当前位置：文档之家 › 第三章表面活性剂的界面吸附

第三章表面活性剂的界面吸附

  • 格式：ppt
  • 大小：817.00 KB
  • 文档页数：37

下载文档原格式

  / 37

合集下载

表面活性剂在溶液表界面上的吸附

表面活性剂在溶液表界面上的吸附

04
表面活性剂在溶液表界面 上的应用
乳化与破乳
乳化
表面活性剂能够降低油水界面张力， 使互不相溶的油和水形成稳定的乳浊 液。乳化作用在化妆品、食品、制药 等领域广泛应用。
破乳
在某些情况下，如油水分离、废水处 理等，需要将形成的乳浊液进行破乳 ，使油水分离。表面活性剂可以通过 改变界面性质实现破乳。
感谢您的观看
THANKS
表面活性剂分子在溶液表面上的定向 排列能够降低表面张力，使得液体更 容易润湿固体表面，提高液体的分散 性和乳化性。
表面活性剂的分类
根据分子结构，表面活性剂可分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性离子型 等。
阴离子型表面活性剂如肥皂、烷基硫酸盐等，阳离子型表面活性剂如季铵盐等， 非离子型表面活性剂如聚氧乙烯醚等，两性离子型表面活性剂如甜菜碱等。
润湿与反润湿
润湿
表面活性剂能够降低固体表面与气体 或液体间的界面张力，使固体表面容 易被液体润湿。在涂料、油墨、化妆 品等领域，润湿作用至关重要。
反润湿
与润湿相反，反润湿是指使已被润湿 的表面重新变得不润湿。在某些加工 过程中，如纸张涂层、玻璃镀膜等， 需要控制表面的润湿性，这时就需要 利用反润湿技术。
减阻与起泡
减阻
表面活性剂可以降低流体在管道中的流动阻力，从而提高流体输送的效率。在石油工业、化学工业等领域，减阻 作用具有重要的应用价值。
起泡
表面活性剂可以在液体中形成稳定的泡沫。起泡作用在食品工业（如啤酒、奶制品等）、制药工业（如泡沫灭火 器、泡沫硬化剂等）等领域有广泛应用。
05
表面活性剂在溶液表界面 上的研究进展
新型表面活性剂的开发
总结词
随着科技的发展，新型表面活性剂的开发已成为研究的热点。

第三章 表面活性剂的界面吸附

第三章 表面活性剂的界面吸附
讨论： 讨论：
当:
C2
<<
C2 dγ bγ 0C2 (1) a, Γ = − = , Γ2 ~ C2 成线性关系 RT dC2 RTa
(1) 2
C2 >>
bγ 0 a, Γ = = Γm , RT
(1) 2
称为极限吸附量或饱和吸附量。 Γm 称为极限吸附量或饱和吸附量。 令 k = 1 , Γ (1 ) = Γ k C 2 2 m a 1 + kC 2
0 2 0 1
a2是溶质2的活度，dγ/da2是在等温下，表面张力γ 随 溶质活度的变化率。
吉布斯吸附等温式的推导： 吉布斯吸附等温式的推导：
根据公式 无体积但有表面， 由于表面相 SS 无体积但有表面，因此
在恒定所有强度量的条件下积分上式得： 在恒定所有强度量的条件下积分上式得
上式微分得dU 两个dU 相减，可得： 上式微分得 s，两个 s相减，可得：
s i
n i = n iα + n iβ + n is = c iα V
α
+ c iβ V
β
+ n is
2 吉布斯吸附等温式
• 由于表面吸附，造成在溶液与气相的交界处存在着一个 浓度和性质与两体相不同的表面薄层，它的组成和性质 是不均匀的。此表面层也可理解为是两体相的过渡区域。 如下图（a）所示。 • 吉布斯从另一角度定义了表面相，他将表面相理想化为 一无厚度的几何平面SS,如下图（b）所示，即将表面层 与本体相的差别，都归结于发生在此平面内。根据这个 假设，吉布斯应用热力学方法导出了等温条件下溶液表 面张力随组成变化关系，称为"吉布斯吸附等温式"。
4.2 表面活性剂在固 液界面的吸附等温线 表面活性剂在固-液界面的 液界面的吸附等温线

