第4章 表面现象 1.ppt

* 2、定义： ?U = (?液固-?气固)A 可理解为：固体表面的a流体能自发取代b流体，认为a在固体表面是润湿的。 固体表面上一种流体（如气体）被另一种流体 （如液体）取代而引起表面能下降的过程。 3、原因： 液体与固体接触时，液体能否润湿固体取决于固体表面自由能的变化，如果表面自由能降低，就能润湿，且降低得越多，润湿程度越好。 * 二、润湿程度的衡量标准 1、润湿角（接触角） （1）定义：沿气液固三相交点对液滴表面所作切线与液固界面所夹的角，通常用q表示。 * 若q 90°，说明液体对固体润湿性不好，如汞在玻璃表面； 若q 90°，液体对固体润湿性好，如水在洁净的玻璃表面。 若q = 0°，液体对固体完全润湿。 若q = 180°，液体对固体完全不润湿。 * 练习1： 找出油滴在砂粒表面的润湿角 砂粒 油滴 水 * 练习2： 找出油滴在砂粒表面的润湿角 砂粒 油滴 水 * A、投影法测润湿角： （2）润湿角测量 投影法测润湿角 * 在平衡时，3个界面张力在气液固交点处的合力为零，此时液滴保持一定的形状，且界面张力与润湿角之间的关系为： B、润湿角的计算： * 2、粘附功 （1）定义：在等温等压条件下，将单位面积的固液界面在第三相中拉开所做之功。它是液体能否润湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿固体，液-固结合得越牢。 * 粘附功越大，液体越能润湿固体，液-固结合得越牢。 W粘= ?气液（1+cos?） 在拉开过程中，消失了单位液-固界面，产生了单位液体表面和固体表面。粘附功就等于这个过程表面吉布斯自由能变化值。 * 3、浸湿功 等温、等压条件下，将具有单位表面积的固体可逆地浸入液体中所作的最大功称为浸湿功，它是液体在固体表面取代气体能力的一种量度。 只有浸湿功大于或等于零，液体才能浸湿固体。在浸湿过程中，消失了单位面积的气固表面，产生了单位面积的液固界面，所以浸湿功等于该变化过程表面自由能变化值的负值。 * * 4、内聚功 等温、等压条件下，两个单位液面可逆聚合为液柱所作的最大功称为内聚功，是液体本身结合牢固程度的一种量度。 内聚时两个单位液面消失，所以，内聚功在数值上等于该变化过程表面自由能变化值的负值。 * * 5、铺展系数 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，这过程表面自由能变化值的负值称为铺展系数，用S表示。若S≥0，说明液体可以在固体表面自动铺展。 * * 三、润湿程度的决定因素与润湿反转现象 1、液体和固体的性质是润湿程度的决定因素； 2、第三种物质（表面活性物质）的加入。 * 1、液体和固体的性质是润湿程度的决定因素 液体的分类：极性液体和非极性液体 固体的分类 亲水性固体，硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐 亲油性固体，有机固体、硫化物 液体与固体的润湿性关系（相似相润！） 极性液体对亲水性固体润湿性好； 非极性液体对亲油性固体润湿性好。 * 2、表面活性物质对润湿性的影响与润湿反转 （1）基本原理：表面活性剂作用部分讲解！ （2）影响：润湿反转对岩石的孔隙度和绝对渗透率不产生影响，但能使有效渗透率发生改变。 如果油层岩石由水湿变为油湿，油的有效渗透率明显下降，水的有效渗透率上升，从而影响产出的油水比和油井产量。 1、与界面现象相关的概念（界面、表面能、表面张力等）； 2、曲界面两侧压力差及贾敏效应； 3、毛细管现象及其对采油的影响； 4、吸附现象产生的原因，气液、固液、气固等界面吸附现象的成因及解释； 5、润湿现象产生的原因，润湿角的概念及润湿反转现象。 本章小结 本章结束 * 活性炭C吸附剂，比表面积大，非极性物质 硅胶 小颗粒，固体，属于极性固体。 * 经验公式，吸附规律 * 溶质溶剂相互作用弱，则溶解度小。 溶解度大的，相互作用强。 * 制备阴阳离子表面 简单但是实用 可以制备胶体 带电颗粒 颗粒之间有斥力，通过该原则判断带点量之类 * * 3.产生原因 溶质在液体表面的浓度大于在液体内部的浓度 （1）正吸附发生原因 溶质分子都倾向于到液体表面上来（表面能减少） 溶质分子置换了液体表面的溶剂分子，液体内部对表面分子的净吸引力减少，表面张力减少 溶剂与溶质分子之间吸引力小于溶剂与溶剂分子之间吸引力 * （2）负吸附发生原因 溶剂与溶质分子之间的吸引力大于溶剂与溶剂分子之间的吸引力→如果溶质分子置换了液体表面的溶剂分子，液体内部对表面分子的净吸引力增加→表面张力增大（违反表面能是自动趋于减少的规律）→溶质在液体表面的浓度小于在液体内部的浓度。 * 表面活性物质：产生正吸附从而使表面张力降低的物质，如有机酸、醇、醛、酮等。 表面惰性物质：产生负吸附