第七章 表面现象
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第七章 表面现象
表面/界面
• 表面:相与相之间的交界面;
• 固体与气体以及液体与气体之间 的交界面通常称为表面; • 交界面是一个约为几个分子厚度 的界面层;
• 与界面层相邻的两个均匀的相称 为(本)体相; • 表面现象:界面上发生的一切物 理或化学现象。
表面吉布斯自由能与表面张力
• 界面上的分子与体相中的分子区别: 气相 液相 • 把液体分子从液体内部迁移到表面层以形成新的 表面,必须克服指向液体内部的引力而消耗功。 • 表面上的分子比内部的分子有更高的能量。
Na+
疏水部分
亲水部分
表面活性剂降低溶液表面张力的原因
• 从结构上看,表面活性剂分子中含有亲水基团和 疏水基团; • 亲水基团具有溶解于水的趋势,疏水基团又受到 水的排斥,有逃出水相的趋势;
• 表面活性剂在水面上富集,将疏水基团伸向空气, 表面层溶质分子所受的向内的拉力比水分子的要 小些,即表现出表面活性剂溶液的表面张力低于 水的表面张力。
p0+Δp
R
p0
• 此功用于克服表面张力γ而增加的液滴 的表面积dA ,即 ΔpdV = γdA
• 球面积A =4πR2,则dA= 8πRdR;
• 球的体积为V=4/3πR3,故 dV = 4π R2dR,
• 所以
dA 8 RdR 2 2 dV 4 R dR R 2g p R
• 液滴半径R越小,附加压力Δp越大; • 若R→∞,为平液面,Δp为零,即平液面无附加 压力; • 若 R<0 , 液 面 呈 凹 形 , 则 Δp 为 负 值 。 说明凹液面的附加压力小于平液面,如玻璃毛细 管中上升的水面; • γ大,则Δp也大; • 若是液膜或液泡,因有两个表面 ,则Δp=4γ/R
表面活性剂及其作用
表面活性剂的类型
●
● ● ● ●
阳离子型表面活性剂
胺盐型:RNH2· HCl 季铵盐型:RN+(CH3)3 · – Cl 阴离子型表面活性剂 羧酸盐型:RCOO– · + Na 磺酸盐型:RSO3– · + Na 硫酸盐型:RSO4– · + Na
●
● ● ● ● ●
非离子型表面活性剂 酯型:失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span系列) RCOO(CH2· 2O)nH CH 醚型:聚氧乙烯烷基苯酚醚(OP系列) RC6H6O(CH2· 2O)nH CH
• 由Γ∞可计算出每个溶质分子所占面积,即分子的 截面积S S=1/Γ∞NA • 醇 的 S = 0.278~0.289 nm2 , 脂 肪 酸 的 S = 0.302~0.310 nm2; • 结果偏大,因为表面层中达饱和吸附时仍夹杂着 水分子。
• 从Γ∞还可以求算饱和吸附层的厚度δ:
δ= Γ∞M/ρ
• 表面张力和表面吉布斯自由能在数学上是等效的, 因它们有相同的数值和量纲,但它们有不同的单 位和物理意义。
不同物质的表面张力和界面张力
surface tension interfacial tension
g / mN m-1
485 mercury-air air-water aq. surfactant solution organic liquid-air liquid hydrogen 10-3 50
• 在定温定压下,对于一定的液体,可逆地增加表 面所消耗的功与增加的表面积dA成正比: 即 • γ:比例常数。
• 在考虑有表面功的热力学关系式中: dG= – SdT + Vdp +γdA +Σµ dnB B • 在等温等压及组成不变的条件下就有: γ =(әG/әA)T,p,nB
δWf = γdA
f
γ l
dx
• γ:此力表示在液面上或平行于液面的垂直作用 于单位长度上的使表面积收缩的力;对于弯曲液 面,则在弯曲面的切面上。γ的单位:N/m
• γ:与物种、共存的另一相的物质、T、p等有关。 对于纯液体,共存的另一相是指空气或其蒸气。 对于T而言,大多数液体的表面张力随温度升高而 下降。是因为T升高,分子间引力减弱, ΔG也相 应减少。