第三章表面张力及表面活性剂在界面上的吸附

第三章表面张力及表面活性剂在界面上的吸附

表面张力的微观成因
表面相分子受力不均 匀，其分子有被拉入 液相的趋势。 这种受力不均匀性是 表面现象产生的微观 成因。
气相
液相
液体的表面积因而有 自发收缩的趋势。
思考题
表面张力与哪些因素有关？即表面张力 受哪些因素影响？
3.2弯曲液面下的附加压力 Curved liquid surfaces with additional pressure
Example 2.4. How large is the pressure in a spherical bubble with a diameter of 2 mm and a bubble of 20 nm diameter in pure water, compared with the pressure outside? For a bubble the curvature is identical to that of a sphere: R1 = R2 = R.
1.
d / dc 0
非表面活性物质

1
如无机盐、不挥发 酸碱以及蔗糖、 甘露醇等多羟基 有机物的水溶液 2. d / dc 0
0
2 3
c2
表面活性物质
3. 表面活性剂：具有两亲性 短链脂肪酸、醇、醛 质能明显降低水的表面张力的 有机化合物。
3.4.1表面过剩和吉布斯等温吸附式
The Gibbs adsorption equation, in its most general form,
Capillary rise method
0 90 ,

Capillary radius r and curvature R have the following equation:

《表面活性剂化学》第三章习题

《表面活性剂化学》第三章习题

第三章表面活性剂在界面上的吸附一、选择题1. 表面活性剂在界面上的吸附主要是由于其分子结构中的哪两部分之间的相互作用？（）A. 亲水头部和疏水尾部B. 疏水头部和亲水尾部C. 两个亲水头部D. 两个疏水尾部2. Gibb吸附公式中，ΔG代表什么？（）A. 吸附过程中的吉布斯自由能变化B. 吸附过程中的焓变C. 吸附过程中的熵变D. 吸附过程中的活化能3. 在气-液界面上，表面活性剂的吸附通常导致以下哪种现象？（）A. 表面张力降低B. 表面张力增加C. 溶液粘度降低D. 溶液粘度增加4. 下列哪种因素不影响表面活性剂在固-液界面上的吸附？（）A. 固体表面的性质B. 溶液的pH值C. 溶液的温度D. 溶液的体积5. 表面活性剂在界面上吸附达到平衡时，以下哪个描述是正确的？（）A. 吸附速率等于脱附速率B. 吸附速率大于脱附速率C. 吸附速率小于脱附速率D. 吸附速率和脱附速率都不变二、填空题1. 表面活性剂在界面上的吸附是由于其分子结构中的______和______两部分之间的相互作用，这种相互作用使得表面活性剂分子在界面上形成______排列。

2. Gibb吸附公式是______，其中ΔG是______，R是______，T是______，π是______，c是______。

3. 在气-液界面上，表面活性剂的吸附会导致表面张力______，这是由于表面活性剂的______部分覆盖了液体表面，减少了表面分子的______。

4. 表面活性剂在固-液界面上的吸附受到多种因素的影响，包括______、______和______，这些因素共同决定了吸附的______和______。

5. 当表面活性剂在界面上吸附达到平衡时，吸附层中的表面活性剂分子会形成一种______结构，这种结构称为______，它对界面的性质有显著影响。

三、简答题1. 简述表面活性剂在界面上的吸附过程，包括吸附的初始阶段、中间阶段和平衡阶段的特点。

表面活性剂在固液界面的吸附作用

表面活性剂在固液界面的吸附作用

研究不足与展望
需要进一步研究多种表面活性剂的相互作用
目前的研究主要集中在单一表面活性剂在固液界面的吸附，而实际应用中常常涉及到多种表面活性剂的共存和相互作 用。因此，未来研究需要深入探讨多种表面活性剂在界面上的竞争吸附、协同作用和相互影响。
表面活性剂吸附与界面流变学的关联
虽然我们已对表面活性剂吸附对界面性质的影响有了一定了解，但界面流变学行为与表面活性剂吸附之间的具体关系 仍不明确。未来研究应关注这一领域，以更好地理解界面流变性质与微观结构之间的关系。
选择了几种常见的表面活性剂，如阴离子 型、阳离子型和非离子型。
制备了不同浓度的表面活性剂溶液，以便 观察浓度对吸附效果的影响。
实验设备
实验步骤
采用了原子力显微镜（AFM）和表面张力仪 等设备，以测量表面活性剂在固液界面上的 吸附情况。
先对实验材料进行预处理，然后将表面活 性剂溶液与固体表面接触一定时间，最后 对实验结果进行分析。
吸附热力学参数
通过热力学实验测定，包括表面张力、吸附量、吸附热等。
表面活性剂在固液界面的吸附动力学
吸附速率
表面活性剂在固液界面上的吸附速度取决于扩散和反 应动力学过程。
动力学模型
描述吸附速率的数学模型，如扩散模型、反应模型等。
影响因素
包括表面活性剂的性质、溶液浓度、温度和界面结构 等。
表面活性剂在固液界面的吸附模型
降低表面张力
表面活性剂在固液界面吸附后，可以 降低液体表面张力，有助于润湿、乳 化、发泡等过程。
增强分散稳定性
在固液分散体系中，表面活性剂吸附 在固体颗粒表面，形成保护膜，防止 颗粒聚集，提高分散稳定性。
提高固体表面的润湿性
通过固液界面吸附，表面活性剂能够 改变固体表面的润湿性，使其易于被 液体润湿。

