界面化学9详解.ppt

脂肪酸分子在水溶液表面上的定向排列 3.表面活性剂的用途 1.润湿作用 表面活性剂可以显著降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，农药要润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂,使接触角小于90° 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90°。 2.起泡消泡作用 “泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。 3.增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。 向油类中加入无机填料进行改性,也需加入表面活性剂 4.洗涤作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。 表面活性剂的去污过程可用示意图 A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。 B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。 C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。 四、单分子层吸附理论——兰格谬尔方程 兰格谬尔从动力学观点出发，提出了一个吸附理论，称为单分子层吸附理论。 推导单分子层吸附理论做了以下几点假设： a. 单分子层吸附 b.相邻分子间无作用力 c.吸附剂是均匀的，各处吸附能力相同 d.吸附和解析速率达动态平衡 当吸附速率与解析速率相等时，达吸附平衡 覆盖度:任意瞬时已吸附气体的固体表面（已被覆盖的固体表面）除以总的固体表面得到的分数，固体表面被覆盖的分数 空白表面的分数 :未被覆盖的表面积除以固体总表面积 当吸附速率与解吸速率相等时 整理: 令 吸附系数 兰格谬尔方程： 或 ：一定量的吸附剂吸附吸附质的物质量 ：同量附剂吸附吸附质的最大物质量. （表面被覆盖一层时饱和吸附量） V：压力为p时的吸附量 Vm：表面被吸覆盖一层时饱和吸附量 兰格谬尔方程： 或 或 解释吸附等温线 Ⅰ:低压时p很小 直线 Ⅱ:高压时p很大 水平线 Ⅲ:中压时 曲线 例：已知恒温239.55K，不同平衡压力条件下，CO在1kg活性炭上的吸附量（已换算成标准状态下的体积），根据兰格缪尔等温式，用图解法求CO的饱和吸附量Vm，吸附系数a和每千克活性炭所吸附CO的分子数。 p/kPa 13.47 25.07 42.63 57.33 72.00 89.33 V×10-3m3/kg 8.54 13.10 18.20 21.0 0 23.80 26.30 解：根据 作图得一条直线 求得斜率=23.7，截距=1.325 设每千克活性炭表面上吸附CO的分子数（N） 根据 : 五、多分子层吸附理论——BET方程 在生产实际中，吸附等温线归纳五种情况: 兰格缪尔方程解释了第一种吸附等温线 多分子层吸附--在兰格缪尔理论基础上发展得到 模型:表面已被覆盖一层后，由于气体分子受范德华力作用，继续凝聚，发生多分子层吸附 由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式简称BET公式。 第一层的吸附与后面各层的吸附有本质上的区别，第一层是气体分子与固体表面的作用，而第二层以后是相同分子之间的作用。 整理： 两边同乘p： V:平衡压力p时的吸附量 Vm: 固体表面单分子层吸附全部覆盖时的气体体积 ：实验温度下气体的饱和蒸汽压 C:与吸附热有关的常数 p:吸附平衡时气体的压力 BET方程: 成直线关系 斜率= 截距= Vm:单分子层饱和吸附的物质量 求总表面积： L：阿弗加德罗常数，A：被吸附气体的横截面积 §8—6固液界面现象 一、润湿 润湿：发生在固液界面上，是固体表面上的气体被液体取代的过程。在一定的温度压力下，润湿程度可用吉布斯函数的改变量的大小来衡量。布斯函数减少的越多，则润湿程度越大。 根据润湿程度的深浅，将润湿分为三类： 沾湿、浸湿、铺展 1．沾湿：气固、气液表面消失，形成固液界面的过程。在这个过程中，单位表面积上吉布斯函数的改变量为 自发 沾湿功： 2．浸湿：将固体浸入液体的过程。固气表面消失，形成固液界面的过程。 自发 浸湿功： 3．铺展：液体在固体上自动展开形成薄膜的过程。它是固液界面取代固气表面，同时增大液气表面的过程。单位表面积