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1、13.13.1表面过剩和表面过剩和GibbsGibbs公式公式过剩量（吸附量）理想体系 实际体系 图3-1 表面区的示意图ni=ni-(CiV+CiV)(3-1)式中，ni为i组分的表面过剩量i组分的摩尔数与实际摩尔数差值为：第1页/共82页2单位面积上的过剩量或浓度为表面过剩：是过剩量；的单位与普通浓度不同；可以是正值，也可以是负值。(3-2)第2页/共82页3吸附公式对于可逆过程中一个多组分体系：dG=VdP-SdT+dA+idni (3-4)在恒温、恒压的条件下对上式积分得到：dG=dA+idni (3-5)根据热力学偏摩尔量集合公式，对表面相，Gibbs函数有：G=ini+A （3-6
2、）将上式全微分后，得：dG=Ad+nidi+dA+idni （3-7）比较式(3-5)和（3-7），可得 Ad+nidi0 （3-8）第3页/共82页4移相后则变为 -A dnidi （3-9）两边除以A，得 -didi （3-10）因i i0+RTlnai，微分后，diRTdlnai，代入式（3-10），得 -dRTidlnai (3-11)第4页/共82页5对于二组分体系，-dRT1dlna1+2dlna2 (3-11)采用Gibbs法把分界面的位置划在1=0出，-dRT2（1）dlna2 （3-12）第5页/共82页6公式意义u 0 正吸附-溶质在表面相的浓度大于体相内部浓度.u 0，即
3、溶质能增加溶剂的表面张力 u 0 负吸附-溶质在表面相的浓度小于体相内部浓度.第6页/共82页7例：25,一种乙醇水溶液的表面张力与浓度的关系=72-0.5C+0.2C2计算浓度为 0.5mol.L-1时乙醇溶液的表面吸附量？解：根据已知条件：-0.5+0.22C-0.5+0.220.5-0.3=6.010-12(mol.cm-2)第7页/共82页8公式的实验证实公式的实验证实 表3.1 Gibbs公司的实验检验 溶液溶液浓度浓度(mol/dm3)吸附量吸附量2（1）（g/cm2）McBain实验值实验值Gibbs公式计算值公式计算值对苯胺对苯胺-水水1.8510-26.110-105.210
4、-10对苯胺对苯胺-水水1.6310-24.810-104.910-10苯胺苯胺-水水2.1810-24.110-104.810-10正己胺正己胺-水水2.5910-25.110-106.510-10氯化钠氯化钠-水水2-0.4310-10-0.3710-101.刮片法第8页/共82页92.放射同位素法 图3-3 放射示踪法测定 C12H25SO4Na O-实验值；Gibbs公式计算曲线第9页/共82页103.2表面活性剂在气-液界面上的吸附表面活性剂的重要性是能显著降低水的表面张力，在低浓度时，是大的负值，这意味着表面活性剂分子被强烈地富集到溶液表面。我们可以应用Gibbs吸附公式来计算其吸
5、附量。第10页/共82页11单一表面活性剂溶液表面吸附量的计算单一表面活性剂溶液表面吸附量的计算1.1.非离子表面活性剂非离子表面活性剂 非离子表面活性剂表面浓度很小（aH+,故Na+=R-dRT2R-dlnaR-=2Na+dlnaNa+第13页/共82页14表面活性剂在溶液表面上的吸附等温线及标准吸附自由能的计算图3-4 SDS的表面吸附等温线（0.1mol/L NaCl溶液）第14页/共82页15第15页/共82页16影响表面吸附的物理化学因素1 1表面活性剂浓度表面活性剂浓度 溶液浓度从小变大时，平躺的状态逐步过渡到直立溶液浓度从小变大时，平躺的状态逐步过渡到直立的定向排列的状态。的定向
