溶液的表面張力與表面吸附課件

2-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2.1溶液的表面張力2-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2-12.1溶液的表面張力

2.1溶液的表面張力22.1.1水溶液表面張力的三種類型(1)第1類曲線這類曲線是溶液的表面張力隨溶液濃度的增加而略有上升。γ、γ0分別表示溶液和純水的表面張力；c表示溶液本體的濃度；k為系數(shù)。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(1)第1類曲線3溶液的表面張力與表面吸附課件4表面吸附：表面濃度與本體濃度不同稱為表面吸附。表面濃度小于本體濃度稱為負(fù)吸附；表面濃度大于本體濃度稱為正吸附。表面吸附：表面濃度與本體濃度不同稱為表面吸附。52.1.1水溶液表面張力的三種類型(2)第Ⅱ類曲線這類溶質(zhì)的加入會使水的表面張力下降，隨著濃度增加，表面張力下降更多，但不是直線關(guān)系。屬于這種類型的溶質(zhì)有短鏈的有機(jī)脂肪酸、醇、醛、酯、胺及其衍生物等。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(2)第Ⅱ類曲線6其表面張力與濃度之間的關(guān)系可用希士科夫斯基(Szyszkowski)提出的經(jīng)驗公式來描述。式中，γ0、γ與c如前；c0為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即c0=1mol·dm-3;a為溶質(zhì)的特征經(jīng)驗常數(shù)，對不同溶質(zhì)值不同；b為有機(jī)化合物同系物的特征經(jīng)驗常數(shù)，對有機(jī)化合物同系物有大致相同的值。其表面張力與濃度之間的關(guān)系可用希士科夫斯基(Szyszkow7從式可見，在一定濃度c下，對同一類有機(jī)物同系物，a值小的則值大，即降低表面張力的能力強(qiáng)。能使表面張力降低得較大的物質(zhì)表面活性就大，所以可從1/a值的大小來判斷物質(zhì)的表面活性。從式可見，在一定濃度c下，對同一類有機(jī)物同系物，a值小的則值8丙醇和異丁醇水溶液的γ值c/mol·dm-3丙醇(t=15℃)異丁醇(t=18℃)γ計算/mN·m-1γ實驗/mN·m-1γ計算/mN·m-1γ實驗/mN·m-1073.4-73.0-0.25059.353.948.348.50.50051.952.340.740.61.00043.544.032.632.0丙醇和異丁醇水溶液的γ值c丙醇(t=15℃)異丁醇(t=189表2-2脂肪酸水溶液表面張力的有關(guān)參數(shù)(20℃)脂肪酸Mγ(純脂肪酸)/mN·m-1ba/N?m2?mol-1甲酸4637.60.12521.3703.39乙酸6027.40.12520.3529.82丙酸7426.70.13190.11231.4正丁酸8826.80.17920.05193.1表2-2脂肪酸水溶液表面張力的有關(guān)參數(shù)(20℃)脂肪酸10當(dāng)溶液濃度很稀時，，,式(2-2)可改寫為(2-3)即γ-c為直線關(guān)系，斜率為。當(dāng)溶液濃度很稀時，，112.1.1水溶液表面張力的三種類型(3)第Ⅲ類曲線加入少量的溶質(zhì)就能顯著地降低水的表面張力。在很小的濃度范圍內(nèi)，溶液的表面張力急劇下降，然后γ-c曲線很快趨于水平線，即再增加溶液的濃度，溶液的表面張力變化不大。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(3)第Ⅲ類曲線12屬于這類物質(zhì)的有肥皂、油酸鈉、八碳以上直鏈有機(jī)酸的堿金屬鹽、烷基苯磺酸鈉、高級脂肪酸等。此類物質(zhì)明顯地表現(xiàn)出表面濃度大于溶液體相濃度，即產(chǎn)生正吸附。