• M:溶质的摩尔质量;
• ρ:溶质的体积质量;
• Γ∞ M :为单位面积上溶质的质量。
• 同 系 物 碳 链 增 加 一 个 –CH2– 时 , 一 般 δ 增 加 0.13~0.15nm。 • 吸附量不大时,表面活性剂在表面上的排列不太 整齐,每个分子活动范围较大,但其基本取向不 变。 Example
• Traube规则:脂肪酸同系物的稀水溶液每增加一 个CH2表面活性约增加3倍。 • 活性大小与碳链长短有关,但有限度。 • 希士科夫斯基给出脂肪酸同系物溶液表面张力与 体积浓度间的关系:
c / c g0 g b ln 1 g0 a
• γ0 ,γ分别指溶剂和溶液的表面张力,c是溶液的 浓度,a和b是经验常数,同系物的b相同而a不同。
• 当c浓度很大时,kc/c>>1,Γ= Γ∞;
• 此时吸附量为常数,与浓度无关,即溶液表面吸 附达到饱和。
c/c c/c 1 k
• 作c/Γ~c曲线图,得直线,由斜率可得Γ∞。
c k c c 1 k c
• 由实验得知,同系物中各不同化合物,其饱和吸 附量是相同的,由此可知,在达到饱和吸附量时, 表面活性剂分子一定是定向而整齐地排列。
• δWf :非体积功,即表面功;
• 含表面功时的其它热力学函数: dU=TdS – pdV +γdA +Σµ dnB B dH=TdS + Vdp +γdA +Σµ dnB B dF= – SdT – pdV +γdA +Σµ dnB B • 相应的: γ =(әU/әA)S,V,nB =(әH/әA)S,p,nB =(әF/әA)T,V,nB • γ的物理意义:在各自相应的条件下,可逆的增 加单位表面积时,系统的热力学函数内能、焓、 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能的增量。
分子在表面上的定向排列
吸附层结构示意图
气相 液相 • 达饱和吸附时,表面层几乎完全被溶质分子所占 据,同系物的区别仅在碳氢链长短上,分子的截 面积是相同的,所以Γ∞相同是必然的。
分子的截面积的求算
• 达饱和吸附时,本体浓度与表面浓度相比很小, 可忽略。 Γ∞ 可近似看成是单位表面上溶质的摩 尔数。
微小液滴上的饱和蒸气压
• 液体饱和蒸气压,是平液面上的蒸气压力。
• 设Vm 为液体的摩尔体积,Gm(平) 及p0 表示液面为
平面时液体的摩尔自由能和蒸气压。 Gm(曲)及p为 液面为曲面时(液体中的气泡、毛细管中的凹、 凸面等)液体的摩尔自由能和蒸气压,R´为曲面 曲率半径;Δp为曲面产生的附加压力。
张力增加的物质,Γ为负值,是负吸附,此时表 面层中溶质所占比例比本体中要小。非表面活性 剂属此类。
溶液表面吸附等温线
• Γ~c曲线(吸附等温线)如下图:
Γ Γ∞
c / c d g RT d c c
c • 从中可以看出浓度达到一定值后,吸附量不再随 浓度增大而增大。
• 这表明吸附已达饱和,此时的吸附量称为饱和吸 附量,用Γ∞表示。
吉布斯等温吸附方程
• 吉布斯于1878年用热力学方法导出了溶液表面张 力随浓度的变化率(dγ/dc)与表面吸附量之间的定 量关系,即吉布斯等温吸附方程: c / c d g
来自百度文库
• Γ为溶液在表面层的吸附量或称表面超量;
• c为溶液的浓度,服从稀溶液的规律;
RT d c c
• γ为溶液的表面张力;
• T为体系的温度,R是气体常数。
dg • 若 d (c / c ) <0 , 即 增 加 溶 质 浓 度 使 溶 液 的 表
面张力降低的物质,则Γ为正值,是正吸附,此 时表面层中溶质所占比例比本体溶液大。表面活 性剂就属此类。
dg • 若 d (c / c ) >0,即增加溶质浓度使溶液的表面
• 由热力学基本公式:
dG = – SdT + Vdp ;定温条件下dGm = Vmdp
Gm(l,曲) – Gm(l,平)=VmΔp
• 根据化学势与饱和蒸气压关系:
μ(l,曲) = Gm(l,曲) = μ+ RTlnp/p
