胶体化学第三章第三节课件.ppt

一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力。一般说来，低表面张力的液体可以在高表面张力的液体上展开。这对制备多层复合材料有指导意义。 一般说，铺展后，表面自由能下降，则这种铺展是自发的。大多数表面自由能较低的有机物可以在表面自由能较高的水面上铺展。 §3.3.1液-液界面的铺展 §3.3 二组分体系凝聚相间界面 设液体1，2和气体间的界面张力分别为g1,g, g2,g和g1,2 在三相接界点处，g1,g和g1,2企图维持液体1不铺展 而g2,g的作用是使液体铺展 如果g2,g(g1,g+g1,2)，则液体1能在液体2上铺展 反之，则液体1不能在液体2上铺展 §3.3.1 液-液界面的铺展 令油为a，水为b, 则表面活性剂对?ab的影响 （1）油溶性的表面活性剂可促进油在水面上铺展。例如油酸能降低油水界面、油气表面张力，使?油和?水都变得更小，因此可加在油漆中，涂在亲水表面上，制备亲油表面。 （2）水溶性的表面活性剂则相反，因为它降低了水的表面张力。如洗涤剂、杀虫剂等，如含氟、含硅表面活性剂，能使水在油或叶面上铺展。可用于灭火。 §3.3.1液-液界面的铺展 §3.3 二组分体系凝聚相间界面 §3.3.2 液／固界面的润湿与铺展 润湿过程可以分为三类：粘湿、浸湿和铺展 润湿过程:滴在固体表面上的少许液体，取代了部分固－气界面，产生了新的液－固界面。这一过程称之为润湿过程 (1)粘湿过程：液体与固体从不接触到接触，使部分液-气界面和固-气界面转变成新的固-液界面的过程 该过程的Gibbs自由能的变化值为： (2)浸湿过程：在恒温恒压可逆情况下，将具有单位表面积的固体浸入液体中，气－固界面转变为液－固界面的过程称为浸湿过程 称为浸湿功，它是液体在固体表面上取代气体能力的一种量度，有时也被用来表示对抗液体表面收缩而产生的浸湿能力，故又称为粘附张力 液体能浸湿固体 润湿过程 固体浸湿过程示意图 气 液 固 固体浸湿过程示意图 气 液 固体浸湿过程示意图 气 液 固体浸湿过程示意图 气 液 固体浸湿过程示意图 气 液 固体浸湿过程示意图 气 液 固体浸湿过程示意图 气 液 固 (3) 铺展过程：等温、等压条件下，单位面积的液固界面取代了单位面积的气固界面并产生了单位面积的气液界面，这种过程称为铺展过程. S 称为铺展系数，若S≥0，说明液体可以在固体表面自动铺展。 等温、等压条件下，可逆铺展单位面积时，Gibbs自由能的变化值为 润湿过程 铺展过程 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 固 液 气 液体在固体表面上的铺展 接触角与润湿方程 在气、液、固三相交界点，气-液与液-固界面张力之间的夹角称为接触角或润湿角，通常用q表示。 接触角与润湿性 若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面；不被液体所润湿者，称为憎液性的固体。非极性固体大多为憎水性固体 若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。能被液体所润湿的固体，称为亲液性的固体，常见的液体是水，所以极性固体皆为亲水性固体 接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算 接触角的应用——浮选与洗涤 (一)浮选 金属矿：由于大部分金属均能与硫离子形成难溶性化合物，因此用含硫离子的表面活性剂可以通过化学吸附使金属矿粉（例如Pb(OH)2）成为憎水表面。然后这种憎水的细粉容易进入泡沫或油中与其他不含金属的矿物分离。 非金属矿：一般表面带有电荷，可加入离子型表面活性剂使之憎水化或沉淀，或通过泡沫浮选使之与其他杂质分离。由于非金属矿的表面电荷受pH影响很大，因此在浮选时要严格控制pH值。