第三章 表面活性剂功能与应用——润湿作用

第三章 表面活性剂功能与应用——润湿作用

第三章表面活性剂功能与应用——润湿作用一、润湿功能例子：水润湿玻璃，加入表面活性剂润湿容易；水滴在石蜡上，石蜡几乎不被润湿，加入少量表面活性剂石蜡就容易被润湿了；较厚的毛毡或棉絮放入水中，很难渗透，加入一些表面活性剂就容易浸透了。

表面活性剂具有渗透作用或润湿作用所谓润湿是指一种流体被另一种流体从固体表面或固液界面所取代的过程。

润湿过程往往涉及三相，其中至少两相为流体。

1.润湿过程润湿作用是一个过程。

润湿过程主要分为三类：沾湿、浸湿和铺展。

产生的条件不同。

其能否进行和进行的程度可根据此过程热力学函数变化判断。

在恒温恒压条件下可方便使用润湿过程体系自由能变化表征。

（1）沾湿主要指液-气界面和固-气界面上的气体被液体取代的过程，在此过程中消失的固-气界面的大小与其后形成的固-液界面的大小是相等的。

如喷洒农药，农药附着于植物的枝叶上。

沾湿附着发生条件：△G A=γSL-γSG-γLG＜0W A=γSG-γSL+γLG≥0 （沾湿）式中：γSG、γSL和γLG分别为气-固、液-固和气-液界面的表面张力（2）浸湿浸湿是指固体浸入液体的过程，原有的固气界面空气被固液取代。

如洗衣时衣物泡在水中；织物染色前先用水浸泡过程浸湿发生条件：△G i=γSL-γSG≤0W i=γSG-γSL≥0 （W i：浸湿功）（3）铺展液体取代固体表面上的气体，固-气界面被固-液界面取代的同时液体表面能够扩展的现象。

铺展发生条件为：△G S=γSL+γLG-γSG≤0S=γSG-γSL-γLG≥0 （S：铺展功）一般，若液体能够在固体表面铺展，则沾湿和浸湿现象必然能够发生。

从润湿方程可以看出：固体自由能γSG越大，液体表面张力γLG越低，对润湿越有利。

2.接触角和润湿方程（杨氏方程）接触角：固、液、气三相交界处自固-液界面经过液体内部到气液界面处的夹角。

接触角与固-液，固-气和液-气表面张力的关系可表示为：γSG-γSL=γLG COSθ杨氏方程COSθ=（γSG-γSL）/γLG加入表面活性剂，γLG↓γSL↓ COSθ↑θ↓θ＞90°不润湿θ＜90°润湿θ越小润湿越好θ=0°或不存在→铺展将杨氏方程代入W A W i SW A =γLG （1+ COS θ）≥0 θ≤180° W i =γLG COS θ ≥0 θ≤90° S =γLG （ COS θ-1） ≥0 θ≤0° 纤维特性=γSL +γLG COS θ θ前进接触角 由于液体表面曲率，液体在毛细管中提升力大小为2πr γLG COS θ。

表面活性剂在界面上的吸附


3.1.2 Gibbs公式在表面活性剂溶液中的应用 2.表面吸附量的计算 (2)混合体系 ② 单组分吸附量 欲求一种表面活性剂(i)的吸附量Γi，可固定其它 表面活性剂的浓度，即配制只有一种溶质(i)的浓 度改变，其余溶质浓度皆保持恒定的系列溶液， 测定γ- lgc曲线， 自此求得分吸附量。

表面活性剂在气 液界面的吸附
2 (1)