6、排列的状态。2 2表面活性剂分子亲水基表面活性剂分子亲水基 l亲水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。亲水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。l非离子型表面活性剂的饱和吸附量大于离子型的。非离子型表面活性剂的饱和吸附量大于离子型的。l聚氧乙烯型非离子型表面活性剂，其聚氧乙烯链越长，聚氧乙烯型非离子型表面活性剂，其聚氧乙烯链越长，表面吸附量愈小，最大吸附时的表面分子面积越大。表面吸附量愈小，最大吸附时的表面分子面积越大。第16页/共82页173疏水基 疏水基小者，分子横截面积小，饱和吸附量大。4同系物 同系物的饱和吸附量差别不太大。5 5温度温度 饱和吸附量随温度升高而减少。饱和吸附量随温度
7、升高而减少。6 6无机电解质无机电解质 离子型表面活性剂，加入无机电解质对吸附有明显的增强作用。离子型表面活性剂，加入无机电解质对吸附有明显的增强作用。第17页/共82页18表面活性剂在溶液表面的吸附状态图3-5 C12H25SO4-的的横截面积图第18页/共82页19浓度浓度M分子面积（分子面积（A2）5.010-64751.2610-51753.210-51005.010-5728.010-5582.010-4454.010-4396.010-4368.010-436表3-2 十二烷基磺酸钠的表面吸附分子面积（25）第19页/共82页20第20页/共82页21离子型表面活性剂 第21页/共
8、82页22非离子型表面活性剂 表3-3 C12H250(C2H4O)nH的分子面积n 1010(mol/cm2)A(分子面积，45.23273.8643142.8259232.0780301.7993第22页/共82页23第23页/共82页243.3表面活性剂在油-水界面上的吸附液液界面张力当两种不相混溶的液体接触时即形成界面当两种不相混溶的液体接触时即形成界面,界面上的界面上的分子受到来自本相中和另一相中分子的引力作用，分子受到来自本相中和另一相中分子的引力作用，因而产生力的不平衡并从而决定液因而产生力的不平衡并从而决定液-液界面易于存在液界面易于存在的方式的方式(如铺展、黏附或一相分散成小
9、液珠如铺展、黏附或一相分散成小液珠)。液液界面张力的大小一般总是介于形成界面的二纯液液界面张力的大小一般总是介于形成界面的二纯液体表面强力之间。液体表面强力之间。第24页/共82页25汞汞375氯仿氯仿32.8正己烷正己烷51.1硝基苯硝基苯25.66正辛烷正辛烷50.81己酸乙酯己酸乙酯19.8二硫化碳二硫化碳48.36油酸油酸15.592，5-二甲基己烷二甲基己烷46.8乙醚乙醚10.7四氯化碳四氯化碳45硝基甲烷硝基甲烷9.66溴苯溴苯39.82正辛醇正辛醇8.52四溴乙烷四溴乙烷38.82正辛酸正辛酸8.22甲苯甲苯36.1庚酸庚酸7苯苯35正丁醇正丁醇1.8表3.5 一些有机液体与水
10、界面的界面张力（20）/(mN/m)11第25页/共82页26液-液界面张力:吸附公式在液液界面上的应用吸附公式在液液界面上的应用1.1.表面活性电解质在不加盐条件下表面活性电解质在不加盐条件下2第26页/共82页272.在加过量有共同反离子的无机盐或非离子表面活性剂条件下 第27页/共82页28吸附等温线图3-19 辛基硫酸钠在气液界面和液液界面上的吸附等温线第28页/共82页29图3.20 表面活性剂在油-水界面吸附层的结构第29页/共82页30 常用的方法常用的方法:将一定量的固体，与一定量的、已知浓度的表面活性剂将一定量的固体，与一定量的、已知浓度的表面活性剂溶液一同振摇，待达到吸附平
