天津大学胶体与表面化学第四章界面现象和吸附课件

1、Liu:interacialphenomenonandadsorption，第四章界面现象和吸附，第一节表面(界面)张力，第二节弯曲界面的现象，第三节润湿和扩展，第四节固体表面的吸附作用，第五节吸附等温方程式，第六节固气界面吸附的影响因素第八节固液界面吸附1、学习交流PPT，因为第一节表面(界面)张力surface tension，即1、液体的表面张力、表面功和表面Gibbs函数。 根据物化，例如把铁丝做框，液体表面会收缩单位长度的力，成为单位N . m-1。 学习、2、交流PPT，另一个角度分析：膜面积增加dAs时抵抗力f向右移动dx，环境给系统带来的表面功(非体积功)为：3、学习交流PPP

2、T，在一定t、p时可逆非体积功等于系统的Gibbs函数：单位表面积学习4，交流PPT，5，交流PPT，2，热力学公式：(首先考虑系统内有一个相界面)，6，交流PPT，7，交流PPPT，3，影响表面张力的因素(强度性质)，(Antonoff规则34.4 )，1，2分别是两个饱和液体的表面张力(例如苯层28.8、水层63.2 )。 不是液体(苯28.4 )与自己含有蒸汽的空气接触时的测定值。 8、交流PPT，9、交流PPPT，第二节弯曲界面现象phenomena at curved interface，1、弯曲液面附加压力加(Laplace )方程，10、交流PPPT，11、交流PPPT，2、学习

3、毛细管的上升和下降，液柱的静压另外，学习毛细管半径、12、交流PPT、3、液体的表面张力的测定方法：(1)毛细管上升法(capillary rise )液体沿毛细管上升的力和液体的重力的平衡。 13、学习交流PPT，(2)环法(Ring ) :因此：实际上，提起的液柱不是圆柱，而是修正因子“f”，取得：14、学习交流PPT，半径r的凹面面对小气泡的加压力：由Laplace方程式得到：(3)最大压力气体气泡半径等于毛细管半径时：15，学习交流PPT 4，微小液滴的饱和蒸气压-开尔文(Kelvin )式，平面液体为半径r的小液滴：小液滴凹面的压力，平面液体的压力：p，p，16，学习交流PPT，变化

4、1mol液体为小液滴的话，则Gibbs函数17、学习交流PPT、Pr和Po分别是小液滴和平面液体的饱和蒸气压、18、学习交流PPT、Kelvin式、例分析：19、学习交流PPT、第三节润湿和扩展(wetting and spreading )、20、学习交流PPT、接触角的两个例子： 其逆过程所需的工作是润湿功： 24，交流PPT，25，交流PPT，第4节固体表面的吸附作用Adsorption on the surface of solid，一是物理吸附和化学吸附，根据吸附质和吸附剂之间力的本质差异，将吸附分为物理吸附和化学吸附物理吸附时，两者的分子间通过范德瓦尔斯引力相互作用的化学吸附，两者

5、的分子间电子转移的一部分或全部通过化学键结合。 学习26、交流PPT、27、交流PPT、2、电位和吸附量的变化、28、交流PPT、Morse、Lennard-Jones、29、交流PPT、30、交流PPT、4、吸附热的测定方法，(1)从吸附等量线计算吸附热31学习交流PPT、32，学习交流PPT，(2)学习气相色谱法，33，交流PPPT，学习： A S A - S，平衡CgA CsA，34，交流PPT，35，学习交流PPPT，以ln tR 1/T，根据直线的斜率来吸附热36、交流PPT、二、吸附曲线： 37、交流PPPT、吸附等量线(adsorption isochore )、38、交流PPP

6、T、1、吸附等温线的类型(Type of adsorption isotherm )，(1)Langmuir型： C2H5Cl/C 、39、交流PPT、40、交流PPPT、(3)第三型等温线比较少见。 低压下为凹型，A-B作用弱，显示高压下的多层吸附变化为凝聚。 例如，学习了Br2/SiO2(gel )、41、交流PPT，(4)第4型等温线在低压下凸，吸附质和吸附剂有很强的相互作用，b点达到饱和吸附。 随着p的增大，多层吸附逐渐产生毛细管凝结。 p变大，液体变满，a点变得平静。 学习了、R.T苯/Fe3O4(gel )、42、交流PPT，(5)第五型等温线也凹陷.型、100 0C H2O(g)

