/气界面的吸附作用 §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）沉降与沉降平衡 　▲ 沉降与沉降平衡 沉降：多相分散系统中的物质粒子，因受重力作用下沉的过程。 扩散??沉降 沉降平衡：扩散速率=沉降速率 σ溶质 ＜σ溶剂，出现 cin ＜cs，ΓB ＞ 0，正吸附 改变表面张力趋势＝溶质的扩散趋势 (动态平衡) 2．表面张力等温线（三种类型） 溶液的表面张力与溶质或溶剂纯态时的表 面张力不相同。一定温度、压强下，溶液表 面张力与溶液浓度的关系曲线称表面张力等 温线。 σ溶质 ＞σ溶剂，出现 cin ＞cs，ΓB ＜ 0，负吸附 ●A线：c↑ ,σ↑ ，负吸附 例：不挥发酸（碱）， 含多个OH-基的有机化合物 ●B线： c↑，σ↓, 正吸附。 例：大部分低脂肪酸，醇， 醛等极性有机物，σ比水小。 ●C线： c↑，σ↓↓，到一 定浓度后，σ几乎不再变化， 正吸附。 A B C 表面张力等温线 例： 含八个C原子的有机酸，有机胺盐， 磺酸盐，苯磺酸盐。σ最低点，可能是 杂质影响的结果。这种溶质称为表面活 性剂，表现出具有最大饱和吸附量的正 吸附。 3.Szyszkowski经验公式 为经验常数 可描述表面张力等温线B线 或 碳链增加，β值增大，△σ(表面活性值)增大。 ※ 极稀溶液， ， Δσ与c 成正比(线性部分), c 越大,σ越小(到最低点)； ※ 浓溶液， ， Δσ与c 抛物线（指数）关系（B线曲线部分）。 α’：同系物具有相同的值; β：表面活性常数。同系物每增加一个 -CH2-，β值增加3倍。 （1）． Gibbs吸附等温式 4.溶液表面吸附的Gibbs吸附等温式 Gibbs吸附等温式 ГB意义：单位面积的表面层中，所含溶质的量 与同量溶剂在溶液本体中所含溶质的量的 差值，称溶质的表面吸附量（表面超额）。 Gibbs吸附等温式 ：也是一种溶质的表面活性 △σ(表面活性值) 符号？ （2）Г? c 关系 ★ A类线 ，dσ/dc＞0，Γ＜0，负吸附， 表面浓度低于本体浓度； 若为稀溶液，则 a 用 c 代替，故有： ★ B类线：dσ/dc＜0， Γ＞0，正吸附， 表 面浓度高于本体浓度； ★ C类线：σ达极小值 后，几乎不变，Г具 有饱和吸附量，即， 表面浓度与 内部浓度 有确定差值(σ不变)。 ★ －(dσ/dc) 越大，Γ越大。 对同系物，饱和吸附量是确定值，与碳链 长短无关。因定向排列成单分子表面膜 （3）溶质的表面活性 表示溶质降低表面张力的能力， 用(σ0-σ)/σ0或dσ/dc 表示。 σ0：纯水的表面张力 σ：浓度为c 的溶液的表面张力。 Traube近似规则：同系物每增加一个-CH2-， 表面活性常数β值增为原来的3倍。 （4） dσ/dc的求算 ★ 根据表面张力的等温曲线（σ~c）作切线； ★ Szyszkowski经验公式求导 （见P576式11-59和式11-60） 或 对上式两边求微分 代入Gibbs吸附等温式 式11-60 Gibbs吸附等温式（液气）可得类似于兰缪 尔吸附等温式的表达： 由式11-60可知：当溶质浓度很高时，有： 令： 称为饱和吸附量 兰缪尔吸附等温式（固气） 已知丁酸水溶液在19℃的表面张力与浓度的关系为 σ= σ0–a ln（1 + bc），式中σ0、a、b均为常数，则溶液的表面吸附量Γ与溶液浓度c的关系为 。 （5）求饱和吸附量Гm 和溶质分子截面积 N1：溶液中单位面积上的溶质分子数 N1 = N 2/3 N：溶液中单位体积溶质分子数 L：阿伏加德罗常数 作 ~ 图，斜率= 1/Гm，截距 =1/Гmβ ? β,Гm（mol·m-2） 溶质分子截面积: 5.表面惰性物