非离子型表面活性剂彼此混合时课件

1、表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质表面活性剂表面活性剂是指能显著降低水的表面张力的一类物质表面活性剂非离子型表面活性剂彼此混合时课件表面活性剂分子结构的特点：它们大都是长链的有机化合物，烃链长度一般不少于8个碳原子；分子中同时具有亲水基团和亲油基团。 表面活性剂分子结构的特点：非离子型表面活性剂彼此混合时课件一些特殊类型的表面活性剂1）氟表面活性剂2）硅表面活性剂3）高分子表面活性剂4）生物表面活性剂5)Gemini型一些特殊类型的表面活性剂1）氟表面活性剂2）硅表面活性剂3）表面活性剂类型的鉴别硫氰酸钴法试剂：2.8g硝酸钴和17.4g硫氰酸铵溶于100ml水中步骤：在1的试样水

2、溶液5ml中，逐滴加5ml试剂，混匀，放置2小时后，观察结果。蓝色或有沉淀，为聚氧乙烯型非离子表面活性剂红紫至紫色，为阴离子表面活性剂蓝色沉淀和红紫色溶液同时生成，为阳离子表面活性剂表面活性剂类型的鉴别硫氰酸钴法试剂：2.8g硝酸钴和17.4表面活性剂的基本性质Krafft点浊点表面活性剂在水中的溶解度HLB选择依据CMC使用浓度表面活性剂的基本性质Krafft点表面活性剂在水中的溶解度HKrafft点的定义离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的升高而逐渐增加，当达到某一特定温度时，溶解度即急剧变大，这一温度称为临界溶解温度（Krafft point），以Tk表示。离子型表面活性剂的Tk值是

3、1表面活性剂溶液在加热时由浑浊忽然变澄清时的相应温度，如浓度变大，测得的Tk值将高出几度。Krafft点的定义离子型表面活性剂在水中的溶解度随着温度的Tk值低时，表面活性剂的低温水溶性好，在Tk时，表面活性剂单分子溶液、水化固体和胶束平衡共存，此时单体浓度等于临界胶束浓度CMC。表面活性剂在低于TK时使用不可能形成胶束可以认为，在TK时离子型表面活性剂的溶解度等于其临界胶束浓度。即TK是表面活性剂的溶解度温度曲线与临界胶束浓度温度曲线的交叉点。表面活性剂的Krafft值越低，越有利于实用Tk值低时，表面活性剂的低温水溶性好，在Tk时，表面活性剂单浊点非离子型表面活性剂其亲水作用依赖于醚氧或其它

4、氧、氮等杂原子与水的极性相互作用或氢键作用。温度升高使此类作用减弱，至一定温度以上，非离子表面活性剂水溶液将分离出表面活性剂相，外观由清亮变为浑浊，这个开始浑浊的温度叫做浊点。浊点越高的非离子表面活性剂适用温度范围越宽，性能较为优越。浊点非离子型表面活性剂其亲水作用依赖于醚氧或其它氧、氮等杂原亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance) 表面活性剂都是两亲分子，由于亲水和亲油基团的不同，很难用相同的单位来衡量，所以Griffin提出了用一个相对的值即HLB值来表示表面活性物质的亲水性。对非离子型的表面活性剂，HLB的计算公式为：HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基

5、质量100/5例如：石蜡无亲水基，所以HLB=0 聚乙二醇，全部是亲水基，HLB=20。其余非离子型表面活性剂的HLB值介于020之间。亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile ba亲水亲油平衡(hydrophile-lipophile balance) 根据需要，可根据HLB值选择合适的表面活性剂。例如：HLB值在26之间，可作油包水型的乳化剂；810之间作润湿剂；1218之间作为水包油型乳化剂。HLB值 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 | | | | | | 石蜡 W/O乳化剂 润湿剂 洗涤剂 增溶剂 | | 聚乙二醇 O/W乳化剂亲水亲油平衡(hyd

