第八章 表面现象与分散系统(效果).ppt

2020 2 12 1 第八章表面现象与分散系统 2020 2 12 长江大学化工学院 2 一 表面自由能 1 研究对象 2 液相表面分子比液相内部分子具有更高的能量 1 液相内部分子 由于所受周围分子的引力相同且对称 所以合力为零 因此它在液相内部移动时并不需要外界对它做功 2 液相表面分子 由于下面密集的液体分子对它的引力远大于上方稀疏的气体分子对它的引力 所以合力不为零 这些力的总和垂直于液面而指向液体内部 即液相表面分子受到向内的拉力 因此在没有其 2020 2 12 长江大学化工学院 3 一 表面自由能 它作用力存在时 所有的液体都有缩小其表面积的自发趋势 3 表面吉布斯自由能 函数 简称表面能 2020 2 12 长江大学化工学院 4 一 表面自由能 2020 2 12 长江大学化工学院 5 一 表面自由能 2020 2 12 长江大学化工学院 6 二 表面张力 在相界面的切面上 存在着一个与液面相切 垂直于表面上任意单位长度并指向液面内部的紧缩力 表面张力1 表面张力实验 1 U型金属丝框架 2 可滑动的金属丝 现象 先把金属丝框架浸入肥皂液后 再从肥皂液中取出 可以观察到金属丝被拉到框架顶点 2020 2 12 长江大学化工学院 7 二 表面张力 2020 2 12 长江大学化工学院 8 二 表面张力 2020 2 12 长江大学化工学院 9 二 表面张力 2020 2 12 长江大学化工学院 10 三 弯曲液面下的附加压力 P 1凸液面的附加压力 P P 垂直于弯曲液面 并指向液面内部 2020 2 12 长江大学化工学院 11 三 弯曲液面下的附加压力 P 2凹液面的附加压力 P P 垂直于弯曲液面 并指向液面外部 2020 2 12 长江大学化工学院 12 三 弯曲液面下的附加压力 P 3 附加压力 P的大小实验 当活塞上方所施加的压力为P 时 在毛细管端产生一半径为r的小液滴 液滴的外压为P 2020 2 12 长江大学化工学院 13 三 弯曲液面下的附加压力 P 2020 2 12 长江大学化工学院 14 三 弯曲液面下的附加压力 P 2020 2 12 长江大学化工学院 15 三 弯曲液面下的附加压力 P 2020 2 12 长江大学化工学院 16 四 弯曲表面上的蒸气压 2020 2 12 长江大学化工学院 17 四 弯曲表面上的蒸气压 2020 2 12 长江大学化工学院 18 五 液体的润湿与铺展 2020 2 12 长江大学化工学院 19 五 液体的润湿与铺展 2020 2 12 长江大学化工学院 20 六 毛细管现象 2020 2 12 长江大学化工学院 21 七 气体在固体表面上的吸附 1 气固吸附的本质 固体表面分子对碰撞到固体表面上的气体分子有吸引力 气体分子被吸附到固体表面时 能降低固体的表面能 使固体系统趋于稳定 2 气固吸附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 3 吸附剂吸附气体的固体物质称为吸附剂 2020 2 12 长江大学化工学院 22 七 气体在固体表面上的吸附 4 吸附质被吸附剂吸附的气体物质称为吸附质 5 物理吸附与化学吸附 见教材P293 表8 3 6 解附 脱附 被吸附分子脱离固体表面 即逸回气相的过程称为解附或脱附 7 吸附平衡单位时间内被吸附到固体表面的气体的量与脱附逸回气相的气体的量相等时的状态 即达到了吸附平衡状态 2020 2 12 长江大学化工学院 23 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 24 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 25 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 26 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 27 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 28 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 29 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 30 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 31 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 32 七 气体在固体表面上的吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 33 八 溶液的表面吸附 2 正吸附溶质在表面层中的浓度大于其在本体溶液中的浓度时 称为正吸附3 负吸附溶质在表面层中的浓度小于其在本体溶液中的浓度时 称为负吸附 1 溶液的表面吸附溶质在表面层中与在本体溶液中浓度不同的现象称为溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 34 八 溶液的表面吸附 负吸附 溶液的表面张力随溶液浓度的增大略有升高 无机盐 难挥发的无机酸或无机碱 正吸附 溶液的表面张力随溶液浓度的增大而减小 可溶性醇 醛 酸酯 少量溶质的加入可使溶液的表面张力急剧下降 表面活性剂 4 水溶液表面张力与溶液浓度之间的关系 2020 2 12 长江大学化工学院 35 八 溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 36 八 溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 37 八 溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 38 八 溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 39 八 溶液的表面吸附 2020 2 12 长江大学化工学院 40 九 表面活性剂的吸附层结构 2020 2 12 长江大学化工学院 41 九 表面活性剂的吸附层结构 2020 2 12 长江大学化工学院 42 十 表面活性剂及其作用 1 表面活性剂少量溶质的加入可使溶液的表面张力显著下降的物质称为表面活性剂2 表面活性剂的分类 P307 3 表面活性剂的作用 1 润湿作用棉布易被水润湿 经表面活性剂处理后的棉布会由易被水润湿变成不易被水润湿 2 增溶作用例如 苯在水中的溶解度很小 但是加入表面活性剂后 苯在水中的溶解度会大大增加 2020 2 12 长江大学化工学院 43 十 表面活性剂及其作用 3 乳化作用a 一种液体以细小液珠形式分散在另一种与它不互溶的液体之中所形成的系统称为乳状液b 乳状液分为油包水型或水包油型c 乳状液不稳定d 加入表面活性剂后 乳状液的稳定性大大增强 此过程称为乳化作用 2020 2 12 长江大学化工学院 44 十一 分散系及其分类 1 分散系统一种或几种物质分散到另一种物质中所构成的系统称为分散系统2 分散相 被分散的物质3 分散介质 分散相存在的介质称为分散介质4 分散系统的分类 分子分散系统 分散粒子的半径小于10 9m 胶体分散系统 分散粒子的半径在10 9 10 7m之间 粗分散系统 分散粒子的半径在10 7 10 5m之间 2020 2 12 长江大学化工学院 45 十二 胶体的性质 1 光学性质 丁达尔效应 P312 丁达尔效应产生的原因 光的散射引起的 不是入射 反射 折射等原因引起的 2 力学性质 布朗运动 胶体在作无规则的热运动 是胶体能够稳定存在的原因 扩散 在有浓差存在的情况下 胶体会发生由高浓度处向低浓度处的扩散 沉降与沉降平衡 重力场的存在会促使胶体粒子的下沉 而扩散作用的存在会促使胶体粒子在整个分散 2020 2 12 长江大学化工学院 46 十二 胶体的性质 介质中均匀分布 两者会达到沉降平衡3 电学性质 1 电泳 液体介质不动 胶粒动 实验装置P314 实验现象 发生液面升降 结论 溶胶粒子是一个带电体例如 As2S3溶胶带负电 左液面下降 右液面上升Fe OH 3溶胶带正电 左液面上升 右液面下降 2 电渗 胶粒不动 液体介质动 2020 2 12 长江大学化工学院 47 十三 胶体的结构 1 溶胶的结构a 制备反应AgNO3 KI AgI KNO3 a KI过量 2020 2 12 长江