7、/C、型、IV型、P/P0，注： 5种吸附等温线是5种不同吸附剂的表面性质、孔分布和吸附质与吸附剂的相互作用的43、交流PPT、三、吸附量测定、44、交流PPPT、PA为大气压、45、交流PPPT、第五节吸附等温方程式(adsorption isotherms )、一、Langmuir吸附等温式、假设： (1)单分子层吸附(仅在与固体表面的空孔碰撞的情况下S1位置占据的话。 空穴： S0=S-S1，指令=S1/S为复盖度，相当于=1，单层复盖。 (2)分子间没有力(吸附和解吸不受气体分子的影响)。 (3)固体吸附剂表面均匀，各吸附位置的能量相同(吸附热、吸附和解吸活化能与霸盖度()无关)。 (

8、4)动态平衡。 学习交流PPT，1，单分子吸附：47，学习交流PPT，48，学习交流PPT，注： (1)温度影响：吸热： q 0，t增加，b增加； 散热：因为是q 1，所以V=Vm与PA无关。 单分子层达到饱和。49、交流PPT、50、交流PPPT、注： Langmuir式的应用，(1)温度一定、低压下、VP (直线关系)实际上不是直线关系。 因为q (吸附热)随着增加而下降，所以b不是常数。 (2)除了单层吸附之外，在细孔材料吸附(11.5nm )上也呈现Langmuir等温线，但不是单分子层吸附。 (3)大多数物理吸附为多层，压力大时不遵守Langmuir式。 为了学习51，交流PPT，2

9、，混合吸附等温式，学习吸附速度：52，交流PPT，解吸速度：达到了平衡：53，学习交流PPPT，同样：联立求解：54，学习交流PPPT，如果多个分子同时吸附：注：如果气体有弱吸附学习55、交流PPT、3、解离吸附： 56、交流PPPT，低压下：=b1/2p1/2，因此p1/2判断为解离吸附。 因此：57，交流PPT，58，交流PPT，在大范围内，59，交流PPT，在大范围内，60，交流PPT，注：吸附热q=qm-ln，(qm，常数)。61、交流PPT、三、詹姆金吸附等温式、62、交流PPT、63、交流PPT、64、交流PPT、三、多分子层吸附BET等温式、蓝牙、Emmett、Teller是La

10、ngmuir单分子层吸附BET吸附理论假设： (1)吸附质和吸附剂之间、吸附质分子之间有van der waals力。 (2)固体表面均匀。 学习65、交流PPT，(3)气体吸附在so上的速度与从S1层上装卸的速度相等。 如右图所示。 66、学习交流PPT、67、学习交流PPT、6节学习固气界面吸附的影响因素、68、学习交流PPT、7节学习固体表面组成和结构、69、学习交流PPT、8节固体溶液界面吸附、吸附量的测定：吸附量、吸附后溶液浓度、吸附剂、吸附溶质mol量、外观1、同系物的吸附Traube规则(即，每增加一个-CH2-，则(0-)/C增加约3倍)。吸附能力大，即在固液界面经常降低表面能

11、。 溶液本体浓度，71，交流PPT，2，溶质溶解度对吸附量的影响：溶质在溶剂中的溶解度越小，溶质越容易吸附。 3、界面张力下降，吸附增大。 (溶解度增大吸附增大)(李培森)例：苯基甲苯溴苯/硅胶(吸附顺序)的水中溶解度(g/1000 g ) 1:80 (25oc )0. 627 (30oc )0. 446 (30oc )与水相的界面张力： (34.636.137.94138.82，72，交流PPPT，二，混合物吸附(溶液中的溶质同时吸附两种以上)，Langmuir式：73，交流PPPT，混合吸附：Langmuir式，任意两种吸附量之比：74，交流PPPT 当溶液中存在强吸附溶质时(浓度相当大)

12、，其他微量溶质的吸附等温线为直线。 75、学习交流PPT、76、学习交流PPT、三、表面活性剂在界面上的吸附、1、Gibbs吸附式：(表面过剩量)、n i、77、学习交流PPT、物理化学：恒t、p二元系：表面相：78、学习交流PPT、各成分的化学位点u1、u2一定、79、学习交流PPT，两侧为a :所以： 80，学习交流PPT，相变：通式： Gibbs吸附等温式，81，学习交流PPPT，(2)溶质如果能增加溶剂，即0 (负吸附)，2，Gibbs式的物理意义和注意事项：(1)溶质(2)非离子表面活性剂可以直接应用。 (3)离子性表面活性剂，(4)单吸附层和多吸附层都可以使用。 (5)单元：83、交流PPT、84、交流P