6、rophile-lipophile ba非离子型表面活性剂彼此混合时，有大体的HLB加成性，能任意而细致的调节所需的HLB值。如果设A和B两种非离子型表面活性剂分别以重量WA和WB混合使用，其HLB的计算式则为HLBAB=HLBAWAHLBBWBWA+WBDavies提出了另一种计算HLB值的方法，即：式中: L-代表疏水基数； H-代表亲水基数。非离子型表面活性剂彼此混合时，有大体的HLB加成性，能任意而胶束溶液胶束溶液在溶液中以胶束(micelle)状态存在 表面活性剂是两亲分子。溶解在水中达一定浓度时，其非极性部分会自相结合，形成聚集体，使憎水基向里、亲水基向外，这种多分子聚集体称为胶束

7、。 随着亲水基不同和浓度不同，形成的胶束可呈现棒状、层状或球状等多种形状。 在溶液中以胶束(micelle)状态存在 表面活性剂是临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度简称CMC 表面活性剂在水中随着浓度增大，表面上聚集的活性剂分子形成定向排列的紧密单分子层，多余的分子在体相内部也三三两两的以憎水基互相靠拢，聚集在一起形成胶束，这开始形成胶束的最低浓度称为临界胶束浓度。 这时溶液性质与理想性质发生偏离，在表面张力对浓度绘制的曲线上会出现转折。继续增加活性剂浓度，表面张力不再降低，而体相中的胶束不断增多、增大。临界胶束浓度(critical m

8、icelle concen临界胶束浓度(critical micelle concentration)临界胶束浓度(critical micelle concen胶束(micelle)也可用临界排列参数P的大小俩来表示或预期胶束的形状： 憎水基的体积憎水基最大伸展链长憎水基截面积亲水基截面积当P0.33 易形成球状或椭球状胶束；当0.33 P 0.5 易形成棒状胶束;当P=0.5-1.0 易形成层状胶束;当P1.0 易形成反胶束。胶束(micelle)也可用临界排列参数P的大小俩来表示或预增溶作用增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这

9、称为增溶作用。 增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分子形成的胶束中。溶解会使溶剂的依数性发生变化，但增溶对依数性影响很小。增溶与助溶也不同，助溶是由于助溶剂的加入而改变了溶剂的性质从而使溶质溶解度增加。增溶与乳化也是不同的，增溶是热力学稳定的，乳化则是热力学不稳定的 经X射线衍射证实，增溶后各种胶束都有不同程度的增大，而整个溶液的的依数性变化不大。增溶作用增溶作用 非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入增溶作用增溶原理：是由于胶束的特殊结构提供了从极性到非极性环境。而物质的溶解性要求溶剂具有适宜的极性即相似相溶原理，因此，各类极性和非极性有机溶质都可

10、以在胶束中找到其存身之处。增溶方式（1）增溶于胶束内部；（2）形成栅栏结构；（3）增溶于胶束的极性基之间；（4）被吸附于胶束表面。影响增溶作用的因素：（1）表面活性剂结构；（2）增溶物的结构；（3）无机盐效应；（4）温度的影响。增溶的应用：（1）乳液聚合；（2）注水驱油；（3）去污增溶作用增溶原理：是由于胶束的特殊结构提供了从极性到非极性非离子型表面活性剂彼此混合时课件反胶束反胶束的结构特征是： （1）亲水基朝内形成内核，憎水基朝外构成外层，与正常胶束相反；（2）聚集数和尺寸均较小，形状主要为球形；（3）形成不是熵推动，而是焓变起只作用。（4）表面活性剂中极性基的性质在缔合过程中起主要作用，离