11、衡时，在测定溶液的浓度，从溶溶液一同振摇，待达到吸附平衡时，在测定溶液的浓度，从溶液浓度的改变可算出每克固体所吸附的表面活性剂液浓度的改变可算出每克固体所吸附的表面活性剂。单位面积上吸附的物质3.4表面活性剂在固液界面上的吸附第30页/共82页31固体表面的特点固体表面与液体表面差别：固体表面与液体表面差别：固体可能存在各向异性，形成不同单位晶面固体可能存在各向异性，形成不同单位晶面(或解或解离面离面)做的功可不相等；做的功可不相等；固体原子的流动性极小，形成新固体表面时表面固体原子的流动性极小，形成新固体表面时表面上的原子仍处于原体相中的位置，这是热力学不上的原子仍处于原体相中的位置，这是热
12、力学不平衡态，表面原子重排至平衡态需要很长时间。平衡态，表面原子重排至平衡态需要很长时间。1.固体的表面能第31页/共82页32固体表面区域内，在不改变原子数目的条件下，通固体表面区域内，在不改变原子数目的条件下，通过压缩和伸长原子间距离可以改变固体表面积的大过压缩和伸长原子间距离可以改变固体表面积的大小。小。固体表面的不规则性、不完整性和不均匀性使得在固体表面的不规则性、不完整性和不均匀性使得在不同区域、不同位置的表面原子微环境有差异，受不同区域、不同位置的表面原子微环境有差异，受到周围原子的作用力也不同，故使表面能不同。到周围原子的作用力也不同，故使表面能不同。第32页/共82页332.低
13、表面能固体和高表面能固体表面能小于表面能小于100mJ/m100mJ/m2 2的固体称为低表面能固体，聚合的固体称为低表面能固体，聚合物和固态有机物。物和固态有机物。无机固体和金属的表面能多大于无机固体和金属的表面能多大于100mJ/m100mJ/m2 2，称为高表，称为高表面能固体。面能固体。第33页/共82页34表3.6 几种固体的表面能 固体固体表面能表面能/(mJ/m/(mJ/m2 2)固体固体表面能表面能/(mJ/m/(mJ/m2 2)聚六氟丙烯聚六氟丙烯1818聚聚对对苯苯二二甲甲酸酸乙乙酯酯4343聚四氟乙烯聚四氟乙烯19.519.5石英石英325325石蜡石蜡25.525.5氧
14、化锡氧化锡440440聚乙烯聚乙烯35.535.5铂铂18401840第34页/共82页35吸附等温线吸附等温线有三种：吸附等温线有三种：L L型、型、S S型、型、LSLS型。型。第35页/共82页36当表面活性剂与固体表面作用强烈时常出现当表面活性剂与固体表面作用强烈时常出现L L型和型和LSLS型等温线。型等温线。S S型表明，表面活性剂与固体表面的作用较弱，在型表明，表面活性剂与固体表面的作用较弱，在低浓度时难以有明显的吸附。低浓度时难以有明显的吸附。无论那类等温线，在吸附量急剧上升区域的浓度无论那类等温线，在吸附量急剧上升区域的浓度都接近或略低于表面活性剂都接近或略低于表面活性剂cm
15、ccmc值。值。第36页/共82页371.第一类曲线L在溶液浓度较稀时，吸附在溶液浓度较稀时，吸附量上升很快，到一定浓度量上升很快，到一定浓度后，吸附量趋于一定值。后，吸附量趋于一定值。LangmuirLangmuir等温线，简称等温线，简称L L型。型。图3-22 十二烷基硫酸钠在BaSO4上的吸附第37页/共82页38此种吸附的前提此种吸附的前提:吸附是单分子层；吸附是单分子层；吸附剂表面是均匀的；吸附剂表面是均匀的；溶液的溶剂与溶质在表面上有相同的分子面积；溶液的溶剂与溶质在表面上有相同的分子面积；溶液内部和表面的性质皆为理想的溶液内部和表面的性质皆为理想的(分子间无作用力分子间无作用力
16、)。例例:非离子型表面活性剂非离子型表面活性剂C9H19-C6H4O(C2H4)nH在在CaCO3上上的吸附以及十六烷基三甲基溴化铵在碳的吸附以及十六烷基三甲基溴化铵在碳黑上的吸附。黑上的吸附。第38页/共82页392.第二类曲线LS吸附剂表面的不均匀性导致多层吸附的等温吸附线。吸附剂表面的不均匀性导致多层吸附的等温吸附线。图3-23 十二烷基硫酸钠在石墨化炭黑上的吸附 1.C12H25SO4Na；2.C12H25OC2H4SO4Na第39页/共82页40这类吸附等温线的特点是这类吸附等温线的特点是：表面活性剂通过静电作用吸附于固体表面上；表面活性剂通过静电作用吸附于固体表面上；表面电荷完全中
