物理化学简明教程第八章（山东大学）.ppt

第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 第八章 表面现象与分散系统 (一) 表面现象 8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.1 表面吉布斯函数与表面张力 表面张力与下列因素有关 (1) 物质种类 (2) 接触相的性质 (3) 温度 一般是温度升高，σ下降 (4) 压力 一般是压力增加，液体的σ下降。 8.1 表面吉布斯函数与表面张力 8.2 纯液体的表面现象 8.2 纯液体的表面现象 对于气泡，则 2 曲率对蒸气压的影响 2 曲率对蒸气压的影响 2 曲率对蒸气压的影响 2 曲率对蒸气压的影响 Kelvin公式可以说明许多现象，例如： 人工降雨，天空中的水蒸气对小液滴没有饱和 毛细管凝聚现象 加热液体时的爆沸现象 3 液体的润湿与铺展 此式称为杨氏方程。 3 液体的润湿与铺展 某些有机液体滴在水面上或固体表面能自动形成一层极薄的液膜，这种现象称为液体的铺展现象。 4 毛细管现象 8.3 气体在固体表面上的吸附 1 气固吸附的一般常识 气体分子在固体表面上相对聚集的现象称为气体在固体表面上的吸附，简称“气固吸附”。 吸附气体的固体称为“吸附剂”，被吸附的气体称为“吸附质”。 (1) 吸附的类型 物理吸附和化学吸附 8.3 气体在固体表面上的吸附 表8.3 物理吸附与化学吸附特征之比较 8.3 气体在固体表面上的吸附 (2) 吸附平衡与吸附量 达到吸附平衡时，单位质量吸附剂所能吸附的气体的物质的量或这些气体在标准状况下所占的体积，称为吸附量，以a表示。 即a＝n／m或a＝V／m，其中m为吸附剂的质量。 (3) 吸附曲线 在a，T、p三个因素中固定其一而反映另外两者关系的曲线，称为吸附曲线，共分三种： 8.3 气体在固体表面上的吸附 ① 吸附等压线 图8.7 CO在Pt上的吸附等压线 8.3 气体在固体表面上的吸附 ② 吸附等量线 NH3 在炭上的吸附等量线 8.3 气体在固体表面上的吸附 T与p的关系类似于克劳修斯-克拉贝龙方程，可用来求算吸附热 吸附热为负值。吸附过程是一个放热过程。 8.3 气体在固体表面上的吸附 ③ 吸附等温线 图8.8 几种类型的吸附等温线 2 朗格缪尔单分子层吸附等温式 1916年，朗格缪尔（Langmuir）提出个气固吸附理论。其基本假定是： l．吸附是单分子层的。 2．吸附分子之间无相互作用力。 当达到吸附平衡时， 其中b=kl／k2。 2 朗格缪尔单分子层吸附等温式 此公式称为 Langmuir吸附等温式，式中b称为吸附系数，它的大小代表了固体表面吸附气体能力的强弱程度。 复盖度可以表示为 θ =V/Vm，V和Vm分别为吸附量和饱和吸附量。则， 在bp很小时和很大时，可以得出： 2 朗格缪尔单分子层吸附等温式 2 朗格缪尔单分子层吸附等温式 朗缪尔的生平简介 3 BET多分子层吸附等温式 在朗格缪尔吸附理论的基础上，1938年勃劳纳尔（Brunauer）、爱密特（Emmett）和泰勒（Te11er）三人提出了多分子层的气固吸附理论，导出了BET公式： V与Vm分别是气体分压为p时的吸附量与饱和吸附量；p*是饱和蒸气压；C是与吸附热有关的常数。 重排后 左边对p/p*作图为直线，可求出 Vm和C。 §8.4 溶液的表面吸附 1 溶液表面的吸附现象 §8.4 溶液的表面吸附 2 吉布斯吸附公式 1878年，吉布斯（Gibbs）用热力学方法导出了溶液表面张力随浓度变化率dσ /dc与表面吸附量Γ之间的关系，即著名的吉布斯公式 当dσ /dc＜0，Γ＞0，即溶质在表面层发生正吸附； 当dσ /dc＞0，Γ＜0，即溶质在表面层发生负吸附。这一结论与实验结果完全一致。 §8.4 溶液的表面吸附 溶液表面吸附量也有Langmuir 公式的形式 其中，k为经验常数 §8.4 溶液的表面吸附 3 表面活性剂的吸附层结构 §8.4 溶液的表面吸附 §8.4 溶液的表面吸附 4　表面膜 根据表面活性剂分子的相对浓集和定向排列，可以制备各种具有特殊功用的表面膜。 例如，将一种不溶于水的磷脂酸类化合物溶于某种挥发性有机溶剂中，然后将该溶液滴在水面上，任其铺展成很薄的一层。由于表面吸附作用，磷脂酸类化合物会在两液