液体界面张力-界面化学第1章

油分散在水中，一般呈液珠状态 界面张力的作用使界面处于最小的球面
界面吉布斯函数：在一定温度和压力下，增加单位界面 积时体系吉布斯函数的增量，单位为J· m-2
产生界面张力的原因
1. 分子间的作用力 2. 构成界面的两相物质的性质不同 界面张力反映了界面上分子受到两相分子作用力之差 它随温度升高而下降。 测定方法：原则上测定液体表面张力的方法都可用。 考虑到接触角及黏度等因素的影响，一般采取滴重法和 悬滴法。若润湿性好，也可采用吊片法和毛细上升法。
6.表面活性剂在液液界面上的吸附
（1）液液界面的Gibbs吸附公式 与液体表面一样，表面活性剂在液液界面上，使界面张 力降低的同时，在液液界面上吸附，即表面活性剂在界 面上的浓度将高于其在两液相中的浓度。因为溶质在液 液界面上的吸附，体系至少存在三种组分，即两个液相 和一个溶质。因此 d 12 1d1 2 d 2 3 d3
液液界面张力曲线的转折点仍可视为胶团大量形成的结果，
该点的浓度仍称为表面活性剂的CMC。
表面活性剂降低界面张力的能力与第二相的性质有关。若
第二相是饱和烃，则表面活性剂降低液—液界面张力的能 力比气液界面高。如25℃时，辛基硫酸钠（C8H17SO4Na） 在空气—水界面的cmc=41.5 mN·m-1，而在庚烷—水界面 上的cmc=33 mN·m-1。如果第二相是短链的不饱和烃或芳 烃，则结果相反，即能力降低。如十二烷基硫酸钠在空气 —水表面的cmc=39.5 mN·m-1，而在庚烷—水界面的 cmc=29 mN·m-1，而在苯—水界面的cmc=43mN·m-1。 注意：碳氟表面活性剂虽有很强的降低水的表面张力的能 力，但它降低油-水界面张力的能力并不强。这是因为碳 氟表面活性剂的氟碳链既疏水又疏油。

占据的面积
1
6.1 液-液界面
6.1.2 铺展 两液体相接触可分为三种方式: 粘附 / 内聚 / 铺展
(1) 粘附
粘附功: b a (2) 内聚 a a a
2
WAab G
b a
G ab a b
WAab a b ab
内聚功:
Wca 2 a
• •
⑶ 表面活性剂的润湿作用 改变 θ
• • • • •
⑷ 应用 泡沫浮选 捕集剂 农药胶悬剂 洗涤
矿物表面变疏水，利于浮选
17
• • •
5.2.2 固液界面吸附 ⑴吸附量 表观吸附量
X V (C C0 ) m m
• • • • • •
Co，C分别为溶液的起始和平衡浓度； V 溶液的体积； m 固体吸附剂的质量； X 被吸附溶质的摩尔量；
•
• • •
直线式
c 1 c x x x b m m m m m
求固体吸附剂的比表面积
c
x m m
b
吸附平衡时溶液的浓度 单分子层的饱和吸附量 与吸附热有关的常数 mol/g
x S N A m m m
吸附分子的横截面积
⑵ 二元溶液中的吸附 ①等温方程
组分1 吸附前 组分2
0 n2
n10
x10
总摩尔数
0 n0 n10 n2
0 x2
摩尔分数 x
平衡
n1
n2 x2
s n2
x1
吸附量
n1s
单位质量上吸附的摩尔数 18
0 n1s m n1 n1
n0 x10 x1 n1 n2

1. Laplace方程的应用
毛细管法
由Laplace方程可得：
r r
Δp=2σ/r
h
(2-19)
若定义h为凹月面底部距平 液面的高度，则压差Δp应 等于毛细管内液柱的静压 强，即
gh=2 /r
(2
1. Laplace方程的应用
毛细管法
gh=2 /r
r r
(2-20
涉及到的计算： h 知道毛细管液面高度，求 表面张力。
2 ls M RT ln C0 r C
温度一定时，晶体颗粒越小，则 1/r 越大，溶解度也越大。 所以当溶液在恒温下浓缩时，溶质的浓度逐渐增大，达到普通晶 体的饱和浓度时，对微小晶体却仍未达到饱和状态，因而不可能 析出微小晶体，从而形成过饱和溶液。若要自动生成微小晶体， 还需进一步蒸发，达到一定的过饱和程度时，小晶体才可能不断 析出。
2. Kelvin公式的应用
P 2V 2M RT ln( ) P0 R r
应用Kelvin公式可以解释一些现象： • 1、过饱和蒸气，人工降雨 • 2、过热液体 • 3、过饱和溶液
2. Kelvin公式
1. 过饱和蒸汽
按照相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
P 2V 2M RT ln( ) P0 R r
1-3章
第一章 绪论 第二章 液体界面
第三章 固体表面
第一章 绪论
• 表界面科学研究的重要性 • 表界面科学发展历程
• 表界面的基本概念
表界面的定义
表界面是由一个相过渡到另一个相的过渡区域。若其
中一相为气体，这种界面通常称为表面 (surface)。 表界面区的结构、能量、组成等都呈现连续的梯度 变化。
p 2 / r

不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表界面张力表3 不同温度时水的密度、粘度及与空气界面上的表面张力在293K下水的表面张力系数为72.75×10-3 N·m-1，乙醇为22.32×10-3 N·m-1，正丁醇为24.6×10-3N·m-1，而水-正丁醇（4.1‰）的界面张力为34×10-3 N·m-1。

(1)定义或解释0000①促使液体表面收缩的力叫做表面张力[1]。

0000②液体表面相邻两部分之间，单位长度内互相牵引的力。

0000(2)单位0000表面张力的单位在SI制中为牛顿/米（N/m），但仍常用达因/厘米（dyn/c m）, 1dyn/cm = 1mN/m。

0000(3)说明0000①表面张力的方向和液面相切，并和两部分的分界线垂直，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。

如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上。

0000②表面张力是分子力的一种表现。

它发生在液体和气体接触时的边界部分。

是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的。

液体内部的分子和分子间几乎是紧挨着的，分子间经常保持平衡距离，稍远一些就相吸，稍近一些就相斥，这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散，而只能在平衡位置附近振动和旋转。

在液体表面附近的分子由于只显著受到液体内侧分子的作用，受力不均，使速度较大的分子很容易冲出液面，成为蒸汽，结果在液体表面层(跟气体接触的液体薄层)的分子分布比内部分子分布来得稀疏。

相对于液体内部分子的分布来说，它们处在特殊的情况中。

表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小，在这个特殊层中分子间的引力作用占优势。

因此，如果在液体表面上任意划一条分界线MN把液面分成a、b两部分。

F表示a部分表面层中的分子对b部分的吸引力，F6表示右部分表面层中的分子对a部分的吸引力，这两部分的力一定大小相等、方向相反。