11、子型活性剂通常形成较大的反胶束。反胶束的应用： （1）干洗 一般的干洗剂由非极性溶剂（如四氯乙烯）加表面活性剂组成。衣服的油污溶于溶剂而极性污物增溶于反胶束的内核而除去；（2）萃取蛋白质溶剂中的极性物质或极性基有进入反胶束内核的趋势，所以可以通过静电作用进行蛋白质萃取。如阴离子表面活性反胶束反胶束的结构特征是： （1）亲水基朝内形成内核，憎水基反胶束剂组成带负电内核，若调节pH使其低于蛋白质的等电点，则蛋白质阳离子容易进入反胶束内核而被萃取；若为混合物，通过调节不同的pH值，可以将不同等电点的蛋白质分离。（3）制备超细粉末 由于反胶束的尺寸是纳米级的，因此，将强极性的金属离子包容于胶束的内核后

12、，令其与氨水生成沉淀，通过分离、洗涤、干燥、煅烧处理后即得纳米氧化物。反胶束剂组成带负电内核，若调节pH使其低于蛋白质的等电点，则胶束催化溶液中胶束的存在对许多化学反应的速率有明显的影响，它既可对反应产生催化作用，也可起抑制作用。如十六烷基三甲基溴化铵胶束的存在对酯的碱性水解起催化作用，而十二烷基硫酸钠胶束则对上述反应起抑制作用。胶束催化原理 ： （1）介质效应 由于胶束可提供从高度极性到非极性的反应环境。因此，对极性的反应体系，胶束的这种作用可使反应粒子浓集，加大碰撞频率并使反应加速。（2）接近效应 离子型胶束会吸引具有相反电性的反应物或排斥相同电性的反应物。若为吸引作用，则胶束 表面附近反

13、应物的浓度大于水相中的浓度，因此，反应速率增加。胶束的这种效应称为接近效应。胶束催化溶液中胶束的存在对许多化学反应的速率有明显的影响，它表面活性剂混合物表面活性剂同系物混合物此类混合体系的物理化学性质一般介于各单一化合物的相应性质之间。离子型和非离子型表面活性剂混合物此类混合体系由于非离子型表面活性剂减弱了离子型表面活性剂极性基间的排斥作用及非离子型表面活性剂的极性基受到类似于诱导极化的作用，因此混合胶束更易形成，表现为CMC下降。当混合组分 的CMC低于任何一个组分的CMC 时的现象称为“增效”，当混合组分 的CMC介于两单组分之间则无增效作用。表面活性剂混合物表面活性剂同系物混合物表面活性

14、剂的重要作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个方面：1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接触角的大小，从而达到所需的目的。 例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农药中加表面活性剂； 如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的表面活性剂，使接触角大于90。表面活性剂的重要作用 表面活性剂的用途极广，主要有五个表面活性剂的重要作用2.起泡作用 泡沫是气体分散在液体中所形成的热力学不稳定的体系。“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤去污等，这种活性剂称为起泡剂。如十四烷基硫酸钠、十四烷基苯磺酸钠等。 在泡

15、沫体系中一般还必须有稳泡剂存在，其主要作用在于使泡沫更稳定。常用的稳泡剂有12-16碳的脂肪醇。 也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜强度，消除气泡，防止事故。常用的消泡剂有5-6个碳的醇或醚、有机硅等。表面活性剂的重要作用2.起泡作用 泡沫是气体分散在表面活性剂的重要作用表面活性剂的重要作用表面活性剂的重要作用表面活性剂的起泡机理主要表现在以下几个方面：1）降低气液界面张力，使泡沫体系稳定。2）在液膜上形成双层吸附。3）表面活性剂的亲油基相互吸引、拉紧，使吸附层的强度提高。4）离子型表面活性剂因电离而使泡沫荷电，其相互斥力阻碍了表面活性剂的接近和聚

16、集。表面活性剂的重要作用表面活性剂的起泡机理主要表现在以下几个方表面活性剂的重要作用3.乳化作用 一种或几种液体以大于10-7m直径的液珠分散在另一不相混溶的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。 要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，或以油为连续相的油包水乳状液(W/O)。 有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂，称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。表面活性剂的重要作用3.乳化作用 一种或几种液体以大于表面活性剂的重要作用4.洗涤作用 洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物体的润湿

