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《表面活性剂的功能》
第 一 章 液 体 的 表 ( 界 ) 面 性 质
表 面 活 性 剂 的 功 能 主 要 表 现 在 它 能 改 变 表 ( 界 ) 面 的 物 理 化 学 性 质 从 而 产 生 一 系 列 的 应
用 性 能 。 那 么 什 么 是 表 ( 界 ) 面 呢 ? 我 们 周 围 的 物 质 是 以 气 、 液 、 固 三 态 存 在 着 , 也 就 有 了
气 、 液 、 固 三 相 。 在 各 相 之 间 存 在 着 界 面 , 共 有 气 液 、 气 固 、 液 液 、 液 固 和 固 固 种 不 同
的 相 界 面 。 当 组 成 界 面 的 两 相 中 有 一 相 为 气 相 时 , 常 被 称 为 表 面 。 表 面 活 性 剂 的 各 种 功 能 主
要 表 现 在 改 变 液 体 的 表 面 , 液 液 界 面 和 液 固 界 面 的 性 质 , 而 其 中 液 体 的 表 ( 界 ) 面 性 是 最 重
要 的 。
第 一 节 表 面 张 力 和 表 面 自 由 能
一 、 表 面 张 力 和 表 面 自 由 能
我 们 所 观 察 到 的 处 于 空 气 中 的 少 量 液 体 常 常 呈 滴 状 , 如 水 银 珠 、 植 物 叶 片 上 的 露 珠 等 。 看
起 来 液 体 的 表 面 像 是 绷 紧 的 , 这 是 由 于 它 包 住 的 液 体 造 成 的 。 此 外 , 我 们 还 观 察 到 将 玻 璃 毛
细 管 插 入 水 中 水 会 沿 着 毛 细 管 内 壁 往 上 升 。 这 些 现 象 可 设 想 为 表 面 上 的 力 在 起 作 用 。
图 为 丝 线 圈 实 验 , 为 固 定 在 刚 性 金 属 圈 上 的 丝 线 圈 , 将 它 从 肥 皂 水 中 拉 出 后 , 会
形 成 一 肥 皂 水 膜 , 此 时 在 膜 中 的 丝 线 圈 是 随 意 的 ; ) 若 将 丝 线 圈 内 肥 皂 膜 刺 破 后 , 丝 线 圈
马 上 会 变 成 绷 紧 的 圆 形 丝 线 圈 , 犹 如 丝 线 圈 上 受 到 一 种 拉 力 。
图 丝 线 圈 实 验 图 带 滑 丝 的 一 金 属 丝 框 ,
) 丝 线 圈 内 肥 皂 水 膜 未 被 刺 破 时 的 丝 线 圈 的 状 态 ; 框 上 可 形 成 一 肥 皂 膜 , 在 外 力
) 丝 线 圈 内 肥 皂 水 膜 被 刺 破 后 丝 线 圈 变 为 圆 形 作 用 下 , 膜 被 拉 伸
上 述 现 象 均 说 明 液 体 表 面 上 存 在 着 一 种 力 , 这 就 是 液 体 的 表 面 张 力 。 我 们 可 以 通 过 图
中 框 架 实 验 来 测 量 液 体 的 表 面 张 力 。
设 有 一 金 属 框 架 如 图 所 示 , 其 中 一 边 是 可 以 自 由 活 动 且 无 摩 擦 力 存 在 的 滑 丝 , 将 此 框
架 从 肥 皂 水 中 拉 出 , 即 可 在 框 架 中 形 成 一 层 肥 皂 水 膜 。 在 无 相 反 外 力 存 在 下 , 绷 紧 的 肥 皂 水
膜 会 自 动 收 缩 , 使 滑 丝 向 膜 缩 小 的 方 向 移 动 。 若 欲 制 止 肥 皂 水 膜 的 自 动 收 缩 , 需 在 相 反 方 向
施 加 一 力 。 显 然 , 是 作 用 在 膜 的 边 界 上 并 随 滑 丝 的 长 度 而 改 变 的 , 而 膜 有 两 个 表 面 , 故
表 面 张 力 等 于
从 力 学 的 观 点 来 看 , 液 体 表 面 张 力 就 是 张 紧 的 液 体 表 面 的 收 缩 力 , 它
存 在 于 液 体 表 面 上 的 任 何 部 分 , 其 方 向 是 切 于 液 面 而 垂 直 于 作 用 线 指 向 液
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