第4章液液界面综述.ppt

第4章 液液界面; 液液界面是由两种不互溶或部分互溶液体相互接触而形成的界面，如原油破乳、沥青乳化、农药乳液、食品、化妆品、电影胶片的制备等均涉及液液界面的问题。 液液界面的形成有三种方式：黏附、铺展和分散。 ;4.1 液液界面张力及其测定; 产生界面张力的原因是分子间的作用力以及构成界面的两相物质的性质不同而引起的，界面张力反映了界面上分子受到两相分子作用力之差。 界面张力一般随着温度升高而下降。;4.2 黏附功与内聚功; 若A、B和AB界面积均为单位面积，则黏附过程表面吉布斯函数的变化为： 令 则 式中： 分别为A和B的表面张力； 为A和B的液液界面张力； 称为黏附功，即黏附过程表面吉布斯函数的减小值。 当 时，黏附过程可以自发进行。通常液液界面张力小于两液体的表面张力之和，故黏附过程可以自发进行。;内聚： 若为同一种液体间的黏附，称为内聚。 该过程中，液体的表面消失，表面吉布斯函数变化为： 为液体A的内聚功; 从表中数据可以看出，除烷烃类外，其他的WAA值比WAB值小的多，且不同类型有机液体的WAA相差不大。; 极性液体有机物分子在表面上是定向排列的，但因为热运动，不是很整齐。非极性有机物与水的黏附功较小，极性有机物与水的黏附功较大，说明非极性物与水的相互作用力小，而极性有机物与水的作用力强。说明极性有机物分子在与水的界面上是定向排列的，极性基向着水，非极性基向着有机物。;4.3 铺 展; ②不铺展，在水面上呈“透镜”状态。 ③ 铺展成单分子膜，多余的油呈“透镜”状态，并且单分子膜与“透镜”保持平衡。;铺展：该过程是一种液体（B）在另一种液体（A）上 的展开，使A的气液界面由A与B的液液界面所 取代，同时形成液体B的气液界面的过程。 铺展过程形成了单位界面积，铺展过程中的吉布斯自由能变化为 令 S称为铺展系数，若S0，则体系的铺展过程能自发进行。;※一般来说表面张力低的液体易于在高表面张力的液体上展开；而高表面张力的液体一般不能在低表面张力液体上展开。如，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。; 若以A表示水相，以B表示油相，铺展系数S可写为： 令 WAB为油水的黏附功；WAA 为油的内聚功。 当油水的黏附力比油的内聚力还强时，油就会在水表面铺展开。; 有些液体如苯，滴到水面上，迅速展开，而后又自动收缩成液滴漂在水面，这是因为表4-3中的铺展系数是两种纯液体刚接触时的铺展系数，当两种液体接触后，彼此会溶解且达到饱和，使它们的表面张力发生变化。;※铺展的规律;研究铺展现象的现实意义：;4.4 界面张力的近代理论;4.4.2 Good-Girifalco公式; 将A分子由液相A迁入AB界面形成单位界面时所需功为： 同理，B分子从液体B迁入界面时所需功为： 形成单位AB液液界面的总功为WA＋WB，界面张力：;4.4.3 Fowkes理论;吴氏倒数平均法;界面张力的酸碱理论;界面张力的酸碱理论;界面张力的酸碱理论;4.5 表面活性剂的界面张力;SAa降低界面张力的能力和效率;※与第3章相似：界面张力曲线的转折点，仍然是表面活性剂溶液中开始大量形成胶团的结果。转折点的浓度也是表面活性剂的临界胶团浓度;※第二液相的存在对cmc值的影响:;※第二液相的存在对cmc值的影响:;4.5.2 混合表面活性剂溶液的界面张力;1）碳碳正、负离子SAa混合体系大大降低界面张力;表面活性剂的复配，可以改变水与油之间的铺展系数，具有重要的实用价值。例如，将普通的表面活性剂与碳氟表面活性剂复配，可用作扑灭油类火灾的“轻水”灭火剂，原理是改变了水在油上的铺展系数，复配后的表面活性剂水溶液在油上能自动铺展，形成水膜，将油与空气隔绝，达到灭火的目的。;4.5.2 超低界面张力; 一般界面张力（ ）值在10-1~10-3mN·m-1时称为低界面张力，在10-3mN·m-1以下的称为超低界面张力。目前最低的界面张力可达10-6mN·m-1。 低界面张力的测定常用躺滴法。超低界面张力的测定用旋滴法。旋滴法可测小于10-2mN·m-1的界面张力，是一种简便的方法。 ; 如图所示，在样品管中装入高密度液体B，再加入少量低密度液体A，将其置于旋滴仪中使其旋转。在离心力、重力及界面张力作用下，低密度液体在高密度液体中形成圆柱形液滴。设圆柱形长为 ， 半径为 ，则界面张力 为 为两液体的密度差。; 超低界面张力体系的