17、作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不被再次污染等功能。 其中占主要成分的表面活性剂的去污过程可用示意图说明：A.水的表面张力大，对油污润湿性能差，不容易把油污洗掉。表面活性剂的重要作用4.洗涤作用 洗涤剂中通常要表面活性剂的重要作用B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表面和吸附在污垢上，使污垢逐步脱离表面。C.污垢悬在水中或随泡沫浮到水面后被去除，洁净表面被活性剂分子占领。表面活性剂的重要作用B.加入表面活性剂后，憎水基团朝向织物表浮游选矿浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，使它的亲水基团只吸在矿砂的表面，憎水基朝向水。 当矿砂表面有5%被捕集剂覆盖时，就使表面产生憎水性，它会附在气泡上一

18、起升到液面，便于收集。浮游选矿浮游选矿的原理图 选择合适的捕集剂，使它的亲水表面活性剂对润湿及铺展的促进或阻碍表面活性剂对润湿及铺展的促进或阻碍非离子型表面活性剂彼此混合时课件姜兆华等应用表面化学与技术，哈尔滨工业大学出版社，2000 谈慕华，黄蕴元编著. 表面物理化学, 北京: 建筑工业出版社, 1984参考教材姜兆华等应用表面化学与技术，哈尔滨工业大学出版社，2001.表面活性剂的结构特点是什么？如何按化学结构将表面活性剂分类？2.测定阴离子型表面活性剂胶团溶液的迁移数时发现阳极室增加的表面活性离子的量比按所通过电量理论计算值高许多；而阴极室中阳离子的量竟没有增加。请对此加以解释。作业1.

19、表面活性剂的结构特点是什么？如何按化学结构将表面活性剂分第六章. 固液界面吸附作用 固体自溶液中的吸附在实际工作中甚为重要。用活性炭脱色、用离子交换法吸附电解质等，都涉及固体自溶液中的吸附现象。 溶液吸附多数属物理吸附。溶液中溶剂与溶质在固体表面吸附的难易取决于它们和表面作用力的强弱。一般来说，和固体表面性质相近的组分易被吸附。例如，炭自乙醇和苯的混合液中吸附时苯易被吸附；若用硅胶，显然乙醇易被吸附。 第六章. 固液界面吸附作用 固体自溶液中的吸附在实际工作1.固液吸附的本质和特点1）本质是由于固体表面分子对液体分子的作用力大于液体分子间的作用力而引起的。液体分子在此力的作用下，向固体表面富集

20、，同时降低表面张力。2）特点 a、分子间作用力比气相大； b、相互作用力较复杂； c、杂质将影响吸附结果；d、吸附平衡比气相慢； e、以物理吸附居多； f、实验方法简单。1.固液吸附的本质和特点1）本质2.自浓溶液中的吸附 设溶液由1和2两种相互混溶的液体组成。其组成可从纯的1变为纯的2，即任何一种组分的组成变化范围均为01，浓度用x表示。1）复合吸附等温线吸附前 n0= n10+ n20吸附平衡 n10 = n1b+m n1s n20 = n2b+m n2s 以x1和x2 表示溶液体相中1、2组分的摩尔分数 2.自浓溶液中的吸附 设溶液由1和2两种相互混溶的液体组自浓溶液中的吸附自浓溶液中的

21、吸附自浓溶液中的吸附可得吸附等温线（U型、S型、直线型）为正吸附为负吸附无吸附自浓溶液中的吸附可得吸附等温线（U型、S型、直线型）自浓溶液中的吸附2）、单个吸附等温线 复合等温线是溶液中各组分吸附等温线的综合结果。由于一个方程中有n1s 和n2s 两个变量，因此，无法同时从复合等温线求得n1s 和n2s 。 a、从混合蒸汽中吸附自浓溶液中的吸附2）、单个吸附等温线自浓溶液中的吸附 b、从纯蒸气吸附 仍设从液相中的吸附和从气相中的吸附相同，而且都是单分子层吸附，但吸附层成分与溶液中不同。 当1g吸附剂自由1和2组成的混合溶液中吸附时，应有下述关系：若以 表示1g吸附剂在组分1和2的纯饱和蒸汽中吸