其意义为：相应于相同量的溶剂时，表面层中单位面积上 溶质的量比溶液内部多出的部分，而不是单位面积上溶质 的表面浓度。
m( 0 ) A(1 )
表列出他们的一些典型的结果，并与应用Gibbs吸附公式 自表面张力曲线计算的数值相比较。
表面活性剂在气 液界面的吸附

表面活性剂在气 液界面的吸附


3.吸附分子所占的平均面积的计算
由表面吸附量可进一步计算表面上每个吸附分子 所占的平均面积。

A 1/ N 0
表面活性剂在气 液界面的吸附

表面活性剂在气 液界面的吸附

3.1.2 Gibbs公式在表面活性剂溶液中的应用 5. 饱和吸附层的厚度 从Гm可以求出饱和吸附层的厚度：

3.1.1 吸附的表征-表面过剩和吉布斯 (Gibbs)吸附公式 1. 表面过剩(Γ) 设在σ面以上(或下)的浓度
是全体一致的，而且就是体 相的浓度。如果界面上实际 溶质的量为n， α 和β 相的 溶质量分别为nα和nβ，则三 者之间的关系为：
n =nα+nβ + nσ
表面活性剂在气 液界面的吸附

浓度很稀
中等浓度
吸附趋于饱和
表面活性剂在气 液界面的吸附

表面活性剂在气 液界面的吸的吸附等温线及标 准吸附自由能的计算 1.吸附等温线 测定恒温时不同浓度溶液的表面张力，应用吉布 斯公式求得吸附量Γ，作Γ-c曲线，即得吸附等 温线。 表面活性物质在液体表面层吸附已经很多实验证 明是单分子层吸附，因此可用朗格缪尔 (Langmuir)单分子层吸附方程描述。

表面活性剂及其在界面上的吸附与团聚

表面活性剂及其在界面上的吸附与团聚摘要:本文介绍了表面活性剂分子结构和分类,叙述了表面活性剂在界面的吸附方式、吸附影响因素和吸附对固体表面的影响,同时概述了表面活性剂的催化促进和增溶作用。

关键词:表面活性剂界面吸附团聚表面活性剂是在低浓度条件下使体系的存在状态和界面性质发生显著变化的一类物质[1]。

表面活性剂同时具有亲水和亲油的特性,其分子中包含极性基(亲水疏油)和非极性基(疏水亲油),分别分布于表面活性剂分子的两端,从而构成不对称结构。

因此,表面活性剂能在各种不同的界面上发生吸附作用,而使界面的存在状态发生变化。

1 表面活性剂分子结构和分类表面活性剂分子结构各不相同,品种众多。

总体来看,表面活性剂是在烃化合物分子基础上加上极性取代基而形成的。

按其能否解离以及解离后所带电荷类型的不同,可将表面活性剂分为阴离子型、阳离子型、非离子型和两性表面活性剂[2]。

2 表面活性剂在界面的吸附表面活性剂能在不同类型界面上产生吸附作用,而使原来的界面状态发生变化。

此外,当表面活性剂在溶液中的浓度大于某一特定值时,表面活性剂可通过疏水作用(非极性基团)而缔合成胶束。

2.1 吸附方式受其化学结构形式、溶剂特性和吸附剂的表面性质的影响,表面活性剂在固液界面上的吸附方式一般包括以下几种:(1)离子交换吸附:电离形成的表面活性离子取代吸附反离子而产生的吸附作用;(2)氢键吸附:表面活性剂离子或分子与极性基团所形成氢键而在固体表面上吸附;(3)离子对吸附:离子吸附于未被反离子“占有”的反电荷固体表面上;(4)π电子吸附:表面活性剂表面的强电性位置与具有π电子键的分子产生的吸附;(5)憎水作用吸附:吸附于固体表面的表面活性剂以团聚的状态存在;(6)化学作用吸附:固体表面与表面活性剂的活性基团通过化学键而形成的吸附;(7)色散力吸附:其存在于所有的吸附中,且随分子的增大而增大。