μ(l,平) = Gm(l,平) = μ+ RTlnp0/p ∴ RTlnp/p0 =Vm Δp ∵ Δp = 2γ/R´ ∴ RTlnp/p0 =2γVm/R´
溶液的表面吸附
●
γ 溶液至少由两种分子组成。 γ0 水溶液表面张力随浓度变化 规律大致有如右图所示的三 种类型。
I
●
II III c
●
类型I:溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大,多数
为无机盐。
dg 0 dc
●
类型II:溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低, 如大
多数低分子量的极性有机物。
dg d 2g 0, 0 2 dc dc
γ =(әG/әA)T,p,nB
• γ的物理意义:
• 在定温定压及定组成下,每增加单位表面积时系 统的吉布斯自由能的增量; • 表面层分子有比内部分子多余的表面吉布斯自由 能; • γ又称为比表面吉布斯自由能; • γ的单位:J/m2,为强度量。
• 由于液体表面层分子受到向内的拉力,使整个表 面处于张力的状态下,此力即为表面张力。 以f力拉动金属丝移动dx时, 皂膜两面各增加面积dA=ldx, 外力f对系统作功δW=fdx, 其结果是皂膜的表面积增加 2ldx;由表面功公式: δW= fdx=γ(2ldx) 所以 γ=f/2l
• 这个压力差称为弯曲液面的附加压力,通常用Δp 表示。
• 液滴曲率半径为R,外部大气压力 为p0 ,液滴处于平衡状态时,它 内部所受压力将是p0 +Δp。 • 若忽略重力的影响,稍加压力改 变毛细管中液体的体积,使液体 体积增加dV,相应的表面积增加 dA,就有体系自环境所得净功: (p0 +Δp)dV – p0 dV = ΔpdV
g / mN m-1
alkane-water surf-o-w emulsion
72
30 20 2
1
microemulsion
• 表面张力的测定方法:
• 如毛细管上升法、滴重法、板法、拉环法、气泡
最大压力法等。
Krüss K 100
弯曲液面的一些现象
弯曲液面的附加压力
• 用一根细管吹肥皂泡时,若不堵住管口,肥皂泡 将自动缩小; • 泡内压力超过泡外大气压力(否则泡内气体不会 向外流动); • 弯曲液面两侧的压力是不等的;
●
类型3:当浓度增加时,γ迅速下降并很快达最低点,此
后溶液表面张力随浓度变化很小。
• 我们把那些能使水的表面张力显著下降的物质称 为表面活性剂。如第III类就是,II类稍差,I类称 为非表面活性剂。
• 通常表面活性物质是对指定溶液而言,是相对的, 但一般是指水溶液。
表面活性剂的结构特点
反离子
O−
CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C O
两性表面活性剂:两个亲水基团,一个带正电,一个带 负电。 氨基丙酸型:RN+H2CH2CH2COO– 甜菜碱型: RN+(CH3)2CH2COO– 牛磺酸型: RN+(CH3)2(CH2)xSO3–
● ●
●
离子型表面活性剂的Krafft 点 非离子型表面活性剂的Clould 温度
润湿作用
• 水在玻璃上润湿、展开,而汞不能,从热力学观点看: 当液体与固体接触时,系统(固+液)的自由能降低叫润湿, 降低越多,润湿程度越高。 • 某固体(s)与某液体(l),与空气接触的表面均为1 m2(单位 面积),系统的表面能γl-g+γs-g,固液接触后,表面能为γsl,则固液接触过程中单位面积的自由能变化为:
开尔文(Kelví n)公式 lnp/p0 =2γVm/RTR´
• R´> 0,凸面,lnp/p0>0,p/p0 > 1。R越小,p/p0 越大; • R´→∞,平面,lnp/p0 = 0,则p = p0; • R´< 0,凹面,lnp/p0 < 0,则p < p0 ; • 可见微滴上的蒸气压比平液面液体大。 • 这就有过饱和蒸气的例子。也就是,对平液面液 体已达饱和的蒸气压,对微滴来说尚未达饱和。
• Γ~c的关系与固体对气体的吸附很相似,可用兰 格缪尔单分子层吸附等温式来描述。这类曲线可 用下面的公式表示:
c k c c 1 k c
• c为浓度,k为经验常数,与溶质的表面活性大小 有关。
• 当 浓 度 低 时 , kc/c<<1 , 上 式 为 Γ=Γ∞kc/c=k´c/c,吸附量与浓度成正比。
表面/界面
• 表面:相与相之间的交界面;
• 固体与气体以及液体与气体之间 的交界面通常称为表面; • 交界面是一个约为几个分子厚度 的界面层;
• 与界面层相邻的两个均匀的相称 为(本)体相; • 表面现象:界面上发生的一切物 理或化学现象。
表面吉布斯自由能与表面张力
• 界面上的分子与体相中的分子区别: 气相 液相 • 把液体分子从液体内部迁移到表面层以形成新的 表面,必须克服指向液体内部的引力而消耗功。 • 表面上的分子比内部的分子有更高的能量。
Na+
疏水部分
亲水部分
表面活性剂降低溶液表面张力的原因
• 从结构上看,表面活性剂分子中含有亲水基团和 疏水基团; • 亲水基团具有溶解于水的趋势,疏水基团又受到 水的排斥,有逃出水相的趋势;
• 表面活性剂在水面上富集,将疏水基团伸向空气, 表面层溶质分子所受的向内的拉力比水分子的要 小些,即表现出表面活性剂溶液的表面张力低于 水的表面张力。
p0+Δp
R
p0
• 此功用于克服表面张力γ而增加的液滴 的表面积dA ,即 ΔpdV = γdA
• 球面积A =4πR2,则dA= 8πRdR;
• 球的体积为V=4/3πR3,故 dV = 4π R2dR,
• 所以
dA 8 RdR 2 2 dV 4 R dR R 2g p R
• 液滴半径R越小,附加压力Δp越大; • 若R→∞,为平液面,Δp为零,即平液面无附加 压力; • 若 R<0 , 液 面 呈 凹 形 , 则 Δp 为 负 值 。 说明凹液面的附加压力小于平液面,如玻璃毛细 管中上升的水面; • γ大,则Δp也大; • 若是液膜或液泡,因有两个表面 ,则Δp=4γ/R
表面活性剂及其作用
表面活性剂的类型
●
● ● ● ●
阳离子型表面活性剂
胺盐型:RNH2· HCl 季铵盐型:RN+(CH3)3 · – Cl 阴离子型表面活性剂 羧酸盐型:RCOO– · + Na 磺酸盐型:RSO3– · + Na 硫酸盐型:RSO4– · + Na
●
● ● ● ● ●
非离子型表面活性剂 酯型:失水山梨糖醇脂肪酸酯(Span系列) RCOO(CH2· 2O)nH CH 醚型:聚氧乙烯烷基苯酚醚(OP系列) RC6H6O(CH2· 2O)nH CH
• 由Γ∞可计算出每个溶质分子所占面积,即分子的 截面积S S=1/Γ∞NA • 醇 的 S = 0.278~0.289 nm2 , 脂 肪 酸 的 S = 0.302~0.310 nm2; • 结果偏大,因为表面层中达饱和吸附时仍夹杂着 水分子。
• 从Γ∞还可以求算饱和吸附层的厚度δ:
δ= Γ∞M/ρ
• 表面张力和表面吉布斯自由能在数学上是等效的, 因它们有相同的数值和量纲,但它们有不同的单 位和物理意义。
不同物质的表面张力和界面张力
surface tension interfacial tension
g / mN m-1
485 mercury-air air-water aq. surfactant solution organic liquid-air liquid hydrogen 10-3 50
• 在定温定压下,对于一定的液体,可逆地增加表 面所消耗的功与增加的表面积dA成正比: 即 • γ:比例常数。
• 在考虑有表面功的热力学关系式中: dG= – SdT + Vdp +γdA +Σµ dnB B • 在等温等压及组成不变的条件下就有: γ =(әG/әA)T,p,nB
δWf = γdA
f
γ l
dx
• γ:此力表示在液面上或平行于液面的垂直作用 于单位长度上的使表面积收缩的力;对于弯曲液 面,则在弯曲面的切面上。γ的单位:N/m
• γ:与物种、共存的另一相的物质、T、p等有关。 对于纯液体,共存的另一相是指空气或其蒸气。 对于T而言,大多数液体的表面张力随温度升高而 下降。是因为T升高,分子间引力减弱, ΔG也相 应减少。