22、附的单层饱和吸附量。即 自浓溶液中的吸附 b、从纯蒸气吸附自浓溶液中的吸附自浓溶液中的吸附3.自稀溶液中的吸附 在稀溶液中，可用兰格缪尔或弗仑德里胥吸附等温式以描述吸附量随平衡浓度变化。假设溶液中溶质和溶剂分子吸附在固体表面上占有同样大的面积，吸附可看作是下面过程的平衡：被吸附的溶质液相中的溶剂= 被吸附的溶剂液相中的溶质若以 1 表示溶剂，2 表示溶质， l表示液相，s 表示表面相，上面的平衡可写作 3.自稀溶液中的吸附 在稀溶液中，可用兰格缪尔或弗仑德里胥自稀溶液中的吸附 平衡常数为 a1l、a2l 是溶剂和溶质在液相中的活度，x1s、x2s 是溶剂和溶质在表面相的摩尔分数。对于稀溶液 a

23、1l 可近似视为常数，令 代入得 自稀溶液中的吸附 自稀溶液中的吸附因为 x1sx2s1 所以 在稀溶液中 a2lc2l，即用溶质的浓度代替活度。若表面的吸附位数为 nsmolg-1，则溶质的表面覆盖分数为 n2s/ns，溶剂的表面覆盖分数为 1n1s/ns，n1s 和n2s 分别为溶剂和溶质吸附量，且有 nsn1sn2s。由于 x2sn2s/ns ，故可写作 自稀溶液中的吸附因为 x1sx2s1 所以 自稀溶液中的吸附式即为兰格缪尔（Langmuir）等温式。其直线式形式为 对于不均匀表面，b 不是常数，而是随覆盖分数而变，这时，可用弗伦德里胥公式（Freundlich） 或其中 K 和 n

24、 为常数，n1。自稀溶液中的吸附式即为兰格缪尔（Langmuir）等温式。其自稀溶液中的吸附图为脂肪酸的吸附等温线。其中(a)为活性炭自水溶液中的吸附，而（b）为硅胶自苯溶液中的吸附。脂肪酸（RCOOH）一端具有憎水基，另一端具有亲水基。在水溶液中非极性的吸附剂活性炭选择吸附憎水基，故吸附量顺序为丁酸 丙酸 乙酸，而在苯溶液中极性的吸附剂硅胶选择吸附亲水基，吸附量顺序为乙酸 丙酸 丁酸。 自稀溶液中的吸附图为脂肪酸的吸附等温线。其中(a)为活性炭自自稀溶液中的吸附右图为活性炭自乙醇溶液中吸附苯的吸附等温线，在稀溶液中对苯而言表现为正吸附，而在浓溶液中则为负吸附。固体自溶液中吸附涉及吸附剂、溶质

25、和浓剂之间的相互作用，关系较为复杂。原则上说，降低固液界面自由能愈多的组分易被吸附。具体地说，可总结出如下数条定性规律：1）极性的吸附剂易于吸附极性的溶质而非极性的吸附剂易于吸附非极性的溶质。2）溶解度愈小的溶质愈易被吸附。一溶质在溶剂中的溶解度愈小，说明其稳定性愈低，自由能愈大，故脱离本相进入表面相的倾向就愈大。自稀溶液中的吸附右图为活性炭自乙醇溶液中吸附苯的吸附等温线，自稀溶液中的吸附 例如，脂肪酸的碳链愈长，在水中的溶解度愈小，愈易被活性炭所吸附。相反地，在四氯化碳中，脂肪酸的溶解度随碳链的增长而增大，它们被活性炭吸附的规律和在水中恰好相反。（3）吸附剂的影响 吸附剂的化学组成及其表面性