2.2 表面活性剂吸附的影响因素在固体表面上表面活性剂吸附的影响因素主要包括以下几种:(1)温度:离子型和非离子型表面活性剂的吸附受温度的影响不同。

表面活性剂在固液界面的吸附解读


表面活性剂在固液界面的吸附方式
（1）离子交换吸附
固体表面的反离子被同电荷符号的表面活性剂离子取代而引起的吸附。
（2）离子配对吸附 固体表面未被反离子占据的部位与表面活性剂离子因电性作用而引 起的吸附。
（3）形成氢键引起的吸附 固体表面和表面活性剂的某些基团间形成氢键而引起的吸附。
（4）疏水作用引起的吸附 疏水作用引起的吸附表面活性剂的疏水基间相互作用以及逃离水 的趋势，使得表面活性剂达到一定浓度后会以相互缔合状态吸附。
a) 如果表面活性剂在溶液中的浓度达不到疏水缔合的浓度范围， 即只发生单体吸附，则吸附等温线为L型。
b) 如果表面活性剂的疏水效应强，在低浓度时就可疏水缔合，则单 体吸附和疏水效应在同一浓度区发生，吸附等温线也将是L型。
c) 如果表面活性剂与固体表面的相互作用较弱，或固体的表面吸附 位少，则第一阶段的单体吸附量少，吸附等温线第一平台几乎不出 现，则等温线呈S型。
（5）π电子极化引起的吸附 表面活性剂分子中富电子芳环与固体表面强正电子位之间的作用而引 起的吸附。 （6）色散力引起的吸附 固体与表面活性剂之间因范德华力引起的吸附。这类机制的吸附量 随表面活性剂分子量增加而增加。 （7）化学键力引起的吸附 如果被吸附物中含具有孤对电子的原子，例如N、O、P、S等， 它们可与某些金属原子形成共价键，即发生化学吸附。
（5）无机盐的影响
a ) 无机盐溶液中加入中性无机盐，会使离子型表面活性剂在固 体上更易吸附，最大吸附量也会有所增加。这是因为：一方面 无机盐的存在压缩双电层，被吸附的表面活性剂离子间斥力减 小，可排列更紧密；另一方面是可以降低表面活性剂的CMC， 利于吸附进行。
b ) 阴、阳离子型表面活性剂混合后，吸附量比单个表面活性剂 明显增加。

物理化学界面现象教案中的界面吸附与表面吸附剂

物理化学界面现象教案中的界面吸附与表面吸附剂引言：物理化学界面现象是研究物质在界面上的各种物理性质与现象的学科。

其中，界面吸附与表面吸附剂是界面现象中的一个重要方面。

本文将深入探讨界面吸附的意义、机理以及常见的表面吸附剂。

一、界面吸附的意义界面吸附指的是界面上物质在一定条件下的吸附行为，它在物理化学研究与工业应用中具有重要意义。

首先，界面吸附能够调节界面上的物理性质，改变界面能量、面积和曲率等特征，影响界面的稳定性和活性。

其次，界面吸附还能够改变物质在界面上的扩散速率，影响物质间的相互作用和反应。

因此，了解界面吸附的机理和规律对于工业催化、材料合成、生物学等领域具有重要的理论和实践意义。

二、界面吸附的机理界面吸附的机理可以归结为物质在界面上发生相互作用的结果。

根据吸附过程中发生的相互作用类型，可以将界面吸附分为物理吸附和化学吸附两种类型。

1. 物理吸附物理吸附是由于分子间的范德华力（吸引力）和表面张力引起的。

物质在界面上发生物理吸附时，分子之间的相互作用很弱，吸附过程可逆。

物理吸附通常在较低温度和较高压力下发生，吸附量与吸附物质的浓度和界面上的吸附位点数目有关。

2. 化学吸附化学吸附是由于分子间的化学键引起的吸附行为。

在化学吸附过程中，吸附物质与界面上的基团之间发生了化学反应，生成了键强的化学键。

与物理吸附不同，化学吸附是一个不可逆的过程，需要一定的激活能。

化学吸附通常在较高温度和较低压力下发生。

三、常见的表面吸附剂表面吸附剂是在物质界面上引入的一种外界物质，具有吸附于界面上的特性。

常见的表面吸附剂包括表面活性剂和胶体材料。

1. 表面活性剂表面活性剂是一类可以在界面上降低表面张力并且能够形成胶束结构的化合物。

它们由亲水基团和疏水基团组成，可分为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和两性表面活性剂等多种类型。

