第八章界面和胶体化学.ppt

曲线积分与曲面积分 第八章 表面现象和分散系统 表面和界面(surface and interface) §8.1 表面Gibbs自由能和表面张力 8.2 纯液体的表面现象 杨-拉普拉斯公式 3. 液体的润湿与铺展 接触角与润湿方程 Gibbs吸附公式 正吸附和负吸附 表面活性剂 胶束(micelle) 胶束(micelle) 胶束(micelle) 胶束(micelle) 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 表面活性剂的重要作用 按分散相粒子的大小分类 §8.7 溶胶的光学和力学性质 光散射现象 影响溶胶稳定性的因素 聚沉值与聚沉能力 Hardy-Schulze规则 电解质对溶胶稳定性的影响 2. 胶粒带电的原因 (1) 胶核表面的选择吸附 法扬斯法则: 与胶核具有相同元素的离子优先被吸附。 (2) 表面分子的电离 如: 粘土(xSiO2· yH2O)粒子表面分子离解生成硅胶, 随溶液pH的变化可带负电或正电： 离子留在胶核表面上而荷负电。 分散相粒子表面的分子可电离, 一种离子留在表面, 一种离子进入介质. 离子留在胶核表面上而荷正电。 3. 胶粒的双电层结构与电动电势 整个溶胶系统保持电中性, 若溶胶粒子带有电荷,分散介质必带有电性相反的电荷. 由于静电引力和热运动两种效应的结果, 必形成双电层. 1. 物理吸附和化学吸附有许多不同之处，下面的说法中不正确的是 ( ) (A) 物理吸附是分子间力起作用，化学吸附是化学键力起作用 (B) 物理吸附有选择性，化学吸附无选择性 (C) 物理吸附速率快，化学吸附速率慢 (D) 物理吸附一般是单分子层或多分子层，化学吸附一般是单分子层 2. 对物理吸附的描述中，哪一条是不正确的？( ) (A) 吸附速度较快 (B)吸附层可以是单分子层或多分子层 (C)吸附热较小 (D)吸附力来源于化学键力，吸附一般不具选择性 液体、溶液、固体降低表面能的方法： 液体尽可能缩小表面积，液滴、气泡都呈球状； 固体主要靠吸附来降低表面能。 溶液除收缩表面积外，还调节表面浓度（表面吸附）以降低表面能； 溶质在表面层中与在本体溶液中浓度不同的现象称为“溶液的表面吸附”。 溶质在表面层浓度小于本体浓度，称为“负吸附”； 溶质在表面层浓度大于本体浓度，称为“正吸附”。 §8.4 溶液的表面吸附 由于溶质分子的存在，溶液表面张力与纯溶剂不同。 它的物理意义是：单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量比同量溶剂在本体溶液中所含溶质的物质的量的超出值。 式中G为表面吸附量 c是溶质的活度，dσ/dc是在等温下，表面张力随溶质活度的变化率。 吉布斯吸附公式： 1.dσ/dc0，增加溶质的浓度使表面张力下降，G为正值，是正吸附。表面层中溶质浓度大于本体浓度。表面活性剂属于这种情况。 2.dσ/dc0，增加溶质的浓度使表面张力升高，G为负值，是负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性剂属于这种情况。 能使溶液的表面张力明显降低的溶质称为表面活性剂。 亲水基团进入溶液内部，憎水基团企图离开水而指向空气，在表面定向排列，发生浓集。 表面活性剂的表面浓度大于本体浓度。 含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。 具有双亲性特点。 表面活性剂：加入少量溶质可使溶液的表面张力急剧下降， 低到一定程度后变化又趋于平缓。 负吸附：如无机电解质 正吸附：如可溶性有机物 表面活性剂通常采用按化学结构来分类，分为离子型和非离子型两大类。 阳离子型和阴离子型的表面活性剂不能混用，否则可能会发生沉淀而失去活性作用。 1.离子型 2.非离子型 正离子型 负离子型 两性型 表面活性剂 表面活性剂分类 §8.5 表面活性剂及其作用 表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多