【正文】 m ol k g? ? ?單 位 ：(1)單位質(zhì)量的吸附劑所吸附氣體的體積。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 吸附劑和吸附質(zhì) (adsorbent,adsorbate) 當(dāng)氣體或蒸汽在固體表面被吸附時(shí)，固體稱(chēng)為吸附劑，被吸附的氣體稱(chēng)為吸附質(zhì)。 固體表面是不均勻的，即使從宏觀上看似乎很光滑，但從原子水平上看是凹凸不平的。 其中占主要成分的表面活性劑的去污過(guò)程可用示意圖說(shuō)明： ，對(duì)油污潤(rùn)濕性能差，不容易把油污洗掉。根據(jù)乳化劑結(jié)構(gòu)的不同可以形成以水為連續(xù)相的 水包油 乳狀液 (O/W)，或以油為連續(xù)相的 油包水 乳狀液 (W/O)。 增溶作用與普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均勻分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的膠束中。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面活性劑的重要作用 “泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。 其余非離子型表面活性劑的 HLB值介于 0～ 40之間 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 親水親油平衡 (hydrophilelipophile balance) 根據(jù)需要，可根據(jù) HLB值選擇合適的表面活性劑。 這時(shí)溶液性質(zhì)與理想性質(zhì)發(fā)生偏離，在表面張力對(duì)濃度繪制的曲線(xiàn)上會(huì)出現(xiàn)轉(zhuǎn)折。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 膠束 (micelle) 表面活性劑是兩親分子。 表面活性劑有效值 能夠 把水的表面張力降低到的最小值 。顯然陽(yáng)離子型和陰離子型的表面活性劑不能混用，否則可能會(huì)發(fā)生沉淀而失去活性作用。 這時(shí)，表面吸附已達(dá)到飽和，脂肪酸分子合理的 排列是羧基向水，碳?xì)滏溝蚩諝狻? 0B???????????cs(圖中曲線(xiàn) I的情況 )， 則 ? 0， 即發(fā)生負(fù)吸附； 0B???????????cs?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 兩親分子在氣液界面上的定向排列 通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè) 定不同濃度 c 時(shí)，對(duì)應(yīng)的溶液表面張力值 s 。 溶液的表面張力與濃度的關(guān)系 Ⅰ Ⅱ Ⅲ {s} {c} 水中加 無(wú)機(jī)酸、堿、鹽 等。 lgdd???；,l m ld V d p? ??； ,lng m gRTd V dp dp R T d pp?? ? ??? ? ? ? ,lnmlV d p R T d p?? ? ? 0 0,lnrp pmlp pV d p R T d pt???? ? ??? ,00( ) l nrm l rpV p p R Tp??? ? ? ? BB2lnrpMr R Tpsr??? ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 彎曲表面上的蒸汽壓 ——開(kāi)爾文公式 Kelvin公式 **021ln rp MR T rpsr??????? 由公式可知，液珠的蒸汽壓大于平面液體的蒸汽壓，并且液珠半徑越小，蒸汽壓越大。這就是小泡的附加壓力大于大 泡的附加壓力的緣故。=R。4 d 8 dA R A R?????上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 附加壓力與毛細(xì)管中液面高度的關(guān)系 R39。4 d 4 d3V R V R R???? 代入得： 239。 克服附加壓力 Δp環(huán)境所作的功與可逆增加表面積的吉布斯自由能增加應(yīng)該相等。 一般式： s 39。 凹面上向下的總壓力為： PoPs ，所以凹面上所受的壓力比平面上小。凸面上受的總壓力為： Po+ Ps Po為大氣壓力， Ps為附加壓力。 設(shè)向下的大氣壓力為 Po，向上的反作用力也為 Po ，附加壓力 Ps等于零。另外，若是氣相中有別的物質(zhì)，則壓力增加，促使表面吸附增加，氣體溶解度增加，也使表面張力下降。所以 隨 T的增加而下降 。 (a) (b) 由于以線(xiàn)圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線(xiàn)圈成任意形狀可在液膜上移動(dòng)，見(jiàn) (a)圖。m1。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面張力（ surface tension） 在兩相 (特別是氣 液 )界面上，處處存在著一種張力，它垂直與表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。 溫度、壓力和組成恒定時(shí)，可逆使表面積增加 dA所需要對(duì)體系作的功，稱(chēng)為表面功。 例如，把邊長(zhǎng)為 1cm的立方體 1cm3逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列于下表： 邊長(zhǎng) l/m 立方體數(shù) 比表面 Av/（ m2/m3） 1 102 1 6 102 1 103 103 6 103 1 105 109 6 105 1 107 1015 6 107 1 109 1021 6 109 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 分散度與比表面 從表上可以看出，當(dāng)將邊長(zhǎng)為 102m的立方體分割成 109m的小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)了一千萬(wàn)倍 邊長(zhǎng) l/m 立方體數(shù) 比表面 Av/（ m2/m3） 1 102 1 6 102 1 103 103 6 103 1 105 109 6 105 1 107 1015 6 107 1 109 1021 6 109 可見(jiàn)達(dá)到 nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積 ，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。即： 00/ /S A m S A V?? 或式中， m和 V分別為固體的質(zhì)量和體積， A為其表面積。