界面现象溶液表面的吸附现象
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同固体一样，液体表面也可以发生吸附，由于溶液表面 吸附了其本体中的溶质后，可以降低表面张力，即降低其 吉布斯函数，因而吸附可以自动发生。
1
溶液表面的吸附现象
溶液的表面张力与溶质的浓度有关 (见图示 3 种情况).
溶液表面吸附产生的原因
是系统为尽可能降低表面吉 γ 布斯函数而自动调整溶质在
I 无机酸, 碱, 盐等.
12
表面活性物质的分类
表面活性 物质分类
离子型表 面活性剂
阴离子表面活性剂 如肥皂 RCOONa
阳离子表面活性剂 如胺盐 C18H37NH3+Cl－
两性表面活性剂 如氨基酸型R-NH-H2COOH
非离子型 如聚乙二醇类 表面活性剂 HOCOH2[CH2OCH2]nCH2OH
阴离子型和阳离子型表面活性剂不可混用.
面张力下降，Г为正值，是正吸附。
Ⅱ 有机酸, 醇, 酯
表面层中溶质浓度大于本体浓度。
表面活性物质属于这种情况。( Ⅲ 型曲线 )
Ⅲ 肥皂, 合
c
成洗涤剂 等.
2.dγ/dc >0，增加溶质 的浓度使表面张力升高，Г为负值，是
负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性物质
属于这种情况。(Ⅰ型曲线 )
c • 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
3
溶液表面的吸附现象
能使水的表面张 力明显降低的溶质称 为表面活性物质。即： Ⅲ 型物质。
这种物质通常含 有亲水的极性基团和 憎水的非极性碳链或 碳环有机化合物。种 类繁多，应用广泛。
γ
I 无机酸,
碱, 盐等.
γ0 Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
8
表面活性物质在吸附层的定向排列
一般情况下, 表面活性物质的 - c 曲线如下图所示. 类
似于朗谬尔单分子层吸附, 有
mkc /(1 kc)
式中Γm为单分子层饱和吸附量. 由Γm的实 测值可算出每个表面活性分子所占面积Am,
Am = 1 /Γm L
c • 溶液吸附等温线
• CnH2n+1X化合物在单分子膜中每个分子所占面积
CH3(CH2)7=CH(CH2)7
表面活性物质的亲 COO－ H+ 水基团X受到极性很强的
Fra Baidu bibliotek
• 油酸分子模型图
固定的 障片
可移动的 障片
水分子的吸引而有竭力 钻入水面的趋势, 同时非 极性的碳链倾向于翘出 水面或钻入非极性的有
机溶剂或油类的另一相
中, 从而在界面上形成单
• 油酸单分子膜示意图
分子膜.
11
表面活性物质在吸附层的定向排列
请大家思考几个问题： （1）为什么泉水，井水都有比较大的表面张力？将泉水 小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这时加一滴肥皂 液将会发生什么现象？ （2）既然表面吸附达到饱和，活性剂在溶液表面排列满 了以后，就不再吸附到表面，那么多余的表面活性剂都到 哪里去了呢？它们呈什么形式排列呢？ （3）洗衣粉、洗洁精的基本工作原理是什么呢？结合表 面活性剂在溶液表面排列的方式来考虑。 （4）为什么说洗衣粉和洗洁精等不能放太多,否则对身体 有害？
5
溶液表面的吸附现象
• 表面活性剂显著降低水的表面张力.
(左) 将硫(密度2.1g/cm3)小心地放到水面上, 水－硫界
面张力大而难以增大其界面积, 使硫不能浸湿.
(右) 向水中滴入几滴清洁剂, 水－硫界面张力减小, 硫
沉入水底.
6
吉布斯吸附等温式
在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与同量溶 剂在溶液本体中所含物质的量的差值，称为溶质的表面过 剩或表面吸附量——表面过剩Γ
化合物种类
X
Am /nm2
脂肪酸
－COOH
0.205
二元酯类 酰胺类 甲基酮类 甘油三酸脂类(每链面积) 饱和酸的酯类
－COOC2H5 －CONH2 －COCH3 －COOCH2 －COOR
0.205 0.205 0.205 0.205 0.220
醇类
－CH2OH
0.216
9
表面活性物质在吸附层的定向排列
溶液表面的吸附现象
表面活性剂被称为“工业味精”。它的作用原理就是溶 液的表面吸附。生产生活中处处用到表面活性剂，例如皂、 洗衣粉、洗洁精、洗手液、衣物柔顺剂、金属表面处理和润 滑、洗车剂、皮革处理、医药、化妆品等等。
溶液表面的吸附: 溶质在溶液表面层(表面相)中的浓度与在 溶液本体(体相)中浓度不同的现象。
不同的长碳链有机化合物在水溶液表面饱和吸附时占据 几乎相同的面积, 该面积实际上是碳氢链的横截面积, 可见这 些活性剂分子是定向紧密在排列在表面层中的.
