物理化学教学课件 表面现象3.pptVIP

一、溶液的表面张力和浓度的关系 一、溶液表面吸附现象 溶液自发使表面积缩到最小，并改变表面浓度使表面张力降到最低，使溶液本体与表面层之间出现浓度差。 浓差引起扩散,使溶液中各部分浓度均一 对非表面活性物质来说，平 衡后它在表面的浓度小于在 体相中的浓度。 二、吉布斯面 吉布斯公式的具体意义 吉布斯公式的应用 1.数学解析法 第6节 表面活性剂 一、表面活性剂的分类 表面活性剂： 由亲水性极性基团和亲油性非极性基团构成。 表面活性剂分类 常用表面活性剂类型 二、亲水亲油平衡值(hydrophile-lipophile balance values) 四、表面活性剂的重要作用 增溶过程的特点 2.增溶作用 具有增溶作用的表面活性剂称为增溶剂， 被增溶的物质叫增溶质 定义： 不溶或微溶于水的有机化合物在表面活性剂胶束中溶解度增大的现象称为增溶作用 2.与乳化作用不同：乳化作用形成热力学不稳定体系；而增溶后增溶质的化学势大大降低，形成稳定的热力学体系。 1.与溶解作用不同：溶解是单个分子和离子分布在溶剂中，而增溶是溶质“整团”地溶解在溶液中，所以整个溶液的的依数性变化不大。 增溶作用的四种方式: a.内部溶解型 b.外壳溶解型 c.插入型 d.吸附型 * §4 溶液的表面吸附 在一定的温度下，纯液体的表面张力有一定值，且表面层的组成与内部的相同；但加入溶质后，表面张力会发生变化，于其内部浓度。且溶液表面层的浓度不同 图7-13 溶液表面张力 与浓度的关系 能使水的表面张力升高的溶质，如无机盐和不挥发的酸、碱等。 加入少量就能使水的表面张力急剧下降的溶质。 如：烷基磺酸盐、羧酸盐等 能使水的表面张力降低的溶质。 表面活性物质： 非表面活性物质： 表面活性剂： 当浓度不太大时表面活性物质，此类曲线关系可用希什科斯基经验公式表示： 式中 σ0、σ 分别为纯水和溶液的表面张力；c 为溶液的浓度，而 a 、b为经验常数.同系物中b值相同，但a的大小与碳链长度有关。 二、Gibbs吸附等温式 最终使溶质在表面层与本体溶液中的浓度维持 一个稳定的差值－－溶液表面吸附 正吸附： 负吸附： 对表面活性物质来说，平 衡后它在表面的浓度大于 在体相中的浓度。 B′ B A′ S′ A S 组成变化区 将表面层与本体相的差别，都归结于发生在此σ面内。并且吉布斯将SS’的位置选择在使溶剂的表面吸附量为0的位置，即 溶剂为1 溶质为2 单位面积表面上的任一组分B的过剩量成为表面吸附量。 C为溶质在溶液中的平衡浓度， 为溶液的表面张力； 为溶质在单位面积表面层中的吸附量，或称单位表面积上溶质的超量。 为单位表面积中的吸附量， 称为表面超量,单位：mol·m-2 二、Gibbs吸附等温式 表面 活度 恒温恒压： 积分： 根据公式 全微分, 两式相减得： 达到平衡时： 对理想溶液或稀溶液： 也可用于其他的两相界面 2. ，增加溶质的浓度使表面张力升高， 为负值，是负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性物质属于这种情况。 1. ，增加溶质的浓度使表面张力下降， 为正值，是正吸附。表面层中溶质浓度大于本体浓度。表面活性物质属于这种情况。 用吉布斯公式计算溶质在溶液表面的吸附量 2.试验方法 根据实验，同系物在水中的浓度达到一定数值后，它在表面层中的超额为一定值Γm，与本体浓度无关，并且和它的碳氢链的长度也无关。 这时，表面吸附已达到饱和，同系物分子合理的排列是极性基（亲水基）向水，非极性基（亲油基）向空气。 三、溶液表面吸附层结构 式中NA为阿伏加德罗常数， 是表面超额，当达到饱和吸附时, 可以作为单位表面上溶质的物质的量。 根据这种紧密排列的形式，可以计算每个分子所占的截面积Am 亲水亲油平衡值 表面活性剂的作用 表面活性剂的分类 表面活性剂的性质 表面活性剂： ， 为正值，是正吸附， 增加溶质的浓度使表面张力下降，表面层中溶质浓度大于本体浓度。 表示表面活性剂 表示亲油基 表示亲水基 阴离子型 阳离子型 两性型 1.离子型 2.非离子型 表面活性剂 根据表面活性剂分子溶于水后是否电离分类 阴离子表面活性剂 RCOONa 羧酸盐 R-OSO3Na 硫酸酯盐 R-SO3Na 磺酸盐 R-OPO3Na2 磷酸酯盐 肥皂 牙膏 洗衣粉 水溶性好，降低表面张力的能力强，应用广泛 硬脂酸钠 阳离子表面活性剂 R-NH2·HCl 伯胺盐 CH3 | R-N-HCl 仲胺盐 | H CH3 | R-N-HCl 叔胺盐 | CH3