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 界面現(xiàn)象的本質(zhì) 最簡(jiǎn)單的例子是液體及其蒸氣組成的表面。 嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體和固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱(chēng)為液體或固體的表面。 常見(jiàn)的界面有：氣 液界面，氣 固界面，液 液界面，液 固界面，固 固界面。 體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是 對(duì)稱(chēng)的 ，各個(gè)方向的力彼此抵銷(xiāo)； 但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其 作用力未必能相互抵銷(xiāo) ，因此，界面層會(huì)顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 界面現(xiàn)象的本質(zhì) ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 比表面（ specific surface area） 比表面通常用來(lái)表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的固體所具有的表面積；另一種是單位體積固體所具有的表面積。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。 s 由于表面層分子的受力情況與本體中不同，因此如果要把分子從內(nèi)部移到界面，或可逆的增加表面積，就必須克服體系內(nèi)部分子之間的作用力，對(duì)體系做功。 ?sB,() p T nGAs ??? 保持相應(yīng)的特征變量不變，每增加單位表面積時(shí)，相應(yīng)熱力學(xué)函數(shù)的增值。 把作用于單位邊界線(xiàn)上的這種力稱(chēng)為表面張力，用 σ 表示 ， 單位是N s?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面張力（ surface tension） ??上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 表面張力（ surface tension） 如果在金屬線(xiàn)框中間系一線(xiàn)圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。這可用熱力學(xué)公式說(shuō)明： 因?yàn)? 運(yùn)用全微分的性質(zhì)，可得： BB, , , ,( ) ( )A P n A P nSATs?? ??等式左方為正值，因?yàn)楸砻娣e增加，熵總是增加的。因?yàn)閴毫υ黾?，氣相密度增加，表面分子受力不均勻性略有好轉(zhuǎn)。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 彎曲表面下的附加壓力與蒸氣壓 ? 彎曲表面下的附加壓力 ? YoungLaplace公式 ? Klvin公式 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 彎曲表面下的附加壓力 剖面圖 液面正面圖 研究以 AB為直徑的一個(gè)環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點(diǎn)的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒(méi)有附加壓力。 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的總壓力為Ps ，稱(chēng)為 附加壓力 。 所有的點(diǎn)產(chǎn)生的總壓力為 Ps ，稱(chēng)為附加壓力。 所以，凸面的附加壓力指向液體，凹面的附加壓力指向氣體， 即附加壓力總是指向球面的球心。 外壓為 p0 ， 附加壓力為 Δ p ,液滴所受總壓為： p0 + Δp ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 YoungLaplace特殊式的推導(dǎo) ，將毛細(xì)管內(nèi)液體壓出少許， 使液滴半徑增加 dr，相應(yīng)地其 表面積增加 dA。 2 39。 39。=(rlrg)gh 如果曲面為球面，則 R39。最后讓左右兩端相通， 試問(wèn)接通后兩泡的大小有何變化？ ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 拉普拉斯公式的應(yīng)用 向帶有活塞的三通玻璃管吹氣使兩端分別掛上大小不一 的肥皂泡，旋轉(zhuǎn)活塞使兩氣泡連通，這時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)小泡越 縮越小，大泡越漲越大。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 練習(xí)題 9. 在定溫下，同成分的兩個(gè)大小不同的液球的飽和蒸汽壓 *,1rp（大球）和*,2rp（小球）存在 的關(guān)系 是 （ A ） **, 1 , 2rrpp ? （ B ） **, 1 , 2rrpp ? （ C ） **, 1 , 2rrpp ? （ D ） 難以確定 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 練習(xí)題 54. 設(shè)水在某玻璃毛細(xì)管內(nèi)上升的高度為 h ， 若此毛細(xì)管被折斷，露出水面以上的 長(zhǎng)度是 /2h ， 則水在毛細(xì)管上升到 /2h 以后，將（ ） （ A ） 不斷從管中流出 （ B ） 不從管中流出，管內(nèi)液面曲率半徑縮小到 1/ 2 倍 （ C ） 不從管內(nèi)流出，管內(nèi)液面曲率半徑增大到 2 倍 （ D ） 不從管中流出，管內(nèi)液面曲率半徑不變 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 練習(xí)題 5. 在水平放置的毛細(xì)管中注入少許水（水潤(rùn)濕玻璃）， 在毛細(xì)管中水平水柱的兩端呈凹液面，當(dāng)在右端水 凹面處加熱，毛細(xì)管中的水向何端移動(dòng)？ ( ) （ A ） 向左 （ B ） 向右 （ C ） 不動(dòng) （ D ） 難以確定 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 彎曲表面上的蒸汽壓 ——開(kāi)爾文公式 Kelvin公式 **021ln rp MR T rpsr???????假設(shè)在一定溫度時(shí)，1 m o l平面液體與其蒸汽達(dá)到平衡 。如圖所示。 ?上一內(nèi)容 ?下一內(nèi)容 ?回主目錄 ?返回 2020/10/5 Gibbs吸附公式；正吸附和負(fù)吸附