屬于這類物質(zhì)的有肥皂、油酸鈉、八碳以上直鏈有機(jī)酸的堿金屬鹽、13該式表明，γ-成直線關(guān)系。

該式表明，γ-成直線關(guān)系。142.1.2特勞貝(Traube)規(guī)則同系物中每增加一個-CH2-基團(tuán)，(或)值增加3倍，稱之為特勞貝規(guī)則。也就是說，同系物中每增加一個-CH2-基團(tuán)，表面張力減小值比原來大3倍，或者說表面活性比原來大3倍。2.1.2特勞貝(Traube)規(guī)則同系物中每增加一個152.1.3表面活性物質(zhì)與表面活性劑常將能使水的表面張力降低的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)；那些在低濃度下就能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑；而那些使水的表面張力增加的物質(zhì)稱為表面非活性物質(zhì)。2.1.3表面活性物質(zhì)與表面活性劑常將能使水的表面張力降低的16表面活性物質(zhì)之所以具有降低水的表面張力的能力，這與它們的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。其共同特征是兩親性：一端為親水性基團(tuán)，如-COO-、-OH、-SO3H等；另一端為親油性基團(tuán)(又稱為疏水基團(tuán)，或憎水基團(tuán))，如有機(jī)物的碳?xì)滏?。例如硬脂酸鈉C17H35COONa，其中“C17H35-”為親油基團(tuán)，“-COONa”為親水基團(tuán)；常以符號“o—”表示，其中“-”表示親油部分，“O”表示親水部分。表面活性物質(zhì)之所以具有降低水的表面張力的能力，這與它們的物質(zhì)172.2吉布斯吸附公式

2.2吉布斯吸附公式182.2.1表面吸附量2.2.1表面吸附量19單位面積上組分i的表面過剩量稱為吸附量，以Гi表示。Гi值可正可負(fù)。Гi為正時，則為正吸附；為負(fù)時，則為負(fù)吸附。其單位是mol·m-2。單位面積上組分i的表面過剩量稱為吸附量，以Гi表示。202.2.2吉布斯吸附公式為討論方便，設(shè)為兩組分體系，則式展開為這就是吉布斯的多組分體系表面張力公式。2.2.2吉布斯吸附公式21因為μ1與μ2是相互關(guān)聯(lián)的，不可能只改變μ1而不改變μ2，反之亦然。因此由式(2-10)不能得到某一組分的吸附量。吉布斯提出了一個相對吸附量的概念。若將圖2-4中SS'分界面選擇在一個恰當(dāng)?shù)奈恢茫菇M分1(通常是溶劑)的吸附量為零，則所有其他組分在該界面上的吸附就是對組分1的相對吸附量，以Гi(1)表示，對兩組分體系為Г2(1)。因為μ1與μ2是相互關(guān)聯(lián)的，不可能只改變μ1而不改變μ2，反22溶液的表面張力與表面吸附課件232.2.2吉布斯吸附公式對兩組分體系，式(2-10)為或這就是吉布斯相對吸附等溫式，也稱為吉布斯吸附公式或吉布斯吸附定理。2.2.2吉布斯吸附公式對兩組分體系，式(2-10)為24溶液的表面張力與表面吸附課件25吉布斯吸附公式可見：若溶質(zhì)的吉布斯吸附公式可見：262.3溶液的表面吸附等溫線2.3溶液的表面吸附等溫線27吸附等溫線，也稱Γ2~c2曲線，或者Γ~c曲線；Γ，吸附量c，溶質(zhì)的平衡濃度可由希斯科夫斯基公式導(dǎo)出吸附等溫線，也稱Γ2~c2曲線，或者Γ~c曲線；28溶液的表面張力與表面吸附課件29溶液的表面張力與表面吸附課件30溶液的表面張力與表面吸附課件31溶液的表面張力與表面吸附課件322.4表面活性物質(zhì)在溶液表面上定向排列