26、质对吸附作用有很大影响。例如，炭自水中可吸附有机物，而硅胶自水中对低分子有机物几乎不吸附，这是因为两种吸附剂的性质有极大的不同。对同一类吸附剂，当其比表面、孔结构、后处理条件不同时，吸附能力也可有很大差别。自稀溶液中的吸附 例如，脂肪酸的碳链愈长，在水中的溶解度愈自稀溶液中的吸附（4）、无机盐的影响 当有强电解质存在时可使吸附量发生变化，一般规律是：无机盐的存在可使有机物水溶液中溶质的吸附量增加。这是因为无机盐强烈的水合作用减少水的有效浓度，因此有机物的溶解度减少。另一种说法是无机盐与水的相互作用减少了有机物与水形成氢键的机会，从而降低其溶解度。 若有机物含有分子内氢键，则其溶解度与无机盐存在

27、与否关系不大，以此可判断有机物的结构。自稀溶液中的吸附（4）、无机盐的影响自稀溶液中的吸附（5）温度对吸附量的影响吸附过程多数是放热的,故吸附量常随温度升高而下降。但温度对溶解度也有影响，一般情况下温度升高溶解度增大，因此，温度与溶解度对吸附的影响一般来说是一致的，即温度升高，吸附量降低。对于溶解度随温度增高而降低的场合（如具有低会溶点的体系），有时可能产生吸附量随温度增高而增加的情况。自稀溶液中的吸附（5）温度对吸附量的影响4.自电解质溶液中的吸附（1）、离子吸附与电双层 1） 离子吸附的原因 a、 体相中和固液界面上某组分的化学势不同，从而发生离子的迁移和吸附； b、 固体表面的可离解基团

28、由于介质pH的变化而产生不同程度的离解而使表面带电。（2）、双电层形成由于固体表面带有电荷，因此溶液中的反离子必将靠近表面而形成双电层。4.自电解质溶液中的吸附（1）、离子吸附与电双层自电解质溶液中的吸附关于固体溶液界面电双层产生的原因，最早提出见解的是赫姆霍茨(Helmholtz)。他认为，当将金属片插入水或金属盐溶液中时，金属表面晶格上的离子，受到极性水分子的吸引，有脱离金属表面进入溶液形成水合离子的趋势，这时，金属表面由于电子过剩而带负电而溶液相带正电。另一方面，溶液中的金属离子亦有由溶液相进入金属相而使电极表面带正电的趋势。金属离子的这种相间转移趋势取决于金属离子在两相中的电化学势的相

29、对大小，即金属离子总是从电化学势较高的相转入电化学势较低的相中。自电解质溶液中的吸附关于固体溶液界面电双层产生的原因，最早双电层模型 最后由于受相间电化学势差的制约及静电引力的作用而达平衡。赫姆霍茨将达平衡时电极溶液界面电荷分布比拟为一平行板电容器，如左图所示。 双电层模型 最后由于受相间电化学势差的制约及静电引力的 双电层模型虽然这一模型在数学上较易处理，但未免过于简化。实际上，由于热运动，溶液一侧的水合离子只有一部分是比较紧密地附着在电极表面上，另一部分，则类似德拜-休克尔离子氛模型，扩散地分布到本体溶液中。故此，现在的看法是形成扩散双电层，其中较紧密地固定在固体表面上的部分称为紧密层，另

