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College of Materials Science and Engineering, BJUT 物理吸附与化学吸附的区别 物理吸附 吸附热 近于液化热 （ 1 ～10 KJ·MOL -1 ） 范德华力 弱 单分子层或多分子层 无 快 化学吸附 近于反应热 （ 40 KJ·MOL -1 ） 化学键力 强 仅单分子层 有 慢 吸附力 吸附层 吸附选择性 吸附速率 吸附活化能 吸附温度 吸附层结构 不需 低温 基本同吸附质分子结构 32 需要、且很高 较高温度 形成新的化合态 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 固体表面对液体分子同样有吸附作用。但这种吸附与对气体的吸 附又有不同，主要表现为： ? 包括对电解质吸附和非电解质吸附： 电解质吸附 ---- 固体表面带电或双电层中的组分发生 变化，也可能是 溶液中的某些离子被吸附到固体表面，而固体表面的离子则进入溶液 之中，产生离子交换作用。 非电解质吸附 -- 表现为单分子层吸附 ，吸附层以外就是本体相溶液。 ? 溶液有溶质和溶剂，都可能被固体吸附，但被吸附的程度不同。 正吸附 ：吸附层内溶质的浓度比本体相大。 负吸附 ：吸附层内溶质的浓度比本体相小。 33 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 影响固体对液体吸附力的因素： ? 固体表面的粗糙度 ? 固体表面的污染程度 ? 液体表面的表面张力 I ? ? S ? ? L ? ? SL 34 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 I ? ? S ? ? L ? ? SL ? S ? ? SL ? ? L cos ? I ? ? L ( 1 ? cos ? ) 不同表面处理时钢和环氧树脂接触角与相对粘结强度 洗净剂 甲苯 庚烷 丁酮 三氯乙烯 醋酸乙烯 35 三氯甲烷 接触角（ ° ） 59 51 47 42 43 34 粘结强度 93 93 94 100 100 113 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 热力学定义： 固体与液体接触后能使体系的吉布斯自由能降低，称为润湿。 机械润滑、注水采油、油漆涂布、金属焊接、搪瓷坯釉、陶瓷 / 金属的 封接等工艺和理论都与润湿过程有关。 附着润湿 铺展润湿 浸渍润湿 36 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 附着润湿：液体和固体接触，变液 / 气和固 / 气为固 / 液界面 设定液 / 固，气 / 固，气 / 液的比表面吉布斯自由能分别为 ? LV 、 ? SV 、 ? SL ， 则过程吉布斯自由能变化： ? G 1 ? ? SL ? ( ? LV ? ? SV ) 逆过程： ? G 2 ? ? LV ? ? SV ? ? SL 相当于外界所做的功 W ： W 称为附着功或粘附功。 W ? ? LV ? ? SV ? ? SL 此值越大固液界面结合越牢， 即附着润湿越强。 附着功示意图 37 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 浸渍润湿：固体插入液体中，固 / 液替代固 / 气界面 ? G ? ? SL ? ? SV ? ? ? LV cos ? ? ? SV 若 SL ，则 θ 90 ° ，浸渍润湿过程自发进行。 若 ? SV ? SL ，则 θ 90 ° ，固体浸于液体必须做功。 38 College of Materials Science and Engineering, BJUT 2.3.2 固体对液体的吸附与润湿 铺展润湿：液滴落在固体表面的过程 忽略液体重力和粘度影响，则铺展是由固 / 气 (SV) 、固 / 液 ( SL ) 和液 / 气 ( LV ) 三个界 面张力所决定 ? SV ? ? SL ? ? LV cos ? F ? ? LV cos ? ? ? SV ? ? SL 式中 θ 是润湿角； F 称润湿张力。 θ 90 ° 不润湿； θ 90 ° 润湿； θ = 0 ° 完全润湿。 39 三种铺展润湿 铺展是润湿的最高标准，能铺展则必能附着和浸渍。 College of Materials Science and Engineering, BJ