2.4表面活性物質(zhì)在溶液表面上定向排列33同系物的各不同化合物，例如具有不同長度的直鏈脂肪酸，其飽和吸附量大致是相同的。由此可以推想，在達(dá)到飽和吸附時，這些表面活性物質(zhì)分子在溶液的表面上，定向而整齊地排列，極性基伸入水相，非極性基向著空氣。因為達(dá)到飽和吸附時，表面層幾乎完全被溶質(zhì)分子所占據(jù)，而同系物中不同化合物的區(qū)別是碳?xì)滏湹拈L短不同，分子的截面積基本上是相同的，所以它們的飽和吸附量必然相同。同系物的各不同化合物，例如具有不同長度的直鏈脂肪酸，其飽和吸34吸附量Г2的定義是單位表面上溶質(zhì)的過剩量。達(dá)到飽和吸附時，本體濃度與表面濃度相比很小，可以忽略不計，因此可以把飽和吸附量近似看成是單位表面上溶質(zhì)的物質(zhì)的量?？梢杂骚計算出每個吸附分子所占的面積，即分子的截面積S為吸附量Г2的定義是單位表面上溶質(zhì)的過剩量。35從Гm值還可以求算飽和吸附層的厚度δ。表面活性物質(zhì)在表面上濃集且定向排列，可發(fā)生在極性不同的任意兩相界面上，包括氣液、氣固、液液、液固界面，其親水性一端朝著極性大的一相，憎水性的一端朝著極性小的一相。這樣一方面可使表面活性物質(zhì)分子處境穩(wěn)定，另一方面也降低了兩相交界處的表面能。從Гm值還可以求算飽和吸附層的厚度δ。362.5飽和吸附量

2.5飽和吸附量37表面活性劑的飽和吸附量反映其表面吸附的能力。從飽和吸附量數(shù)據(jù)可得出下列經(jīng)驗規(guī)律。表面活性劑分子截面積小的飽和吸附量較大。表面活性劑分子截面積有的取決于親水基，有的取決于疏水基。不過，大多是水合親水基的截面積起決定作用。疏水基大小起決定作用的情況往往是疏水基具有支鏈。顯然，親水基相同時，疏水基帶支鏈的表面活性劑，其飽和吸附量一般小于直鏈的。此外，碳氧鏈為疏水基的表面活性劑飽和吸附量常小于相應(yīng)的碳?xì)滏湹?。其他因素相同時，非離子型的表面活性劑的飽和吸附量大于離子型的。這是因為吸附在表面上的表面活性離子帶相同電荷，彼此存在電斥力，使其吸附層較為疏松。表面活性劑的飽和吸附量反映其表面吸附的能力。從飽和吸附量數(shù)據(jù)38加入無機(jī)鹽可明顯增加離子型表面活性劑的吸附量，這是因為更多的反離子進(jìn)入吸附層，削弱了表面活性離子間的電斥力，使其排列更緊密。對非離子型表面活性劑，加入無機(jī)鹽時對吸附量沒多大影響。同系物的飽和吸附量差別不大，一般隨碳?xì)滏溤鲩L有所增加，但疏水鏈碳原子數(shù)大于16時，其飽和吸附量反而會有所減小。溫度的影響。溫度升高，飽和吸附量減小。但對非離子型表面活性劑，在低濃度時吸附量往往隨溫度升高而增加。加入無機(jī)鹽可明顯增加離子型表面活性劑的吸附量，這是因為更多的39謝謝大家！

結(jié)語謝謝大家！結(jié)語402-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2.1溶液的表面張力2-溶液的表面張力與表面吸附2-溶液的表面張力與表面吸附2-412.1溶液的表面張力