17、和，等温线上出现第一个平台；表面电荷完全中和，等温线上出现第一个平台；随着浓度加大，由于碳氢键之间的憎水相互作用形随着浓度加大，由于碳氢键之间的憎水相互作用形成表面胶束，使吸附量加大，此时表面电荷反号；成表面胶束，使吸附量加大，此时表面电荷反号；当浓度大于当浓度大于cmccmc时，等温线出现第二平台，表明形成时，等温线出现第二平台，表明形成饱和吸附。饱和吸附。第40页/共82页413.3.第三类曲线：第三类曲线：S 形等温曲线 图3-23 TX100在两种硅胶上的吸附等温线（25）（图中的箭头指示cmc）第41页/共82页42这类吸附特点是：这类吸附特点是：在低浓度下等温线是凹的，吸附量很小；
18、在低浓度下等温线是凹的，吸附量很小；当浓度增至一定值后，吸附量急剧上升，然后减缓，当浓度增至一定值后，吸附量急剧上升，然后减缓，最后出现平台，吸附量不再随浓度而变化，整个曲最后出现平台，吸附量不再随浓度而变化，整个曲线形如线形如S S，故称，故称S S型等温曲线。型等温曲线。例：癸基甲基亚砜（C10H21SOCH3）在极性吸附剂硅胶上的吸附。第42页/共82页43此等温线液可以分为四个阶段：此等温线液可以分为四个阶段：少数表面活性剂分子的亲水基在固体表面上吸附，少数表面活性剂分子的亲水基在固体表面上吸附，吸附力较弱；吸附力较弱；当浓度增加至一定值（当浓度增加至一定值（cmccmc）后，因表面活
19、性剂覆盖）后，因表面活性剂覆盖度增加、相邻分子的憎水基之间的侧面相互作用增强，度增加、相邻分子的憎水基之间的侧面相互作用增强，导致吸附量迅速增加，形成表面胶束；导致吸附量迅速增加，形成表面胶束；当浓度大于当浓度大于cmccmc以后，吸附量的增加逐渐减缓，这可以后，吸附量的增加逐渐减缓，这可能由于部分小胶束被吸附所致；能由于部分小胶束被吸附所致；等温线出现平台，达到饱和吸附，此时表面上所有等温线出现平台，达到饱和吸附，此时表面上所有的吸附位皆被亲水基伸入水中的表面胶束所占据的吸附位皆被亲水基伸入水中的表面胶束所占据 第43页/共82页44图3-25 离子型表面活性剂在氧化铝上的吸附实际许多吸附等
20、温线：实际许多吸附等温线：表面活性剂表面活性剂在固体表面在固体表面上的吸附显上的吸附显示出多阶式示出多阶式等温线，等温线，第44页/共82页45图3-26十四酸钾（1）和十二烷基硫酸钠（2）在石墨上的吸附表面活性剂表面活性剂在固体表面在固体表面上的吸附显上的吸附显示出多阶式示出多阶式等温线，等温线，第45页/共82页46图3-27 溴化十六烷基三甲铵在粘胶纤维上的吸附表面活性剂在固体表面上的吸附显示出多阶式等温线，第46页/共82页47关于极大值的出现的原因关于极大值的出现的原因由于胶团的形成，使表面活性剂的有效浓度相对由于胶团的形成，使表面活性剂的有效浓度相对减少，因而吸附量减少。减少，因而
21、吸附量减少。因为在吸附量开始下降时所对应的浓度正好在因为在吸附量开始下降时所对应的浓度正好在cmccmc附近。附近。多阶式吸附等温线则常归结为吸附剂表面的不均匀和多阶式吸附等温线则常归结为吸附剂表面的不均匀和表面活性剂的不纯的结果。表面活性剂的不纯的结果。第47页/共82页481.表面活性剂疏水基链长疏水链越长越易吸附。图3-28 石墨对直链烷基醇聚氧乙烯（6）醚的吸附表面活性剂在固体上吸附的影响因素第48页/共82页492.温度离子表面活性剂：T，C12H25NH2HCl在氧化铝上的吸附第49页/共82页50图3-30 不同温度下C8H17O(C2H4O)6H在石墨上的吸附非离子表面活性剂：