30、外部分称为扩散层。这种“扩散双电层”的概念最早由查普曼(chapman)提出，而在此以后逐步完善。具体图象上图中所示。双电层模型虽然这一模型在数学上较易处理，但未免过于简化。实际双电层模型继查普曼之后，1924年，斯特恩(O.Stern)将赫姆霍茨模型和查普曼模型结合起来，他考虑到一部分水化正离子是以紧密吸附的形式，聚集在赫姆霍茨平面上；而其余则形成扩散双电层。此模型与赫姆霍茨模型和查普曼模型的一个主要区别在于它把吸附在固体表面上的离子看成是固定在固体表面的一部分而不是流动的。同时，它考虑到离子特别是水合离子占有一定体积而不是点电荷。1947 年，格拉哈姆(D:C Grahame)又作了进一步

31、改进。他认为离子在固体表面上还可能存在化学吸附，被吸附后溶剂化去除，因而在电极表面上有两个赫姆霍茨平面（见上图中）。双电层模型继查普曼之后，1924年，斯特恩(O.Stern双电层模型图上画出被化学吸附的去水化负离子，它的中心连线形成的平面称为内赫姆霍茨平面，以 IHP 表示。而由于静电作用吸附在表面上的水化正离子的中心连线形成的平面称为外赫姆霍茨平面，以 OHP 表示。在此以内至电极表面称为紧密层，在此以外延伸至本体溶液，称为扩散层，扩散双电层即由紧密层和扩散层共同构成。其电势分布如上图右所示。其中 为热力学电势，(Zeta) 称为扩散层电势，(-) 为紧密层电势。双电层模型图上画出被化学吸

32、附的去水化负离子，它的中心连线形成双电层模型 双电层与 电势 (1)胶团结构 因为胶粒的大小介于 1100nm 之间，故每一胶粒必然是由许多分子或原子聚集而成的。我们往往将组成胶粒核心部分的固态微粒称为胶核。例如用稀 AgNO3 溶液和 KI 溶液制备 AgI 溶胶时，由反应生成的 AgI 微粒首先形成胶核。胶核常具有晶体结构，它很容易从溶液中选择性地吸附某种组成与之相似的离子而使胶核带电，因此，胶核实际上应包括固体微粒表层的带电离子。双电层模型 双电层与 电势 双电层模型胶核表层荷电后，留在溶液中的反离子（即与被胶核吸附的离子带相反电荷的离子）由于离子静电作用必围绕于胶核周围，但离子本身的热

33、运动又使一部分反离子扩散到较远的介质中去。可见，一些紧紧地吸引于胶核近旁的反离子与被吸附于胶核表层的离子组成紧密层，而其余的反离子则组成扩散层。胶核与紧密层组成胶粒(Colloidal particle)，而胶粒与扩散层中的反离子组成胶团(micelle)。胶团分散于液体介质中便是通常所说的溶胶。双电层模型胶核表层荷电后，留在溶液中的反离子（即与被胶核吸附双电层模型 用 AgNO3 稀溶液和 KI 溶液制备 AgI 溶胶时，其胶团结构式可以表示为： 双电层模型 用 AgNO3 稀溶液和 KI 溶液制备 Ag双电层模型 以下介绍滑动面和 电势。 滑动面是当固液两相发生相对移动时呈现在固液交界处的

34、一个高低不平的曲面，它位于紧密层之外，扩散层之中且距固体表面的距离约为分子直径大小处。滑动面与溶液本体之间的电势差称为 电势。有时也称为电动电势，这是因为只有当固液两相发生相对移动时才有 电势，可见， 电势是滑动面存在的结果，而滑动面是 电势产生的基础。双电层模型 以下介绍滑动面和 电势。双电层模型 当电解质的浓度增加时，介质中反离子的浓度加大，将压缩扩散层使其变薄，把更多的反离子挤进滑动面以内，使 电势在数值上变小，如下图所示。当电解质的浓度足够大时，可使 电势为零。此时相应的状态，称为等电态。处于等电态的粒子是不带电的，电泳，电渗的速度也必然为零。此时，溶胶非常容易聚沉。 电势可自电泳，电

