液-固界面现象

1、液液- -固界面现象固界面现象接触角接触角(contact angle)接触角的示意图：接触角的示意图：润湿润湿亲液性固体亲液性固体lsgANM s-l s-g l-g 不润湿不润湿憎液性固体憎液性固体lsgANM s-l s-g l-g 接触角接触角(contact angle)接触角接触角(contact angle) 在气、液、固三相交界点，气在气、液、固三相交界点，气- -液与气液与气- -固界面张力之间的夹角称为接触角，通常固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用用 表示。表示。 若接触角大于若接触角大于90，说明液体不能润，说明液体不能润湿固体，如汞在玻璃表面；湿固体，如汞在玻璃表面

2、； 若接触角小于若接触角小于90，液体能润湿固体，液体能润湿固体，如水在洁净的玻璃表面。如水在洁净的玻璃表面。接触角接触角(contact angle)coss gs ll gdldldlcoss gs ll gYoung方程方程:lsgANM s-l s-g l-g 接触角接触角(contact angle)coss gs ll gYoungYoung方程方程（1 1）完全润湿）完全润湿 时，时，YoungYoung方程不成立，方程不成立， 但液体仍然可以在固体表面完全铺展开来；但液体仍然可以在固体表面完全铺展开来； cos1,0s gs ll g时s gs ll g（2 2）润湿）润湿 固

3、体能为液体所润湿；固体能为液体所润湿； 0 1cos0,90s gs ll g时，接触角接触角(contact angle)（3 3）不润湿）不润湿 固体不能为液体所润湿；固体不能为液体所润湿； cos0,90180s gs l时，coss gs ll gYoungYoung方程方程注：注：1. 1. 接触角为平衡接触角；接触角为平衡接触角； 2. 2. s gs v接触角的测定接触角的测定1. 1. 斜板法斜板法2. Neumann法粘附过程粘附过程LSS-g界面界面Lg界界面面LSLS界界面面粘附功粘附功(work of adhesion)l sg lg s()sGA当当 G0G00时，粘

4、附过程可以自发进行时，粘附过程可以自发进行gas liquids固体浸润过程浸湿功浸湿功(work of immersion)l sg s()sGA当当 G0G00时，浸湿过程可以自发进行时，浸湿过程可以自发进行铺展过程铺展过程sSL-g界面可忽略界面可忽略Sg界面界面SSL界面界面Lg界面界面铺展过程铺展过程铺展系数铺展系数(spreading coefficient)l sg lg s()sGA当当 G0时，铺展过程可以自发进行时，铺展过程可以自发进行粘附功、浸湿功、铺展系数粘附功、浸湿功、铺展系数g lg sl saWgsl siWg sl sg lSaiWWS粘附功、浸湿功、铺展系数粘

5、附功、浸湿功、铺展系数根据根据YoungYoung方程：方程：coss gs ll gg lg sl s(1cos )al gWg sl scosil gWg sl sg l(cos1)lgS临界界面张力临界界面张力临界界面张力临界界面张力只与固体表面只与固体表面性质有关。性质有关。lc液体即可在固体表液体即可在固体表面完全铺展面完全铺展液体的铺展液体的铺展 一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力。的界面张力。 一般说，铺展后，一般说，铺展后，表面自由能下降表

6、面自由能下降，则这种，则这种铺展铺展是自发的是自发的。 大多数表面自由能较低的有机物可以在表面大多数表面自由能较低的有机物可以在表面自由能较高的水面上铺展。自由能较高的水面上铺展。液体的铺展液体的铺展三相接界点三相接界点: g1,g和和g1,2 企图维持液体企图维持液体1不铺展；不铺展； g2,g的作用是使液体铺展，的作用是使液体铺展，如果如果g2,g(g1,g+g1,2)，则液体，则液体1能在液体能在液体2上铺展。上铺展。液相液相2 液相液相1气相气相 2, g 1, g 1, 2润湿作用应用润湿作用应用 增加润湿作用增加润湿作用 降低润湿作用降低润湿作用 矿物浮选矿物浮选1 农药喷洒农药喷

7、洒.由于大多农药水溶性差由于大多农药水溶性差,对植物的对植物的茎叶茎叶润湿润湿不好不好,一是滚落浪费一是滚落浪费,二是不能展开而杀虫效果差二是不能展开而杀虫效果差,此时此时就要用到表面活性剂就要用到表面活性剂surface active agent-SAA,加入表加入表面活性剂面活性剂SAA,提高润湿程度提高润湿程度,即可大大提高药效即可大大提高药效.2另一类也是利用表面活性剂另一类也是利用表面活性剂,但作用正相反但作用正相反,使某些物使某些物质本是润湿的变成不润湿质本是润湿的变成不润湿去润湿作用去润湿作用.原理是用表原理是用表面活性物质的极性部分选择性吸附面活性物质的极性部分选择性吸附,非极

8、性部分向外呈非极性部分向外呈憎水性憎水性.典型的就是矿石的浮选典型的就是矿石的浮选,富集矿物富集矿物. 一次性抽血器中盛血的玻璃管一次性抽血器中盛血的玻璃管(定量的定量的),内壁要疏内壁要疏水化水化,使用的是硅偶联剂使用的是硅偶联剂,使血液在管内不残留使血液在管内不残留. 浮游选矿浮游选矿 首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入首先将粗矿磨碎，倾入浮选池中。在池水中加入捕集剂和起泡剂捕集剂和起泡剂等表面活性剂。等表面活性剂。 搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表搅拌并从池底鼓气，带有有效矿粉的气泡聚集表面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。面，收集并灭泡浓缩，从而达到了富集的目的。 不含矿石的泥砂、岩