22、非离子表面活性剂：T，第50页/共82页513.pH值 pH高时，阳离子表面活性剂的吸附较强；pH低时，阴离子表面活性剂的吸附较强。图3-31 离子型表面活性剂在钛铁矿粉上的吸附与pH关系1.C12H25SO4Na；2.C12H25NH2HCl第51页/共82页52产生这种现象的原因产生这种现象的原因：离子表面活性剂的吸附与吸附剂的界面性质有关。u当当pHpH高时，表面带负电，易吸附阳离子表面活性剂；高时，表面带负电，易吸附阳离子表面活性剂；u当当pHpH低时，吸附剂表面带正电，易吸附阴离子表面活性剂。低时，吸附剂表面带正电，易吸附阴离子表面活性剂。非离子表面活性剂在溶液中不解离，以分子或胶束
23、状态存在，吸附剂界面电性对非离子表面活性剂的吸附没有明显影响。第52页/共82页534.4.表面活性剂类型的类型表面活性剂类型的类型离子表面化学剂的亲水基带有电荷，易与带相反电荷离子表面化学剂的亲水基带有电荷，易与带相反电荷的吸附剂上吸附。的吸附剂上吸附。表面活性剂与固体表面带有同样电荷时也可以发生吸表面活性剂与固体表面带有同样电荷时也可以发生吸附，因为除了静电力以外，还有附，因为除了静电力以外，还有van der Waalsvan der Waals力和力和疏水作用。疏水作用。例如例如:烷基磺酸钠在氧化铝上的吸附。烷基磺酸钠在氧化铝上的吸附。第53页/共82页54图3-32 石墨化碳黑上的吸
24、附1C12H25O(C2H4O)6H;2C12H25O(C2H4O)8H;3 C12H25O(C2H4O)12H;4 C12H25SO4Na第54页/共82页555.5.吸附剂表面性质吸附剂表面性质吸附剂分为三类吸附剂分为三类:第一类，强烈带电吸附位的吸附剂；第一类，强烈带电吸附位的吸附剂；第二类，没有强烈带电吸附位的极性吸附剂；第二类，没有强烈带电吸附位的极性吸附剂；第三类，非极性吸附剂。第三类，非极性吸附剂。第55页/共82页56第一类：强烈带电吸附位的吸附剂第一类：强烈带电吸附位的吸附剂第56页/共82页57等温线可分为等温线可分为4 4个区域：个区域：u一区中表面活性剂的浓度和吸附量很
25、小，以单个一区中表面活性剂的浓度和吸附量很小，以单个的离子的离子(或分子或分子)状态存在。状态存在。u二区的特点是等温线斜率急剧增加，形成表面活二区的特点是等温线斜率急剧增加，形成表面活性剂的聚集体。性剂的聚集体。u三区域曲线的斜率减小，在空白表面上的竞争吸三区域曲线的斜率减小，在空白表面上的竞争吸附或是吸附单层向吸附双层的转变。附或是吸附单层向吸附双层的转变。u四区称为平台区，在此区域内吸附量接近于一恒四区称为平台区，在此区域内吸附量接近于一恒定值。定值。第57页/共82页58要形成氢键，吸附剂和被吸附物必需具有形成氢链要形成氢键，吸附剂和被吸附物必需具有形成氢链的基团。的基团。如果吸附剂不
26、能提供与吸附物形成氢键的氢原子时如果吸附剂不能提供与吸附物形成氢键的氢原子时如聚丙烯睛或聚酯，则主要通过色散力作用发生吸如聚丙烯睛或聚酯，则主要通过色散力作用发生吸附，这时的吸附性质与在非极性表面上的相似。附，这时的吸附性质与在非极性表面上的相似。第二类吸附剂是极性吸附剂第二类吸附剂是极性吸附剂吸附主要靠色散力和分子间形成吸附主要靠色散力和分子间形成氢键。氢键。第58页/共82页59第三类吸附剂是非极性吸附剂第三类吸附剂是非极性吸附剂 主要靠主要靠色散力色散力的作用发生吸附。的作用发生吸附。这类吸附剂主要有石蜡、聚四氟乙烯（这类吸附剂主要有石蜡、聚四氟乙烯（PTFE）、聚乙烯）、聚乙烯（PE）
