表面吸附与润湿.ppt

表面吸附与润湿表面润湿（固液界面）防毒面具表面吸附的定义1982年在胶体与表面化学的国际会议上，提出了吸附的定义：由于物理与化学的作用力场，某种物质分子能够附着或结合在两相界面上的浓度与两相本体不同的现象，即在界面上发生增浓现象。有时将有气体参与形成的界面称为表面。所以表面吸附主要指气液表面（界面）和固气表面（界面）。1、气液界面气液表面上的吸附作用气体分子在液体表面上发生的滞留现象称为气体在液体表面的吸附。如果在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。对于只有一种表面的纯液体体系，考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加一项广义的表面自由能定义：保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。表面张力的单位是N·m-1，而表面吉布斯自由能的单位为J·m-2。由于J=N·m，所以J·m-2即N·m-1，因此表面吉布斯自由能也可以看作是垂直作用在单位长度界面上的力即表面张力。（1）表面张力是表面层分子实际存在的表面收缩力；表面自由能是形成一个单位的新表面时体系自由能的增加，或表示物质体相内部的分子迁移到表面时，形成一个单位表面所要消耗的可逆功。（2）表面张力和表面自由能是分别用力学和热力学方法研究表面性质时所用的物理量，他们代表的物理概念不同。（3）对于液体，可以证明二者数值相同，且具有相同的量纲。而对于固体，二者则有所不同。（4）表面张力是物质的自然属性，与温度、压力、组成以及共存的另一相有关界面张力与温度的关系Ramsay和Shields提出的与T的经验式较常用:压力的影响压力的影响影响表面张力的其他因素表面过剩吉布斯（Gibbs）吸附公式表面过剩吉布斯（Gibbs）吸附公式对二组分体系：若溶液很稀，则可以浓度c代替活度，上式即成吸附等温线及其测定表面活性剂溶液表面吸附的特征是：低浓度时吸附量随浓度直线上升，然后上升速度逐步降低并趋向一直线值。因此属于Langmuir型等温线，数学表达式可以写为：标准吸附自由能的计算气固界面固体表面的特性吸附剂和吸附质(adsorbent,adsorbate)吸附量的表示物理吸附物理吸附物理吸附物理吸附化学吸附化学吸附化学吸附化学吸附物理吸附向化学吸附的转变物理吸附向化学吸附的转变吸附热即吸附量与温度、压力的关系吸附等温线吸附等温线的类型吸附等温线的类型吸附等温线的类型吸附等温线的类型吸附等温线的类型吸附等温线的类型吸附经验式——弗罗因德利希公式Langmuir吸附等温式——单分子层吸附理论Langmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式Langmuir吸附等温式BET公式吸附靠分子间力，吸附可以是多分子层的，表面吸附了一层分子后，由于被吸附气体本身的范德华力还可以继续发生多分子层吸附。第一层是气体分子与固体表面分子直接作用引起的吸附，而第二层以后则是气体分子间相互作用产生的吸附。第一层的吸附热相当于表面反应热，而第二层以后各层的吸附热都相同，接近于气体的凝聚热。在一定温度下，当吸附达到平衡时，气体的吸附量等于各层吸附量的总和。式中两个常数为c和Vm，c是与吸附热有关的常数，Vam为铺满单分子层所需气体的体积。p和V分别为吸附时的压力和体积，p*是实验温度下吸附质的饱和蒸气压。为了使用方便，将二常数公式改写为：为了计算方便起见，二常数公式较常用，比压一般控制在0.05~0.35之间。固-气界面吸附的影响因素固-气界面吸附的影响因素液-固界面现象润湿:固体表面的气体被液体取代，或一种液体被另一种液体取代称固体表面的润湿(wetting)。通常是指用水取代固体表面的气体或其它液体。固体的润湿润湿可以分为三种类型当G≤0时，液体可以润湿固体表面。G表，a≤0，可以沾湿；G表，i≤0，可以浸湿；G表，s≤0或S≥0，铺展润湿。对于同一系统G表，s>G表，i>G表，a若G表，s≤0，必有G表，i<G表，a<0,显然铺展润湿的标准是润湿的最高标准。接触角在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。通过润湿公式可以得到G表，a=s,ll,gs,g=l,g(1+cos)G表，i=s,ls,g=l,gcosG表，s=s,l+l,gs,g=l,g(cos1)只要测出液体的界面张力和接触角，就可以对各种润湿条件做出判断。沾湿≤180浸湿≤90铺展润湿=0在讨论液体对固体的润湿性时，一般是把90的接触角做为是否润