第4章气-液与液-液界面概要.ppt

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第4章气-液与液-液界面概要

表面活性剂能够显著降低水的表面张力,因为表面活性剂分子能够强烈地吸附在水面上,也因此得名。 这种吸附往往是有一定取向的,正是由于分子的这种定向吸附,使得表面活性剂具有。。。。。多方面的性质和作用。 正吸附:表面层浓度 溶液本体相浓度 负吸附:表面层浓度 溶液本体相浓度 其实,表面活性剂分子不仅会吸附在水面上,也会吸附在其他各种界面上。 从结构上看,表面活性剂分子都是由 通常,可以按在水中是否电离,表面活性离子带点的符号来分类。 按亲水基的种类进一步分类 按亲水基的种类进一步分类 按亲水基的种类进一步分类 既耐酸又耐碱 憎水基团相连接的既有阳离子,也有阴离子,所以它同时具有阴、阳两种离子性质。 比较有代表性的有氨基酸型和甜菜碱型 表面活性剂有多种多样的应用,就是由分子结构上的差异演变出来的。 在水溶液中不产生离子的表面活性剂。非离子表面活性剂在水中的溶度是由于分子中具有强亲水性的官能团。 非离子表面活性剂在水中不发生电离,是以羟基(一OH)或醚键( )为亲水基的两亲结构分子,由于羟基和醚键的亲水性弱,因此分子中必须含有多个这样的基团—才表现出一定的亲水性,这与只有一个亲水基就能发挥亲水性的阴离子和阳离子表面活性剂是大不相同的。 聚氧乙烯型非离子表面活性剂 ,又称聚乙二醇型,是环氧乙烷与含有活泼氢的化合物进行加成反应的产物; 正是由于非离子表面活性剂具有在水中不电离的特点,决定了它在某些方面较离子型表面活性剂优越,如在水中和有机溶剂中都有较好的溶解性,在溶液中稳定性高,不易受强电解质无机盐和酸、碱的影响。 非离子表面活性剂有良好的耐硬水能力,有低起泡性的特点,因此适合作特殊叭洗涤剂。由于它具有分散、乳化、泡沫、润湿、增溶多种性能,因此在很多领域中都有重要用途。 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。 低浓度时,溶液中的表面活性分子是以单个分子的状态存在的,随着浓度的增加,溶液表面的吸附也增加,表面张力逐渐下降。当浓度增加到一定值时,溶液表面就被一层定向排列的表面活性剂分子所覆盖,这是即使继续增加浓度,表面上也挤不下更多的分子了,结果表面张力不在下降,溶液中的表面活性剂分子开始形成胶团,以降低体系的能量。(疏水基团埋在胶团内部,减少了他们与水相的接触,降低体系能量。) 因此,我们可以通过溶液性质的突变来确定CMC 电导率突变:对于离子型表面活性剂,其形成的胶团带有很高的电荷,由于静电力的结果,在胶团周围就会吸引相反电荷的小离子,相当于有一比分正负电荷互相抵消了,使得溶液电导在CMC之后迅速下降。 离子型表面活性剂在水中的溶解度,在低温时,随着温度的升高,只是缓慢地增大,当大到一定程度的时候,开始形成胶束,此时的温度,即Krafft点。 表面活性剂的用途极广,主要有五个方面: 表面活性剂可以降低液体表面张力,改变接触角的大小,从而达到所需的目的。 也有时要使用消泡剂,在制糖、制药过程中泡沫太多,要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度,消除气泡,防止事故。 一般来说,铺展后,表面自由能下降,则这种铺展是自发的。 比表面是比表面积的简称 比表面通常用来表示物质分散的程度 量变到一定程度可以引起事物的质变,这是辩证唯物论的基本观点之一(呵呵)。 宏观体系物质的性质只与其化学组成、存在条件等有关,如固态物质的熔点,液体的凝固点、沸点等等。对于固体,当粒子大小达到一定尺寸时(如纳米量级),有极大的比表面积;又由于粒子越小,处于表面上的分子份数越大,故具有极大的表面能。因此具有独特的量子尺寸效应和界面效应。 球的表面积=4πR的平方 处于液体体相内的任一分子受到其周围四面八方分子的作用力是相等的,可以互相抵消。故在液体内部,分子的移动无需做功。 我们都知道,分子之间有范德华引力,液体之所以存在就与这种力有关。 结果,表面的分子总是尽力向液体内部挤,从而使液体表面有张力、有自动收缩的倾向。在重力可以忽略的情况下,液滴总是呈球形,也可由此得到解释,因为在相同体积下,球体的表面积最小。 若将液体的表面视为厚度为零的弹性膜,表面张力的力学定义是作用于液体表面上任何部分单位长度直线上的收缩力。力的方向垂直于表面的边界,指向液体方向并与表面相切。 这表示,γ 就是使液体增加单位表面时所需作的可逆功。显然,当肥皂水膜收缩时就会作功。既然会作功,就有自由能。因此,γ 就是表面自由能,其单位以mJ/m 表示。 虽然历史上有过一些争论,但近代的表面化学家倾向于同时接受上面两种解释,及接受表面自由能的概念,也承认表面张力的客观真实性。 U:体系的内能 H:焓 G:Gibbs自由能 S:熵 表面自由能,它是一种过剩量,是指与正常的体相比较时表面多出的那部分自由能,因此有时将其称为表面过剩自由能。 因为压

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