第二章--液体表面-2.ppt

上节课回顾 上节课回顾 2. 表面张力和表面自由能的产生原因、定义和本质 上节课回顾 上节课回顾 Laplace方程 上节课回顾 表面张力测试方法： 1）毛细管法 2）滴重法 上节课回顾 上节课回顾 上节课回顾 （1）对凹月面看作为球面的近似处理； （2）只有在凹月面的最低一点毛细上升高度才是 h，在其他各点上，毛细上升高度都大于 h。 必须考虑对以上两个偏差作修正。 上节课回顾 式中第一项是基本的Laplace方程，第二项是考虑弯月面液体质量的修正，其余各项是对偏离球形的修正 上节课回顾 滴重法测表面张力 上节课回顾 上节课回顾 Wilkenson等用实验数据拟合得到下面的经验方程 上式是用于0.3（ r/v1/3) 1.2的区间。 吴树森与王飞鸿则提出下面的经验方程： 上式的适用于0.058 （r/v1/3) 0.3区间 上节课回顾 上节课回顾 2.5 Kelvin 公式 应用Kelvin公式可以解释一些现象 1、人工降雨 2、过热液体 3、过饱和液体 4、过冷水 本节内容 溶液的表面张力 Gibbs吸附等温式 2.6 Gibbs吸附等温式 溶液的表面张力 溶液的表面张力不仅与温度和压力有关，还与其组成有关 在水溶液中,表面张力随溶液组成的变化规律一般有三种比较典型的类型。 2.6 Gibbs吸附等温式 2.6 Gibbs吸附等温式 如醇、醛、酸、酮与胺等有机物。 降低表面张力能力与烃链长度有关，碳氢链越长，其降低表面张力能力越强。 2.6 Gibbs吸附等温式 在稀溶液中各种脂肪酸的表面张力下降值Δσ与其浓度成正比： 2.6 Gibbs吸附等温式 在表面浓度很低时，溶质分子平躺在表面上的。但当浓度较大时，分子将于表面正交，因而会偏离Traube规则。 对较浓的溶液，Szyszkowski提出了下面的半经验公式： 式中:b—— 特性常数，同系物的b值大致相同； a——随溶质而异的特性常数。 2.6 Gibbs吸附等温式 2.6 Gibbs吸附等温式 当浓度很大时，式（2-44）中（c/a +1）≈c/a。此时可简化为 ? σ=A+BlnC （2-46） ? 式中A、B均为常数。此式表明，以σ对lnC作图，应为一直线。 2.6 Gibbs吸附等温式 其特点是加入少量这类物质可显著降低溶液的表面张力。至一定浓度后表面张力不再有明显变化。 8碳以上的直链有机碱金属盐，高碳直链磺酸盐，硫酸盐，苯磺酸盐等表面活性基的水溶液 三种情形的原因－－选择性吸附 2.6.2 Gibbs吸附等温式 对丁酸溶液，σ-c曲线的斜率为负值， c2为正值，所以Г12随溶液溶质浓度c2的增加而增大，对NaCl溶液，表面张力与浓度曲线斜率为正值， Г12为负值， Г12随溶质浓度c2增加而减小 2.6.2 Gibbs吸附等温式 2. 讨论分子在两相界面上的定向排列 2.6.2 Gibbs吸附等温式 Γ∞为饱和吸附量，与本体浓度无关，也和碳氢链长短无关 。 可以想象，饱和吸附时，表面活性物质一定是定向排列的：羧基向水，烷基链向空气，只有这样，单位表面上吸附的分子数才与碳链长度无关。 由于表面活性物质在表面层的浓度比内部的浓度大得多，因此Γ可看作是单位表面的吸附量，由此还可计算紧密排列时每个分子占据的截面积。 例：294K下测定甲酚水溶液的表面张力随甲酚浓度的变化关系如下： C (mol/l) 0.2301 0.1793 0.1194 0.0816 σ（10-3 N/m) 40.92 42.81 47.81 52.27 C (mol/l) 0.0726 0.0475 0.0323 σ（10-3 N/m) 53.94 57.94 61.98 (1)求甲酚的表面吸附量； （2）每平方米表面的甲酚分子数以及甲酚分子的横截面积。 （2)每平方米甲酚分子个数： 例：19℃时丁酸水溶液的表面张力可表示为： σ=σ0-σ0bln(1+c/a) σ0为纯水表面张力，a,b为常数，各为 5.097*10-2mol/L与0.180，c为浓度。 求：1）c=0.200mol/L时的Г12； 2）c/a1时的Г12值，并计算丁酸分子所占面积。 解：因为σ=σ0- σ0 bln(1+c/a) 所以： 2）当c/a1时，1+c/a≈c/a,(a)式简化为： 总结与回顾－－界面化学四大定律 1. Lapl