27、、聚丙烯（）、聚丙烯（pp）。其吸附等温线往往是）。其吸附等温线往往是L型，在型，在cmc附近吸附达到饱和。浓度在远小于附近吸附达到饱和。浓度在远小于cmc时，表面活性剂时，表面活性剂一般平躺或倾斜于固液界面。在接近一般平躺或倾斜于固液界面。在接近cmc时，表面活性剂以时，表面活性剂以疏水的碳氢链朝向固体表面、极性头伸向溶液中的吸附定向疏水的碳氢链朝向固体表面、极性头伸向溶液中的吸附定向排列于固液界面上。排列于固液界面上。第59页/共82页606.6.电解质的影响电解质的影响溶液中加入中性电解质，使离子表面活性剂在固体表溶液中加入中性电解质，使离子表面活性剂在固体表面的吸附更易进行，最大吸附量
28、也有所增加。面的吸附更易进行，最大吸附量也有所增加。图3-35 加盐对C12H25N(CH3)3Br在石墨化碳黑 上吸附的影响（25，水溶液）图3-34 C12H25SO4Na在石墨化碳黑上的吸附（25水溶液）第60页/共82页61一是固体的界面性质，如疏水亲水性、离子性质、表面修饰、曲率半径等；一是固体的界面性质，如疏水亲水性、离子性质、表面修饰、曲率半径等；二是溶液的性质，如溶液的极性、二是溶液的性质，如溶液的极性、pHpH值、表面活性剂的类型与结构。值、表面活性剂的类型与结构。影响表面活性剂在固影响表面活性剂在固-液界面吸附的因素主要液界面吸附的因素主要可以概括为两个方面：可以概括为两个
29、方面：第61页/共82页62吸附机理吸附机理(1)(1)静电的作用静电的作用 表面活性剂分子在固体表面发生吸附的主要作用力如下：表面活性剂分子在固体表面发生吸附的主要作用力如下：(2)(2)色散力的作用色散力的作用(3)(3)氢键和氢键和电子的极化作用电子的极化作用(4)(4)疏水基的相互作用疏水基的相互作用第62页/共82页631 1）离子交换）离子交换 表面活性剂与固体表面的吸引力作用机制：表面活性剂与固体表面的吸引力作用机制：图图3-38 3-38 离子交换吸附离子交换吸附 吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性离子吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性离子所取代。所取代。第63页/
30、共82页64图3-39 离子对交换吸附2）离子对吸附 表面活性离子吸附于相反电荷的、未被反离子所占据的固体表面位置上。第64页/共82页653 3）氢键形成吸附）氢键形成吸附 图3-40 氢键形成吸附 表面活性剂分子或离子与固体表面极性表面活性剂分子或离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附。基团形成氢键而吸附。第65页/共82页665 5）lonon lonon 引力（色散力）吸附引力（色散力）吸附 图3-41 非极性固体表面色散力引起的吸附4 4）电子极化吸附电子极化吸附 吸附分子中含有富于电子的芳香核时，与吸附吸附分子中含有富于电子的芳香核时，与吸附剂表面的强正电性位置相互作用而发生的吸附。
31、剂表面的强正电性位置相互作用而发生的吸附。这种吸附一般总是随吸附物分子大小而增减，这种吸附一般总是随吸附物分子大小而增减，而且在任何场合发生。而且在任何场合发生。第66页/共82页676 6）憎水作用吸附）憎水作用吸附 图3-42 固体表面疏水作用引起的吸附示意图 表面活性剂亲油基在水介质中易于相互连接形成憎水链，当逃逸水的趋势达到一定程度时，有可能与已吸附于固体表面的其它表面活性剂分子聚集而吸附，即以聚集状态吸附于表面。第67页/共82页687 7）化学吸附）化学吸附表面活性剂以其活性基团与固体表面通过化学键结表面活性剂以其活性基团与固体表面通过化学键结合，可以得到牢固的分子层。合，可以得到