表面活性剂广泛应用于乳液、乳化剂、皂液等领域，具有调节胶体稳定性、分散液体、降低表面能等重要功能。

  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
憎水作用吸附
吸附于固体表面的表面活性剂分子或离子的亲油基在水介质中易于 相互连接形成憎水链显示疏水效应。于是，在一定浓度以上，这些吸附 在固体表面的两亲分子或离子也会参与疏水缔合物的形成，并使更多的 表面活性剂吸附于界面上，导致吸附量上升。
化学吸附
表面活性剂以其活性基团与固体表面通过化学键结合，可以得到牢 固的分子层。
根据吉布斯吸附等温式亦可定量的计算表面过剩 Γ。 例如在 293K 时测得 0.05mol·Kg-1 和 0.127mol·Kg-1 酚的水 溶液的表面张力分别为 0.0677 和 0.0601N·m-1
则浓度介于 0－0.05mol·Kg-1 之间的-dγ/dc 值为 (0.07270.0677)/0.05＝0.100Kg2·mol-1·s-2 ，同理可得浓度介于 0.05～0.127 mol·Kg-1 之间的-dγ/dc 值为 0.0987Kg2·mol-1·s-2。取浓度的平均值 C＝0.063mol·Kg-1 和 -dγ/dc 的平均值为 0.0993Kg2·mol-1·s-2 代入式 Gibbs吸附等温式得出：
溶质活度的变化率。
吉布斯吸附等温式的推导：
根据公式
由于表面相 SS 无体积但有表面，因此
在恒定所有强度量的条件下积分上式得：
Байду номын сангаас
上式微分得dUs，两个dUs相减，可得： 在恒温条件下，上式可写成： 或
若定义"表面过剩" Γi ： 其涵义为单位表面上吸附的 i 物质的量。以此定义代入式
得
该式称为吉布斯吸附等温式。当应用于双组分体系，则可表 示为：
表面位置上。 氢键形成吸附 表面活性剂分子或离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附。 电子极化吸附 对于那些表面活性剂中含富有键电子芳香核等的分子，当它
与吸附剂表面强正电性吸附位相吸引而吸附时，常以这些键的平躺 姿态吸附在固-液表面上。
离子交换吸附
离子对吸附
The interaction of an ionic surfactant with a surface of opposite charge will lead to charge neutralization (a) followed, in many cases, by charge reversal (b).Counterions are omitted for clarity.
氢键形成吸附
电子极化吸附
以键的平躺姿势吸附，导致表面活性剂也倾向于平躺 在固体表面。因此吸附层比较薄
London引力（色散力）吸附
属于范德华力的色散力存在于所有分子之间，可发生于任何场合。 其可作为其它吸附方式的一些补充。
只依靠色散力在非极性固体表面上吸附的表面活性分子或离子一般 都有相似的Langmuir型吸附等温线。
吸附质分子截面积的计算
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。
1
Am LΓ2
式中L为阿伏加德罗常数，2原来是表面超额，当达到 饱和吸附时,2可以作为单位表面上溶质的物质的量。
说明:
（1）由于Γ m应代表表面过剩，而表面溶质分子 总数应为吸附分子和原来表面分子之和，当浓度 较小时，原来表面分子的数目可略；
表溶质，并应用公式 则
此式为吉布斯吸附等温式应用于双组 分体系稀溶液中的特殊形式。
从上式可看出，吸附量 Γ2(1) 的符号取决于表面张力随 浓度的变化率 dγ/dc：
若 dγ/dc<0 ，则 Γ>0 ，溶质发生正吸附；这时溶质在 表面上的浓度比溶液内部的大；反之，
当 dγ/dc>0 ，溶质发生负吸附，这时溶质在表面上的 浓度比溶液内部的小，即溶剂在表面上的含量更多。
（2）表面吸附可视为单分子层吸附；
（3）从可溶物吸附膜得出的分子面积总比不溶物 表面膜得到的面积大，这是因为可溶物吸附膜中 含有溶剂分子。
§2 表面活性剂在气-液界面上的吸附
吸附分子在表面的取向示意图
由于表面活性剂的分子结构具有双亲性，这就决定 了它容易富集于界面上并且是作定向排列。
利用Gibbs公式和表面张力的测定结果，可计算出溶 液的表面吸附量。从而对表面活性剂分子在不同浓度的 溶液表面上的吸附状态进行分析。
而V，
n1, n2
以上求吸附量的公式可从以下公式导出：
ni ni ni nis ciV ciV nis
i

nis A


ni


ciV ciV A

1
0,V

n1 c1V c1 c1
,V

c1V n1 c1 c1
吉布斯吸附等温式
Gibbs吸附公式
Γ 2

a2 RT
d
da2
式中2为溶剂超量为零时溶质2
在表面的超额。
它的物理意义是：在单位面积的表面层中，所含溶质
的物质的量与具有相同数量溶剂的本体溶液中所含溶
质的物质的量之差值。即：
Γ 2

n2

n1 (n20 A
/
n10 )
a2是溶质2的活度，d/da2是在等温下，表面张力 随
,
C2 a
kC2
1
θ代表吸附趋于饱和的程度，当θ=1，达饱和吸附。
(2)吉布斯公式的应用
根据实验，脂肪酸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，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，脂肪酸分子合理的排列是羧 基向水，碳氢链向空气。

