固体的表面现象.pptxVIP

界面化学武汉大学印刷与包装系2011.5.20;第6章 固体的表面现象;印刷和包装中涉及到的固体表面;;固体表面常发生吸附现象，以便降低其表面能;6.2 固体表面对气体的吸附作用;;6.2.2 物理吸附与化学吸附;例子;;6.2.3 吸附的研究方法; Γ = f(T，P) 温度不变，则Γ= f(P)，称为吸附等温线; 如压力不变，则Γ= f(T)，称为吸附等压线； 如吸附量不变，则P = f(T)，称为吸附等量线。 ; 其中任一种曲线都可以用来表示它们的吸附规律的一个方面，但一般最常用的是吸附等温线。;6.2.4 影响吸附的因素;② 吸附剂的表面状态 平滑表面与多孔表面对同一吸附质的吸附也是不同的。如为色散力：在空洞面上吸附位能约为平面上的吸附位能四倍，毛细管底部的分子位能还要大，平面上凸起的峰顶上的分子位能则最低。 对于离子晶体来说，则正好相反，峰顶位能最高，平面位能中等，孔洞中则最小。;③吸附质的浓度 纸张对水份的吸收，Vrquharts认为水份在4%左右时，纸张对水份的吸收为单分子层吸附；当水份为10%左右时为多分子层吸附，在水份为70%以上则为毛细管凝结。;6.2.5 吸附的规律;◆ Langmuir(朗格缪)单分子层吸附理论;吸附速率V为：;由于：;◆ BET多分子层吸附理论;①固体表面是均匀的； ②吸附是多分子层； ③层与层之间都建立平衡关系，第一吸附层与固体表面 质点间的作用力，不同于其它各层分子间的作用力，第一层的吸附热不同于其它各层的凝结热； ④吸附与脱附建立起动态平衡。;V：T、p下质量为m的吸附剂吸附达平衡时吸附气体的体积； V∝：T、p下质量为m的吸附剂盖满一层时吸附气体的体积； P0：被吸附气体在温度T时成为液体的饱和蒸气压； C：与吸附第一层气体的吸附热及该气体的液化热有关的常数。 对于在一定温度T指定的吸附系统，C和V∝皆为常数。;为一直线 ;例：80.6K时，用硅胶吸附N2气，在不同的平衡压力下，1kg硅胶吸附的N2在标准状态下的容积如下:;以 ～ 作图，可得： ;;;颜料或粉末等表面的亲油性、亲水性，即亲水度为: 亲水度 = ;6.3 固体表面对溶液的吸附; 1）规律比较复杂：因为溶液中除了溶质被吸附外，溶剂也有被吸附的可能，也就是说不可能测定出固体对溶质或溶剂吸附的绝对量。因此，固体自溶液中的吸附理论不够完整，至今仍处于初始阶段。 三种作用力： ◆界面层上固体与溶质之间的作用力 ◆界面层上固体与溶剂之间的作用力 ◆界面层上溶剂与溶质之向的作用力 当溶质是正吸附时，溶剂就是负吸附，溶质是负吸附时，溶剂就是正吸附。 ;2）吸附速度： 比对气体吸附的速度要慢得多。 ----扩散速度慢、溶液膜的存在 3）测定吸附量的实验方法简单 ;6.3.2 对非电解质溶液的吸附 ;6.3.2.2 对非电解质浓溶液的吸附 ;例子：苯和乙醇的混合物被木炭吸附的等温线 ;6.3.2.3 影响溶液中吸附的因素 ;▲温度对吸附量的影响 大多数吸附是放热，所以提高温度吸附量往往下降。同时，温度对溶解度的影响也是很明显的，在一般情况下，提高温度溶解度就增加，因而使吸附量降低。 但是有时升高温度却使一些溶质的溶解度反而下降,例如丁、戊、己、庚、辛醇等在水中的溶解度就是随着温度升高反而下降，因此这一类吸附随温度上升而增加，尤其在接近饱和浓度的溶液中吸附，这种影响更显著。 ;▲吸附剂的表面状态及孔结构对吸附量的影响 1）表面的极性 多数活性炭的表面有部分被氧化，它对醇的吸附超过苯，但把它加热到2700℃，表面为半石墨化状态，对苯的吸附强于醇。 ;3）活化条件 不仅影响吸附剂表面性质，也影响到孔的大小。例如，活性炭是非极性吸附剂，通常自水溶液中吸附脂肪酸的次序是丁酸丙酸乙酸甲酸。但是若将活性炭在800℃下短时间内活化后，则它对脂肪酸的吸附结果为：在低浓度范围内的吸附量的次序仍是丁酸丙酸乙酸甲酸，但在高浓度范围内吸附量的次序恰恰是相反。 这是由于活化时，活性炭表面产生了许多小孔，这些小孔的大小与分子大小同数量级，吸附质分子越大，就越难进入孔中，所以和低浓度范围内吸附量的次序正好相反。 ; 印刷工艺中，固体对非电解质溶液的吸附有许多，了解其规律对于印刷适性的掌握是有好处的： 纸张对油墨的吸附，若纸张的吸墨性过高，连结料