大学物理化学经典课件6-6-界面现象

1、第六章 界面现象,界 面 现 象,雨后的荷叶 (lotus flower after rain),.5.4.2 Gibbs吸附等温式,.5.4.3 表面活性剂及其作用,溶液的表面张力与浓度的关系,表面活性剂：,凡能使液体表面张力显著降低的物质称为该液体的表面活性物质或表面活性剂。 表面非活性剂： 凡能使液体表面张力升高或略为降低的物质称为该液体的表面非活性物质或表面非活性剂。,表面活性剂的特征,I. 其都比水小很多，溶于水后能使水的大大降低； II. 具有不对称结构-均为两极分子RX：由疏（憎）水（亲油、亲气）的非极性基R和亲水的极性基X所组成。,表面活性剂具有双亲性结构,亲水基有：COOH，

2、OH，NH2 憎水基有：C-H链，CnH2n+1 ,故表面活性剂具有双亲性（一极亲水，一极亲油（气）,III. 表面活性剂分子要在水气或水油（不溶于水的液体）界面上形成“定向排列”； IV. 存在临界胶束浓度CMC； 表面活性剂能在水中溶解，其浓度大过某一数值（CMC）时，能在水中形成很大的缔合体-胶束。这一形成胶束的最低浓度称为“临界胶束浓度”。超过此浓度后不再下降。 CMC常表现为一个窄的浓度范围，如离子型表面活性剂的CMC一般约在10-210-3之间。,胶束,分散在水中的表面活性剂分子以其非极性部位自相结合，形成憎水基向里、亲水基朝外的多分子聚集体，称为缔合胶体或胶束，呈近似球状、层状或

3、棒状。,CMC,表面活性物质的分子在溶液本体及表面层中的分布,表面活性剂的分类,表面活性剂的作用,I. 润湿作用,II. 起泡作用,起泡原理： 内因：表面张力降低易于生成气泡-可降低生成气泡的表面功；可消弱气泡集并的趋势；可使附加压力减小。 外因：表面活性剂在表面的“定向排列”可阻碍气泡集并，利于泡的稳定。,III. 增溶作用,加入表面活性剂（要求其浓度达到或超过“CMC”以形成胶束）能促使原来难溶于水的液体（如苯等非极性的C-H化合物）在另一液体（如水）中易于溶解的现象称为表面活性剂的增溶作用。 增溶原理：胶束的作用-根据“性质相近相溶原理”，非极性的溶质（如苯等非极性的C-H化合物）较易溶

4、于胶束内部的非极性的憎水基（ C-H化合物）集中的地方。,IV. 乳化作用,一种液体在另一种液体中分散的现象称为“乳化”。表面活性物质是主要的乳化剂。其乳化作用的原理与起泡原理类似：表面张力降低消弱液滴集并的趋势；“定向排列”形成的保护膜可阻止液滴集并。,V. 洗涤作用,好的洗涤剂必须： 要有好的润湿性，使污物与固体的粘附功变小而容易脱落； 要有起泡和增溶作用，将污物分散； 并能在洁净的固体表面形成保护膜，防止污物重新沉积。 这需要若干种表面活性剂协同作用。,表面活性剂的表面吸附及应用,LB膜,L-B膜的应用,分子组装技术 如:L-B膜有较好的介电性能，隧道穿越导电性能以及跳跃导电性能，发光性能等。L-B膜的这些独特的性能在电子元件及集成电路中有重要应用。 理论研究模型,例,解,解,本章小结,2.开尔文公式,1.表面吉布斯自由能和表面张力,3.新相生成