(1) 2
C2 RT
d
dC2

b 0C2
RTa
,

(1) 2
~ C2
成线性关系
C2 >>
a,

(1) 2
b 0
RT
m,
m 称为极限吸附量或饱和吸附量。
令
k

1 a
,
(1) 2

m
1
kC2 kC2



(1) 2
m

1
kC2 kC2

其中 Γ1 和 Γ2 分别为组分 1
和组分 2 的表面过剩。应该注
意，理想化表面 SS 的位置并非
事先已确定，而是可以任意移上
或移下。显然，Γ1 和 Γ2 的 数值与 SS 所处的位置有关，但
如适当选择，则可使在某位置时
Γ1＝0 ,如图所示
而式 可改写成：
其中 Γ2(1) 的上标表示 Γ1＝0，如以 1 代表溶剂而 2 代
dC2
希斯科夫施基公式：

0
1

b
ln

C2 a
1
经验式 a和b为经验参数
d
dC2

b 0
a

C2 a
11

b 0
C2 a
(1) 2
C2 RT
d
dC2

b 0C2
RT (C2 a)
讨论：
当:
C2 <<
a,
1876年Gibbs用热力学方法导出了表面张力，溶液内部浓 度和表面浓度三者的关系式——Gibbs公式。
1 溶液表面过剩
表面过剩 物质在界面上富集的现象叫做吸附。溶液表面的吸附 导致表面浓度与内部浓度不同，这种不同称为表面过 剩，可用以下公式表示：
12

n2

c2V


n1 c1V
表面活性剂也可通过非极性基吸附于低能表面形成极性表面。
（2）表面胶团化作用
被吸附于固体表面的表面活性剂分子或离子并为改变其两亲性，他 的碳氢尾巴仍显示疏水效应。因此，在一定浓度以上，这些固定在固体 表面的两亲分子或离子也会参与疏水缔合物的形成，并使更多的表面活 性剂固定于界面上，导致吸附量上升。
表面活性剂在固-液界面的吸附可能以下述一些方式进行。 离子交换吸附 吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性离子所取代。 离子对吸附 表面活性离子吸附于具有相反电荷、未被反离子所占据的固体
S型特点：低浓度时吸附量很小，随浓度增加上升很慢。到一定浓 度后吸附量陡升，然后趋向于一极限值。吸附量陡升的浓度一般在 cmc值附近。一般为非离子表面活性剂的吸附特征。
LS型：吸附量在低浓度时很快上升并达到第一平台吸附值，在一 定浓度范围内吸附量随浓度变化不大；溶液浓度继续上升至某一值时 吸附量由陡然上升，然后区域极限值，形成第二个吸附平台。
表面活性剂的界面吸附
§1 表面过剩和Gibbs公式 §2 表面活性剂在气-液界面上的吸附 §3 表面活性剂在油-水界面上的吸附 §4 表面活性剂在固-液界面上的吸附
§1 表面过剩和Gibbs公式
1 溶液表面过剩 2 吉布斯吸附等温式
一瓶溶液中，其表面上一层溶液的浓度与内部总是不同的， 通常把物质在界面上富集的现象叫做吸附（adsorption）
此值与麦克拜因（Mcbain）直接自实验测出的数值 Γ＝ 2.77x10-6mol·m-2 相当接近。
3.吉布斯吸附等温式的讨论和应用
(1)吉布斯吸附等温线
当浓度极稀时，对2、3类型曲线 d B（常数）
代入吉布斯吸附等温式得
dC2
(1) 2


BC2 RT
即
(1) 2
与
C2
成线性关系。
当浓度较大时，可用希斯科夫施基公式求 d
4.3 表面活性剂在固-液界面吸附的影响因素
1）表面活性剂的性质
一般固体在水中表面上大多带负电，因此，更易吸附阳离 子表面活性剂。