• M:溶质的摩尔质量;
• ρ:溶质的体积质量;
• Γ∞ M :为单位面积上溶质的质量。
• 同 系 物 碳 链 增 加 一 个 –CH2– 时 , 一 般 δ 增 加 0.13~0.15nm。 • 吸附量不大时,表面活性剂在表面上的排列不太 整齐,每个分子活动范围较大,但其基本取向不 变。 Example
• Traube规则:脂肪酸同系物的稀水溶液每增加一 个CH2表面活性约增加3倍。 • 活性大小与碳链长短有关,但有限度。 • 希士科夫斯基给出脂肪酸同系物溶液表面张力与 体积浓度间的关系:
c / c g0 g b ln 1 g0 a
• γ0 ,γ分别指溶剂和溶液的表面张力,c是溶液的 浓度,a和b是经验常数,同系物的b相同而a不同。
• 当c浓度很大时,kc/c>>1,Γ= Γ∞;
• 此时吸附量为常数,与浓度无关,即溶液表面吸 附达到饱和。
c/c c/c 1 k
• 作c/Γ~c曲线图,得直线,由斜率可得Γ∞。
c k c c 1 k c
• 由实验得知,同系物中各不同化合物,其饱和吸 附量是相同的,由此可知,在达到饱和吸附量时, 表面活性剂分子一定是定向而整齐地排列。
• δWf :非体积功,即表面功;
• 含表面功时的其它热力学函数: dU=TdS – pdV +γdA +Σµ dnB B dH=TdS + Vdp +γdA +Σµ dnB B dF= – SdT – pdV +γdA +Σµ dnB B • 相应的: γ =(әU/әA)S,V,nB =(әH/әA)S,p,nB =(әF/әA)T,V,nB • γ的物理意义:在各自相应的条件下,可逆的增 加单位表面积时,系统的热力学函数内能、焓、 亥姆霍兹自由能和吉布斯自由能的增量。
分子在表面上的定向排列
吸附层结构示意图
气相 液相 • 达饱和吸附时,表面层几乎完全被溶质分子所占 据,同系物的区别仅在碳氢链长短上,分子的截 面积是相同的,所以Γ∞相同是必然的。
分子的截面积的求算
• 达饱和吸附时,本体浓度与表面浓度相比很小, 可忽略。 Γ∞ 可近似看成是单位表面上溶质的摩 尔数。
微小液滴上的饱和蒸气压
• 液体饱和蒸气压,是平液面上的蒸气压力。
• 设Vm 为液体的摩尔体积,Gm(平) 及p0 表示液面为
平面时液体的摩尔自由能和蒸气压。 Gm(曲)及p为 液面为曲面时(液体中的气泡、毛细管中的凹、 凸面等)液体的摩尔自由能和蒸气压,R´为曲面 曲率半径;Δp为曲面产生的附加压力。
张力增加的物质,Γ为负值,是负吸附,此时表 面层中溶质所占比例比本体中要小。非表面活性 剂属此类。
溶液表面吸附等温线
• Γ~c曲线(吸附等温线)如下图:
Γ Γ∞
c / c d g RT d c c
c • 从中可以看出浓度达到一定值后,吸附量不再随 浓度增大而增大。
• 这表明吸附已达饱和,此时的吸附量称为饱和吸 附量,用Γ∞表示。
吉布斯等温吸附方程
• 吉布斯于1878年用热力学方法导出了溶液表面张 力随浓度的变化率(dγ/dc)与表面吸附量之间的定 量关系,即吉布斯等温吸附方程: c / c d g
来自百度文库
• Γ为溶液在表面层的吸附量或称表面超量;
• c为溶液的浓度,服从稀溶液的规律;
RT d c c
• γ为溶液的表面张力;
• T为体系的温度,R是气体常数。
dg • 若 d (c / c ) <0 , 即 增 加 溶 质 浓 度 使 溶 液 的 表
面张力降低的物质,则Γ为正值,是正吸附,此 时表面层中溶质所占比例比本体溶液大。表面活 性剂就属此类。
dg • 若 d (c / c ) >0,即增加溶质浓度使溶液的表面
• 由热力学基本公式:
dG = – SdT + Vdp ;定温条件下dGm = Vmdp
Gm(l,曲) – Gm(l,平)=VmΔp
• 根据化学势与饱和蒸气压关系:
μ(l,曲) = Gm(l,曲) = μ+ RTlnp/p
μ(l,平) = Gm(l,平) = μ+ RTlnp0/p ∴ RTlnp/p0 =Vm Δp ∵ Δp = 2γ/R´ ∴ RTlnp/p0 =2γVm/R´