2.1溶液的表面張力422.1.1水溶液表面張力的三種類型(1)第1類曲線這類曲線是溶液的表面張力隨溶液濃度的增加而略有上升。γ、γ0分別表示溶液和純水的表面張力；c表示溶液本體的濃度；k為系數(shù)。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(1)第1類曲線43溶液的表面張力與表面吸附課件44表面吸附：表面濃度與本體濃度不同稱為表面吸附。表面濃度小于本體濃度稱為負(fù)吸附；表面濃度大于本體濃度稱為正吸附。表面吸附：表面濃度與本體濃度不同稱為表面吸附。452.1.1水溶液表面張力的三種類型(2)第Ⅱ類曲線這類溶質(zhì)的加入會使水的表面張力下降，隨著濃度增加，表面張力下降更多，但不是直線關(guān)系。屬于這種類型的溶質(zhì)有短鏈的有機(jī)脂肪酸、醇、醛、酯、胺及其衍生物等。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(2)第Ⅱ類曲線46其表面張力與濃度之間的關(guān)系可用希士科夫斯基(Szyszkowski)提出的經(jīng)驗公式來描述。式中，γ0、γ與c如前；c0為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即c0=1mol·dm-3;a為溶質(zhì)的特征經(jīng)驗常數(shù)，對不同溶質(zhì)值不同；b為有機(jī)化合物同系物的特征經(jīng)驗常數(shù)，對有機(jī)化合物同系物有大致相同的值。其表面張力與濃度之間的關(guān)系可用希士科夫斯基(Szyszkow47從式可見，在一定濃度c下，對同一類有機(jī)物同系物，a值小的則值大，即降低表面張力的能力強(qiáng)。能使表面張力降低得較大的物質(zhì)表面活性就大，所以可從1/a值的大小來判斷物質(zhì)的表面活性。從式可見，在一定濃度c下，對同一類有機(jī)物同系物，a值小的則值48丙醇和異丁醇水溶液的γ值c/mol·dm-3丙醇(t=15℃)異丁醇(t=18℃)γ計算/mN·m-1γ實驗/mN·m-1γ計算/mN·m-1γ實驗/mN·m-1073.4-73.0-0.25059.353.948.348.50.50051.952.340.740.61.00043.544.032.632.0丙醇和異丁醇水溶液的γ值c丙醇(t=15℃)異丁醇(t=1849表2-2脂肪酸水溶液表面張力的有關(guān)參數(shù)(20℃)脂肪酸Mγ(純脂肪酸)/mN·m-1ba/N?m2?mol-1甲酸4637.60.12521.3703.39乙酸6027.40.12520.3529.82丙酸7426.70.13190.11231.4正丁酸8826.80.17920.05193.1表2-2脂肪酸水溶液表面張力的有關(guān)參數(shù)(20℃)脂肪酸50當(dāng)溶液濃度很稀時，，,式(2-2)可改寫為(2-3)即γ-c為直線關(guān)系，斜率為。當(dāng)溶液濃度很稀時，，512.1.1水溶液表面張力的三種類型(3)第Ⅲ類曲線加入少量的溶質(zhì)就能顯著地降低水的表面張力。在很小的濃度范圍內(nèi)，溶液的表面張力急劇下降，然后γ-c曲線很快趨于水平線，即再增加溶液的濃度，溶液的表面張力變化不大。2.1.1水溶液表面張力的三種類型(3)第Ⅲ類曲線52屬于這類物質(zhì)的有肥皂、油酸鈉、八碳以上直鏈有機(jī)酸的堿金屬鹽、烷基苯磺酸鈉、高級脂肪酸等。此類物質(zhì)明顯地表現(xiàn)出表面濃度大于溶液體相濃度，即產(chǎn)生正吸附。