35、渗等实验中求得。 双电层模型 当电解质的浓度增加时，介质中反离子的浓度加大，双电层模型 另外，处于扩散层中的离子可被加入溶液中的同性离子取代。如果原来半径小的离子被半径大的离子所交换，则由于后者能较强地吸附在表面，从而导致双电层变薄和电势下降。 当高价离子交换低价离子时，不仅能降低电势，而且有可能改变表面带电的符号。这是由于高价反离子具有特别强的吸附能力，在表面上可能超量吸附。双电层模型 另外，处于扩散层中的离子可被加入溶液中的双电层模型电解质离子在固液界面上的吸附 在一定条件下，电解质可以分子状态在固液界面上吸附，但大多数情况是以离子形式被吸附，电解质的吸附主要有两种形式。（1）Stern层

36、吸附静电吸附 可用Langmuir吸附等温式描述 双电层模型电解质离子在固液界面上的吸附离子交换d为紧密层电势，为吸附势能，可见，决定吸附能力大小的除静电作用外，还有非静电作用，也有离子在带电符号相同的固体表面上吸附的例子，此时吸附主要是非电性力起作用，如范得华引力（2）离子交换 M1 + RM2 M2+RM1 交换离子 固体 离子交换剂 交换吸附的平衡常数K的大小反映了离子交换过程的趋势，有时也用G的值来表示交换能力大小。离子交换剂的基本特性称为交换容量或交换能力，通常用mmol/g表示 离子交换d为紧密层电势，为吸附势能，可见，决定离子交换 离子交换已在分离（如含磺酸基的交联聚苯乙烯树脂可

37、分离所有的稀士元素 ，含羟基和磺酸基的酚醛树脂可分离蛋白质水解产生的20多种氨基酸，燃料电池的隔膜如全氟磺酸膜 交换）。等方面得到应用。（3）选择性吸附a、选择吸附与固体类似的溶质（晶体扩充）b、选择易在固体表面生成难溶化含物的离子。如当KI过量 吸附I-，当 AgNO3过量，吸附Ag+ 。 离子交换 离子交换已在分离（如含磺酸基的交联聚苯乙烯树5.自大分子溶液中的吸附 大分子化合物在固液界面的吸附在分散体系的稳定和聚凝作用中有广泛的应用。 特点：大分子在固液界面上可有多种构型，故吸附平衡慢。 分子量大，形状可变，可发生多点吸附，且脱附慢。 （1）、吸附等温式为大分子化合物的链节数，C为平衡浓

38、度，为覆盖度 （ 2）、影响吸附的因素 1）吸附速度 由于大分子分子量大，扩散慢，且吸附时常伴随着分子构型的变化，故其吸附速度慢，这就给讨论大分子吸附带来困难。5.自大分子溶液中的吸附 大分子化合物在固液界面的吸附在分自大分子溶液中的吸附2）分子量的影响 对孔性固体， 分子量增加，吸附量减少。对大孔或非孔固体 =1只有1个吸附点 =0表示大分子完全平躺。 s=KM， s=KM， s与M成正比； 当=0，s与M无关，s=K。3）溶剂的影响 在良溶剂中，大分子较伸展，吸附量减少。 若溶剂产生竞争吸附，吸附量减少。自大分子溶液中的吸附2）分子量的影响自大分子溶液中的吸附4）温度的影响 存在着温度升高使吸附量下降和温度升高使吸附量升高两种情况。第二种情况 可认为吸附是吸热过程Ho，但G0，故S必大于零，这可认为大分子的吸附顶替了固体表面上的溶剂分子（第一种情况 可认为是焓控制）。 5）吸附剂性质的影响 主要是表面的化学性质、比表面和孔性的影响。 如弱氧化的炭黑比强氧化的炭黑可易吸附非极性大分子，当表面化学性质相同时，表面积增加，吸附量增加。 同样的孔径，低分子量大分子易被吸附，而高分子量大分子则较难。 自大分子溶液中的吸附4）温度的影响6 . 表面活性剂在固液界面上的吸附（1）