10第十章 界面现象9.ppt

④吸附平衡是动态平衡 讨论： ①当bp1时， ②当bp1时， ③当 bp 大小适中时， Ⅰ Va p/ps 0 1 ② Vam ① ③ 得，朗格缪尔吸附等温式： or Va=Vmabp; Va=Vma； Va 与p呈曲线关系。 所以，朗格缪尔吸附等温式适用于单分子层吸附。 将等温式转化为线性关系： 以1/V a ~ 1/p作图 ? 求Vma、b ? as、am 由Vma求as 的原理： （am:气体分子的横截面积) （V0:1mol气体在标况下的体积) 固体吸附溶质测as 固体吸附气体测as Langmuir吸附等温式的优缺点： 若固体表面比较均匀，吸附只限于单分子层，该式能较好代表实验结果。对一般化学吸附及低压高温物理吸附，该式均取得很大成功。 当表面覆盖率不是很低时，被吸附分子间的相互作用不可忽视；实际上，固体表面并不均匀，吸附热随覆盖率? 而变，该公式与实验发生偏差。此外，对多分子层吸附也不适用。 §10.6 溶液表面的吸附 10.6.1 溶液表面的吸附现象 c 0 ? 1 3 不同种类溶质的c对?的影响 eg:强电解质、多羟基有机物 eg:低脂肪酸、醇、醛等有机物 eg:RX，其中R代表长链烷基，X代表极性基团 2 所以溶液的表面张力是温度、压强，还有组成的函数。 溶液表面的吸附现象 c 0 ? 1 3 2 活性物质(2,3): 惰性物质(1)： c表面c体相——负吸附 产生原因：恒T、P下，溶液Gs有自动减小的趋势。 当溶液面积不变时，要使Gs = γ A 减小 ，只能由γ的减小来达到。 使溶液中相互作用力较弱的分子富集到表面上来。 c表面c体相——正吸附 ——溶质在表面和体相中浓度不同的现象。 10.6.2 溶液的吸附量——表面过剩? ?—单位面积的表面层中所含溶质的量-本体中等量溶剂所含溶质的量，即溶液表面溶质的吸附量。 h 表面层 溶液 h 溶剂 h 溶质 c1 c2 ∴正吸附：c表面c体相, ?0；负吸附：c表面c体相,?0。 10.6.3 吉布斯吸附等温式 c —吸附平衡时，溶质的本体浓度，实测值。 可见，dγ /dc的正负决定了吸附类型。 求? 的方法：? = f（c）→ dγ/dc → Γ 例1：25℃，某水溶液? = 72-500c，求?~c的关系。 分析： 例2：P506(习题10.16) 已知：298.15K，c=0.20mol.m-3， ?=3×10-6 mol.m-2，?0=71.97mN.m-1 假设溶液的表面张力与其浓度呈线性关系，试求?=? 分析： ∴ ? = ?0- ? RT 线性关系 ? = ?0+kc ——加入少量，能使γ显著降低的物质。 结构：两亲结构R—X 在界面上定向排列、单层 10.6.4 表面活性剂 亲水基 亲油基 如 HOOC-(CH2)7CH=CH (CH2)7CH3 ∴ ?~c的关系为： ? c ?m k ：经验常数，与溶质的表面活性大小有关。 由 ?m可求am，其关系式为： ?m：饱和吸附量，可近似看作是在单位表面上定向排列呈单分子层吸附时的溶质的物质的量。 分类 常按化学结构分类： 阴离子型 阳离子型 两性型 表面活性剂 此种分类方法便于正确选用表面活性剂。 离子型 非离子型 [聚乙二醇类HOCH2(CH2OCH2)nCH2OH等 ] R + - R － + R + － (羧酸盐RCOO-,磺酸盐R-SO3-等) (胺盐 R-NH3+等 ) (氨基酸类R-NHCH2-CH2COOH等 ) 如酸性染料在水中是阴离子型就不能与阳离子型的表面活性剂混合使用，否则会发生沉淀而失去活性作用。 性质 在界面上定向排列，使γ显著降低；但当浓度继续增加时γ却变化不大。 c 0 ? 表面活性剂浓度变大 临界胶束浓度CMC——表面活性剂在溶液中开始形成胶束的最低浓度。 a c cb = CMC b 胶束形状 由图可知，根据性质突变可测其CMC。 荧光探针技术测CMC 用途 表面活性剂具有润湿、助磨、乳化、发泡、增溶、匀染、杀菌、消除静电等作用。 如农药 ——? sl 和? l ?，使θ ? ①润湿作用 ② 助磨作用 使固体颗粒的??、Gs ?，故自发吸附在颗粒表面，而防止颗粒聚集；同时还可渗入颗粒裂缝中，使大颗粒分