当吸附量达到最大，这时，表面吸附已达到饱和，脂肪酸 分子合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。
10
表面活性物质在吸附层的定向排列
一般表面活性剂分子都是由亲水性的极性基团和憎水 (亲油) 性的非极性基团两部分所构成 (见图示).
2
溶液表面的吸附现象
能使水的表面张力 明显升高的溶质称为表 面惰性物质。如无机盐 和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有 水合作用，趋向于把水 分子拖入水中，非表面 活性物质在表面的浓度 低于在本体的浓度。
γ
I 无机酸, 碱,
盐等.
γ0 Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
表面相和体相中的分布.
正吸附: 若溶质的加入使溶液 γ0 表面张力降低, 则溶质自动地 从体相富集至表面, 增大其表
Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
面浓度.
负吸附: 若溶质的加入使溶液 表面张力升高, 则溶质表面浓 度自动低于体相浓度.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
c
• 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
吉布斯吸附等温式——对稀溶液，表面过程T可以这样表示：
c d
RT dc
C是溶液中表面 活性剂的浓度
以实测的γ对c 作图, 求出指定浓度下的斜率( / c ) ， 即
可由吉布斯吸附等温式求得该浓度 时溶质吸附量 .
7
吉布斯吸附等温式
Γ c d
γ
RT dc
I 无机酸, 碱, 盐等.
1.dγ/dc <0，增加溶质的浓度使表 γ0
c • 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
4
例3：用同一个滴管分别滴下1cm3 NaOH 水溶液、水、乙 醇水溶液，各自的滴数为（ ）C A NaOH 水溶液18滴，水15滴，乙醇水溶液25滴 B NaOH 水溶液25滴，水18滴，乙醇水溶液15滴 C NaOH 水溶液15滴，水18滴，乙醇水溶液25滴 D 都是18滴
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溶液表面的吸附现象
溶液的表面张力与溶质的浓度有关 (见图示 3 种情况).
溶液表面吸附产生的原因
是系统为尽可能降低表面吉 γ 布斯函数而自动调整溶质在
I 无机酸, 碱, 盐等.
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表面活性物质的分类
表面活性 物质分类
离子型表 面活性剂
阴离子表面活性剂 如肥皂 RCOONa
阳离子表面活性剂 如胺盐 C18H37NH3+Cl－
两性表面活性剂 如氨基酸型R-NH-H2COOH
非离子型 如聚乙二醇类 表面活性剂 HOCOH2[CH2OCH2]nCH2OH
阴离子型和阳离子型表面活性剂不可混用.
面张力下降，Г为正值，是正吸附。
Ⅱ 有机酸, 醇, 酯
表面层中溶质浓度大于本体浓度。
表面活性物质属于这种情况。( Ⅲ 型曲线 )
Ⅲ 肥皂, 合
c
成洗涤剂 等.
2.dγ/dc >0，增加溶质 的浓度使表面张力升高，Г为负值，是
负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性物质
属于这种情况。(Ⅰ型曲线 )
c • 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
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溶液表面的吸附现象
能使水的表面张 力明显降低的溶质称 为表面活性物质。即： Ⅲ 型物质。
这种物质通常含 有亲水的极性基团和 憎水的非极性碳链或 碳环有机化合物。种 类繁多，应用广泛。
γ
I 无机酸,
碱, 盐等.
γ0 Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
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表面活性物质在吸附层的定向排列
一般情况下, 表面活性物质的 - c 曲线如下图所示. 类
似于朗谬尔单分子层吸附, 有
mkc /(1 kc)
式中Γm为单分子层饱和吸附量. 由Γm的实 测值可算出每个表面活性分子所占面积Am,
Am = 1 /Γm L
c • 溶液吸附等温线
• CnH2n+1X化合物在单分子膜中每个分子所占面积
CH3(CH2)7=CH(CH2)7
表面活性物质的亲 COO－ H+ 水基团X受到极性很强的
Fra Baidu bibliotek
• 油酸分子模型图
固定的 障片
可移动的 障片
水分子的吸引而有竭力 钻入水面的趋势, 同时非 极性的碳链倾向于翘出 水面或钻入非极性的有
机溶剂或油类的另一相
中, 从而在界面上形成单
• 油酸单分子膜示意图
分子膜.