溶液的表面吸附
●
γ 溶液至少由两种分子组成。 γ0 水溶液表面张力随浓度变化 规律大致有如右图所示的三 种类型。
I
●
II III c
●
类型I:溶液表面张力随溶液浓度增加而线性增大,多数
为无机盐。
dg 0 dc
●
类型II:溶液表面张力随溶液浓度增加而逐渐降低, 如大
多数低分子量的极性有机物。
dg d 2g 0, 0 2 dc dc
γ =(әG/әA)T,p,nB
• γ的物理意义:
• 在定温定压及定组成下,每增加单位表面积时系 统的吉布斯自由能的增量; • 表面层分子有比内部分子多余的表面吉布斯自由 能; • γ又称为比表面吉布斯自由能; • γ的单位:J/m2,为强度量。
• 由于液体表面层分子受到向内的拉力,使整个表 面处于张力的状态下,此力即为表面张力。 以f力拉动金属丝移动dx时, 皂膜两面各增加面积dA=ldx, 外力f对系统作功δW=fdx, 其结果是皂膜的表面积增加 2ldx;由表面功公式: δW= fdx=γ(2ldx) 所以 γ=f/2l
• 这个压力差称为弯曲液面的附加压力,通常用Δp 表示。
• 液滴曲率半径为R,外部大气压力 为p0 ,液滴处于平衡状态时,它 内部所受压力将是p0 +Δp。 • 若忽略重力的影响,稍加压力改 变毛细管中液体的体积,使液体 体积增加dV,相应的表面积增加 dA,就有体系自环境所得净功: (p0 +Δp)dV – p0 dV = ΔpdV
g / mN m-1
alkane-water surf-o-w emulsion
72
30 20 2
1
microemulsion
• 表面张力的测定方法:
• 如毛细管上升法、滴重法、板法、拉环法、气泡
最大压力法等。
Krüss K 100
弯曲液面的一些现象
弯曲液面的附加压力
• 用一根细管吹肥皂泡时,若不堵住管口,肥皂泡 将自动缩小; • 泡内压力超过泡外大气压力(否则泡内气体不会 向外流动); • 弯曲液面两侧的压力是不等的;
●
类型3:当浓度增加时,γ迅速下降并很快达最低点,此
后溶液表面张力随浓度变化很小。
• 我们把那些能使水的表面张力显著下降的物质称 为表面活性剂。如第III类就是,II类稍差,I类称 为非表面活性剂。
• 通常表面活性物质是对指定溶液而言,是相对的, 但一般是指水溶液。
表面活性剂的结构特点
反离子
O−
CH2 CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C O
两性表面活性剂:两个亲水基团,一个带正电,一个带 负电。 氨基丙酸型:RN+H2CH2CH2COO– 甜菜碱型: RN+(CH3)2CH2COO– 牛磺酸型: RN+(CH3)2(CH2)xSO3–
● ●
●
离子型表面活性剂的Krafft 点 非离子型表面活性剂的Clould 温度
润湿作用
• 水在玻璃上润湿、展开,而汞不能,从热力学观点看: 当液体与固体接触时,系统(固+液)的自由能降低叫润湿, 降低越多,润湿程度越高。 • 某固体(s)与某液体(l),与空气接触的表面均为1 m2(单位 面积),系统的表面能γl-g+γs-g,固液接触后,表面能为γsl,则固液接触过程中单位面积的自由能变化为:
开尔文(Kelví n)公式 lnp/p0 =2γVm/RTR´
• R´> 0,凸面,lnp/p0>0,p/p0 > 1。R越小,p/p0 越大; • R´→∞,平面,lnp/p0 = 0,则p = p0; • R´< 0,凹面,lnp/p0 < 0,则p < p0 ; • 可见微滴上的蒸气压比平液面液体大。 • 这就有过饱和蒸气的例子。也就是,对平液面液 体已达饱和的蒸气压,对微滴来说尚未达饱和。
• Γ~c的关系与固体对气体的吸附很相似,可用兰 格缪尔单分子层吸附等温式来描述。这类曲线可 用下面的公式表示:
c k c c 1 k c
• c为浓度,k为经验常数,与溶质的表面活性大小 有关。
• 当 浓 度 低 时 , kc/c<<1 , 上 式 为 Γ=Γ∞kc/c=k´c/c,吸附量与浓度成正比。