ch10.5物理化学溶液表面.ppt

§10.5 溶液表面 溶液的表面吸附现象 吉布斯吸附等温公式 表面活性物质 P492 一. 溶液的表面吸附现象 　　1、溶液的表面吸附：溶质在溶液表面层（或表面相）中的浓度与在溶液本体（或体相）中浓度不同的现象。 2、为什么会发生溶液的表面吸附呢？ 　　对于溶液来说，其表面张力与表面层的组成密切相关，因此还可以通过自动调节溶质在表面层中的浓度来改变其表面张力γl ，从而促使表面吉布斯函数降低。 　　3、几种不同的溶液的表面吸附 　　实验表明，在同一种溶剂中加入不同的溶质，其表面张力随浓度的变化情况不同，因而表面层的吸附情况有所不同。我们以水为溶剂进行讨论。 加入物质 Ⅰ Ⅱ Ⅲ 无机盐、碱、酸 低级醇、酸、酮、酯等有机物 表面活性物质 （表面活性剂） 实验表明 c↗ γ↗ Gs↗ 或 dγ/dc0 c↗γ↘ Gs ↘ 或 dγ/dc0 c↗γ↘↘Gs↘↘ 或 dγ/dc0 表面层 变化趋势 为使表面吉布斯函数降低，溶质会自动离开溶液表面进入溶液内部 为使表面吉布斯函数降低，溶质会自动富集在溶液表面层 为使表面吉布斯函数降低，溶质会大量聚集在溶液表面层 吸附达 平衡时* c表c体 c表c体 c表c体 吸附现象 负吸附** 正吸附*** 正吸附 表面张力与浓度关系示意图 　　我们用图来表示在水中加入不同类型的溶质时，溶质的浓度对表面张力的影响： 　　表面惰性物质：加入该种物质使溶液表面张力升高，称其为表面惰性物质，第Ⅰ类物质。 　　表面活性物质：凡是能使溶液表面张力降低的物质，皆称为表面活性物质，第Ⅱ、Ⅲ类。但人们习惯上只把那些溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质称为表面活性物质或表面活性剂，第Ⅲ类 二. 吉布斯吸附等温公式(p493) 　　对溶液的表面吸附，吉布斯用热力学的方法推导出在一定温度下溶液的表面吸附量 Γ 、溶液的浓度、表面张力的变化率三者之间的关系式： 吉布斯吸附等温式 表面活性剂：溶入少量就能显著降低溶液表面张力的物质 　　(1) 定温下，若在溶剂中加入的溶质，使溶液的表面张力减小，即 dγ/dc0，则 Γ0，发生的是正吸附； 　　(2) 若加入溶质 dγ/dc=0，Γ=0无吸附作用。 (3) 根据吉布斯吸附公式，通过实验可测定溶液的表面吸附量 　　 1）先测定溶质在不同浓度时溶液的表面张力, 作 γ-c 曲线 　　2）图解微分，求各点切线斜率，即为各浓度下的 dγ/dc，得一组 dγ/dc-c 数据 　3）代入吉布斯吸附公式, 得一组 Γ-c 数据，作曲线 Γ-c，从曲线上即可求得不同浓度下溶液的表面吸附量Γ Γ 　　 　　各类表面活性剂的分子结构有一个共同结构： 　　分子结构的不对称性，一端为亲水性的离子或极性基团，另一端为亲油性的 (憎水性) 的非极性部分 (碳氢链或碳环)，可用符号表示为 2. 表面活性剂的基本性质与在水溶液中的聚集状态 ⑴ 表面活性剂的基本性质 加入少量即能显著降低溶液的表面张力。 ⑵ 表面活性剂在溶液表面形成定向排列的吸附层 三.表面活性物质p497 1.表面活性物质的结构p497 　　在水溶液中，表面活性物质通常以两种形式出现。一种形式是溶液表面形成定向排列的吸附层，另一种方式是在溶液内部疏水基团相互靠拢分散在水中形成胶束。 　　⑶ 表面活性剂在溶液内部的胶束及临界胶束浓度CMC 　 γ 　　因此在 γ-c 曲线上，转折点的地方既是表面层吸附达饱和的浓度，又是溶液内部形成一定形状胶束的浓度。我们把此浓度称为临界胶束浓度。 (a)稀溶液 (b)开始形成胶束的溶液 (c)大于临界胶束浓度的溶液 表面活性物质的分子在溶液本体及表面层中的分布 小型胶束 球型胶束 3. 表面活性剂的 HLB值及其实际应用 　　表面活性剂种类繁多，应用广泛，那么对于指定的使用场合，使用体系，如何选择最合适的催化剂？还缺乏一定的理论指导。后来有人提出了的HLB概念。 　　表面活性剂的HLB值——亲水亲油平衡值 (Hydrophile-lipophile balance) 其数值的大小可表征表面活性物质亲水性或亲油性的大小。 　　以石蜡 HLB=0，SDS HLB=40 为标准，测得了各种活性物质的HLB值。各种物质的HLB值已列表备查。人们可根据各表面活性物质的HLB值大小，大致知道它们的用途。P500有表。