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表面活性物质在吸附层的定向排列
请大家思考几个问题： （1）为什么泉水，井水都有比较大的表面张力？将泉水 小心注入干燥的杯子，泉水会高出杯面，这时加一滴肥皂 液将会发生什么现象？ （2）既然表面吸附达到饱和，活性剂在溶液表面排列满 了以后，就不再吸附到表面，那么多余的表面活性剂都到 哪里去了呢？它们呈什么形式排列呢？ （3）洗衣粉、洗洁精的基本工作原理是什么呢？结合表 面活性剂在溶液表面排列的方式来考虑。 （4）为什么说洗衣粉和洗洁精等不能放太多,否则对身体 有害？
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溶液表面的吸附现象
• 表面活性剂显著降低水的表面张力.
(左) 将硫(密度2.1g/cm3)小心地放到水面上, 水－硫界
面张力大而难以增大其界面积, 使硫不能浸湿.
(右) 向水中滴入几滴清洁剂, 水－硫界面张力减小, 硫
沉入水底.
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吉布斯吸附等温式
在单位面积的表面层中，所含溶质的物质的量与同量溶 剂在溶液本体中所含物质的量的差值，称为溶质的表面过 剩或表面吸附量——表面过剩Γ
化合物种类
X
Am /nm2
脂肪酸
－COOH
0.205
二元酯类 酰胺类 甲基酮类 甘油三酸脂类(每链面积) 饱和酸的酯类
－COOC2H5 －CONH2 －COCH3 －COOCH2 －COOR
0.205 0.205 0.205 0.205 0.220
醇类
－CH2OH
0.216
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表面活性物质在吸附层的定向排列
溶液表面的吸附现象
表面活性剂被称为“工业味精”。它的作用原理就是溶 液的表面吸附。生产生活中处处用到表面活性剂，例如皂、 洗衣粉、洗洁精、洗手液、衣物柔顺剂、金属表面处理和润 滑、洗车剂、皮革处理、医药、化妆品等等。
溶液表面的吸附: 溶质在溶液表面层(表面相)中的浓度与在 溶液本体(体相)中浓度不同的现象。
不同的长碳链有机化合物在水溶液表面饱和吸附时占据 几乎相同的面积, 该面积实际上是碳氢链的横截面积, 可见这 些活性剂分子是定向紧密在排列在表面层中的.
当吸附量达到最大，这时，表面吸附已达到饱和，脂肪酸 分子合理的排列是羧基向水，碳氢链向空气。
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表面活性物质在吸附层的定向排列
一般表面活性剂分子都是由亲水性的极性基团和憎水 (亲油) 性的非极性基团两部分所构成 (见图示).
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溶液表面的吸附现象
能使水的表面张力 明显升高的溶质称为表 面惰性物质。如无机盐 和不挥发的酸、碱等。
这些物质的离子有 水合作用，趋向于把水 分子拖入水中，非表面 活性物质在表面的浓度 低于在本体的浓度。
γ
I 无机酸, 碱,
盐等.
γ0 Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
表面相和体相中的分布.
正吸附: 若溶质的加入使溶液 γ0 表面张力降低, 则溶质自动地 从体相富集至表面, 增大其表
Ⅱ 有机酸, 醇, 酯, 醚, 酮等.
面浓度.
负吸附: 若溶质的加入使溶液 表面张力升高, 则溶质表面浓 度自动低于体相浓度.
Ⅲ 肥皂, 合成 洗涤剂等.
c
• 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
吉布斯吸附等温式——对稀溶液，表面过程T可以这样表示：
c d
RT dc
C是溶液中表面 活性剂的浓度
以实测的γ对c 作图, 求出指定浓度下的斜率( / c ) ， 即
可由吉布斯吸附等温式求得该浓度 时溶质吸附量 .
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吉布斯吸附等温式
Γ c d
γ
RT dc
I 无机酸, 碱, 盐等.
1.dγ/dc <0，增加溶质的浓度使表 γ0
c • 水溶液表面张力与溶质浓度的关系
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例3：用同一个滴管分别滴下1cm3 NaOH 水溶液、水、乙 醇水溶液，各自的滴数为（ ）C A NaOH 水溶液18滴，水15滴，乙醇水溶液25滴 B NaOH 水溶液25滴，水18滴，乙醇水溶液15滴 C NaOH 水溶液15滴，水18滴，乙醇水溶液25滴 D 都是18滴