屬于這類物質(zhì)的有肥皂、油酸鈉、八碳以上直鏈有機(jī)酸的堿金屬鹽、53該式表明，γ-成直線關(guān)系。

該式表明，γ-成直線關(guān)系。542.1.2特勞貝(Traube)規(guī)則同系物中每增加一個-CH2-基團(tuán)，(或)值增加3倍，稱之為特勞貝規(guī)則。也就是說，同系物中每增加一個-CH2-基團(tuán)，表面張力減小值比原來大3倍，或者說表面活性比原來大3倍。2.1.2特勞貝(Traube)規(guī)則同系物中每增加一個552.1.3表面活性物質(zhì)與表面活性劑常將能使水的表面張力降低的物質(zhì)稱為表面活性物質(zhì)；那些在低濃度下就能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)稱為表面活性劑；而那些使水的表面張力增加的物質(zhì)稱為表面非活性物質(zhì)。2.1.3表面活性物質(zhì)與表面活性劑常將能使水的表面張力降低的56表面活性物質(zhì)之所以具有降低水的表面張力的能力，這與它們的物質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)。其共同特征是兩親性：一端為親水性基團(tuán)，如-COO-、-OH、-SO3H等；另一端為親油性基團(tuán)(又稱為疏水基團(tuán)，或憎水基團(tuán))，如有機(jī)物的碳?xì)滏?。例如硬脂酸鈉C17H35COONa，其中“C17H35-”為親油基團(tuán)，“-COONa”為親水基團(tuán)；常以符號“o—”表示，其中“-”表示親油部分，“O”表示親水部分。表面活性物質(zhì)之所以具有降低水的表面張力的能力，這與它們的物質(zhì)572.2吉布斯吸附公式

2.2吉布斯吸附公式582.2.1表面吸附量2.2.1表面吸附量59單位面積上組分i的表面過剩量稱為吸附量，以Гi表示。Гi值可正可負(fù)。Гi為正時，則為正吸附；為負(fù)時，則為負(fù)吸附。其單位是mol·m-2。單位面積上組分i的表面過剩量稱為吸附量，以Гi表示。602.2.2吉布斯吸附公式為討論方便，設(shè)為兩組分體系，則式展開為這就是吉布斯的多組分體系表面張力公式。2.2.2吉布斯吸附公式61因為μ1與μ2是相互關(guān)聯(lián)的，不可能只改變μ1而不改變μ2，反之亦然。因此由式(2-10)不能得到某一組分的吸附量。吉布斯提出了一個相對吸附量的概念。若將圖2-4中SS'分界面選擇在一個恰當(dāng)?shù)奈恢?，使組分1(通常是溶劑)的吸附量為零，則所有其他組分在該界面上的吸附就是對組分1的相對吸附量，以Гi(1)表示，對兩組分體系為Г2(1)。因為μ1與μ2是相互關(guān)聯(lián)的，不可能只改變μ1而不改變μ2，反62溶液的表面張力與表面吸附課件632.2.2吉布斯吸附公式對兩組分體系，式(2-10)為或這就是吉布斯相對吸附等溫式，也稱為吉布斯吸附公式或吉布斯吸附定理。2.2.2吉布斯吸附公式對兩組分體系，式(2-10)為64溶液的表面張力與表面吸附課件65吉布斯吸附公式可見：若溶質(zhì)的吉布斯吸附公式可見：662.3溶液的表面吸附等溫線2.3溶液的表面吸附等溫線67吸附等溫線，也稱Γ2~c2曲線，或者Γ~c曲線；Γ，吸附量c，溶質(zhì)的平衡濃度可由希斯科夫斯基公式導(dǎo)出吸附等溫線，也稱Γ2~c2曲線，或者Γ~c曲線；68溶液的表面張力與表面吸附課件69溶液的表面張力與表面吸附課件70溶液的表面張力與表面吸附課件71溶液的表面張力與表面吸附課件722.4表面活性物質(zhì)在溶液表面上定向排列

2.4表面活性物質(zhì)在溶液表面上定向排列73同系物的各不同化合物，例如具有不同長度的直鏈脂肪酸，其飽和吸附量大致是相同的。由此可以推想，在達(dá)到飽和吸附時，這些表面活性物質(zhì)分子在溶液的表面上，定向而整齊地排列，極性基伸入水相，非極性基向著空氣。因為達(dá)到飽和吸附時，表面層幾乎完全被溶質(zhì)分子所占據(jù)，而同系物中不同化合物的區(qū)別是碳?xì)滏湹拈L短不同，分子的截面積基本上是相同的，所以它們的飽和吸附量必然相同。同系物的各不同化合物，例如具有不同長度的直鏈脂肪酸，其飽和吸74吸附量Г2的定義是單位表面上溶質(zhì)的過剩量。達(dá)到飽和吸附時，本體濃度與表面濃度相比很小，可以忽略不計，因此可以把