32、牢固的分子层。例如，二氯二甲基硅烷处理玻璃，即发生下列反应：第68页/共82页69表面活性剂的吸附对固体表面的影响 由于吸附了表面活性剂，固体表面最外层的化学组成发生了变化。1.固体表面的润湿性质第69页/共82页701）表面活性剂疏水基直接吸附于固体表面图3-43 表面活性剂疏水基直接吸附于固体上第70页/共82页71图3-44 癸基甲基亚砜水溶液在石墨上的接触角第71页/共82页722）表面活性剂亲水基直接吸附在固体表面上图3-45 阴离子表面活性剂在带正电固体（a）表面正电荷密度大；（b）表面正电荷密度小第72页/共82页73图3-46 辛基酚聚氧乙烯醚（TX-305）水溶液对石英的接触
33、角 1-在空气中；2-在环己烷第73页/共82页74利用表面活性剂在固体表面上的吸附即可改善润湿性利用表面活性剂在固体表面上的吸附即可改善润湿性。能降低高能表面润湿性的表面活性物质很多，常见的有：能降低高能表面润湿性的表面活性物质很多，常见的有：氟表氟表面活性剂，有机硅化合物、高级脂肪酸、重金属皂类及有机铵面活性剂，有机硅化合物、高级脂肪酸、重金属皂类及有机铵盐等，其中硅和氟表面活性剂效果最好。盐等，其中硅和氟表面活性剂效果最好。同样，表面活性剂在固体表面吸附也可使低能表面变为高能表同样，表面活性剂在固体表面吸附也可使低能表面变为高能表面。面。例如，将聚乙烯、聚四氟乙烯、石蜡等低能表面浸在氢氧
34、例如，将聚乙烯、聚四氟乙烯、石蜡等低能表面浸在氢氧化铁等金属氢氧化物的水溶液化铁等金属氢氧化物的水溶液中，经过一定时间，水合金属氢中，经过一定时间，水合金属氢氧化物在低能表面上发生相当牢固的粘附。干燥后，可提高固氧化物在低能表面上发生相当牢固的粘附。干燥后，可提高固体表面能，使润湿性能也发生了改变。体表面能，使润湿性能也发生了改变。第74页/共82页752.改变间体质点在液体中的分散性质 表面活性剂对固体在液体中的分散作用与它在固体表面的吸附有密切关系。如如C C1212H H2525SOSO4 4NaNa、C C1212H H2525NHNH2 2HClHCl等分散剂，分散碳黑时发现等分散剂
35、，分散碳黑时发现:l如果分散剂浓度较小时，悬浮体的稳定性较差；如果分散剂浓度较小时，悬浮体的稳定性较差；l当浓度达到一定值时当浓度达到一定值时(10mM(10mM15mM15mM以上以上)，则可得到稳定的悬浮体。，则可得到稳定的悬浮体。l 达到最大稳定度时的浓度与表面活性剂在碳黑上最大达到最大稳定度时的浓度与表面活性剂在碳黑上最大 吸附时的浓度相对应吸附时的浓度相对应(如图如图3-47)3-47)。第75页/共82页76图3-47 十二胺盐酸盐-碳黑-水体系的吸附与分散曲线第76页/共82页773.保护胶体图3-48 C12H25O(C2H4)6H随AgI溶胶稳定性的影响1-0；2-10-6m
36、ol/L；3-10-5 mol/L；4-10-4 mol/L 第77页/共82页784.吸附加溶 吸吸附附加加溶溶是是近近20年年才才开开展展研研究究的的一一种种新新的的表表面面现现象象。表表面面活活性性剂剂在在固固液液界界面面吸吸附附可可形形成成缔缔合合结结构构的的半半胶胶团团、表表面面胶胶团团或或吸吸附附胶胶团团。某某些些难难溶溶性性有有机机物物就就像像加加溶溶于于表表面面活活性性剂剂体体相相溶溶液液的的胶胶团团中中那那样样，加加溶溶于于吸吸附附胶胶团团中中，吸吸附附加加溶溶的的最最初初研研究究结结果果表表明明，吸吸附附胶胶团团加加溶溶量量与与胶胶团团类类似似，但但选选择择性性更更强，这可
37、能是由于吸附胶团的堆积密度大。强，这可能是由于吸附胶团的堆积密度大。作作为为一一种种新新的的分分离离方方法法，吸吸附附加加溶溶的的特特点点是是：被被分分离离物物质质在在吸吸附附胶胶团团中中有有选选择择性性的的加加溶溶能能力力；吸吸附附加加溶溶量量较较一一般般吸吸附附量量大大；吸吸附附加加溶溶与与表表面面活活性性剂剂的的浓浓度度有有关关；可可在在低低温温下下进进行，有利于生物技术的应用。行，有利于生物技术的应用。应应用用吸吸附附加加溶溶方方法法形形成成超超薄薄膜膜实实际际上上是是一一种种表表面面改改性性技技术术，通通常常是是使使在在表表面面活活性性剂剂双双层层中中吸吸附附加加溶溶的的高高分分子子
38、单单体体原原位位聚聚合合，以以在在固固体体基基底底上上形形成成超超薄薄聚聚合合物物膜膜。这这一一技技术术的的应应用前景广阔。用前景广阔。第78页/共82页795.金属表面的腐蚀抑制作用 金金属属表表面面与与水水或或腐腐蚀蚀性性介介质质接接触触会会由由于于电电化化学学作作用用或或金金属属表表面面的的不不均均匀匀而而引引起起腐腐蚀蚀。加加入入缓缓蚀蚀剂剂，可可使使其其在在金金属属表表面面形成吸附层，将水及腐蚀介质与金属隔开，起到防腐蚀作用。形成吸附层，将水及腐蚀介质与金属隔开，起到防腐蚀作用。常常用用的的表表面面活活性性剂剂类类缓缓蚀蚀剂剂大大多多为为含含氮氮类类化化合合物物。如如季季铵铵盐盐、氨
39、氨基基酸酸衍衍生生物物、胺胺皂皂等等。这这些些缓缓蚀蚀剂剂在在金金属属表表面面可可能能发发生生物物理理吸吸附附也也可可能能发发生生化化学学吸吸附附。物物理理吸吸附附理理论论认认为为烷烷基基铵铵的的阳阳离离子子以以电电性性作作用用吸吸附附于于金金属属表表面面，因因吸吸附附表表面面活活性性剂剂阳阳离离子子而而带带正正电电的的金金属属表表面面可可抑抑制制腐腐蚀蚀介介质质阳阳离离子子（如如氢氢离离子子）的的接接近近，起起到到抑抑制制腐腐蚀蚀的的作作用用。化化学学吸吸附附理理论论认认为为这这类类化化合合物物都都含含孤孤对对电电子子的的N、O、P、S原原子子，它它们们可可与与某某些些金金属属表表面面原原子
40、子形形成成共共价价键键。除除了了电电性性作作用用外外，缓缓蚀蚀剂剂吸吸附附层层的的疏疏水水基基对对隔隔离离腐腐蚀蚀介介质质也也有有很很大大的的作作用用，一一般般，直直链链化化合合物物较较支支链链效效果果好好，在在直直链链化化合合物物中中链链长长的的效效果果好好，这这是是因因为为形形成成的的吸吸附附层层更更趋趋于于紧紧密排列的缘故。密排列的缘故。第79页/共82页806.表面活性剂吸附层对固体表面电性质的影响 离离子子交交换换机机里里吸吸附附离离子子型型表表面面活活性性剂剂时时固固体体表表面面电电动动电电势势不不会会发发生生变变化化，但但以以离离子子配配对对机机理理吸吸附附时时电电动动电电势势将
41、将下下降降，直直至至电电动动势势为为零零。固固体体离离子子电电动动电电势势为为零零时时离离子子间间同同好好电电荷荷的的相相斥斥作作用用不不再再存存在在，将将发发生生聚聚结结。表表面面活活性性剂剂持持续续吸吸附附，电电动动电电势势越越过过零零值值后后，符符号号发发生生变变化化，粒粒子子带带有有与与表表面面活活性性剂剂离离子子相相同同的的电电荷，粒子间斥力增加，体系可能又趋于稳定。荷，粒子间斥力增加，体系可能又趋于稳定。此此外外，固固体体上上的的表表面面活活性性剂剂吸吸附附层层，若若亲亲水水基基朝外时常能降低表面电阻，起到防静电作用。朝外时常能降低表面电阻，起到防静电作用。第80页/共82页81作
42、业：描述表面过剩的物理意义；描述表面过剩的物理意义；不同情况下表面活性剂溶液表面吸附的吉布斯不同情况下表面活性剂溶液表面吸附的吉布斯公式的表达式；公式的表达式；简述影响表面活性剂在气液界面和固液界面上简述影响表面活性剂在气液界面和固液界面上吸附的主要因素；吸附的主要因素；试解释表面活性剂在油水界面上的吸附和在溶试解释表面活性剂在油水界面上的吸附和在溶剂表面上的吸附有什么异同？剂表面上的吸附有什么异同？固体表面能与表面张力之间有什么不同？为什固体表面能与表面张力之间有什么不同？为什么至今没有准确的方法测定固体的表面能？么至今没有准确的方法测定固体的表面能？表面活性剂在固体表面吸附都有哪些机制？表面活性剂在固体表面吸附都有哪些机制？第81页/共82页82感谢您的观看。第82页/共82页