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第四节 溶液表面的吸附,一溶液表面吸附现象,1. 表面张力等温线:一定温度下,溶液 c关系图,一定温度下,溶剂的一定;加入溶质改变表面分子间作用力改变表面张力,与溶质的种类和浓度有关。,有三种类型,型:c,,如无机离子 (酸、碱、盐、多羟基化合物),分子间作用力,型:c,,如低分子醇、醛、羧酸、酯、胺等有机物,分子之间作用力,一溶液表面吸附现象,型:c,然后保持不变,如直链脂肪酸(碱)的盐,长链磺酸盐等,称表面活性剂,一溶液表面吸附现象,2表面张力等温式: c数学表示式,多为经验式,如,直线式 = ac + 0,(4) 用吸附平衡方法,也可导出,0:溶剂 a,b:经验参数,(2) 二次三项式 = ac2 + bc + 0,(3) Szyszkowski式,一溶液表面吸附现象,3溶液的表面吸附:溶质在表面相浓度与体相浓度不相同的现象,正吸附:c表 c体,加入溶质,溶质自发向表面浓集,降低体系能量,直至浓集扩散平衡,如,型曲线,负吸附:c表 c体,加入溶质,溶质自发向体相转移,降低体系能量,直至转移扩散平衡,如型曲线,二. Gibbs吸附等温式,吸附等温式:一定温度下,溶液表面吸附量与溶质浓度的关系式,Gibbs用热力学方法导出的吸附等温式为:,二. Gibbs附等温式,1吸附量 概念(表面超量,表面过剩)概念,设有一杯溶液 相与其蒸气 相平衡,表面 相:几个分子厚度,几何分界面:S-S,面积为A,忽略气相 ,由于表面吸附的存在,表面浓度与体相浓度不相等,定义表面吸附量:,n 是指界面S-S以下按体相浓度计算的mol数。,单位:molm2,二. Gibbs附等温式,2. Gibbs分解面,的值与S-S面划定有关,将S-S面位置放在溶剂 = 0的地方,这样溶质才能有唯一的定值,划定S-S,使 A1=A2 ,溶剂 = 0,n:A3 溶质 0,正吸附,n:A4A5 溶质 0,负吸附,二. Gibbs附等温式,3Gibbs吸附等温式推导,1=0,2,2 = 2(T)+RT ln a2,二. Gibbs附等温式,3Gibbs吸附等温式推导,当浓度不大时,a c/c,0,c,负吸附, 型曲线 0,c,正吸附, ,型曲线,二. Gibbs附等温式,4吸附量的计算,一般方法:,(1) 由c数据,作表面张力等温线或拟合表面张力等温式,对于等温线,作切线求斜率 对于等温式,求导,(3) 代入Gibbs吸附等温式求 ,二. Gibbs附等温式,例 测得苯基丙酸25时c数据如下,求c=4.0 gkg1时吸附量,解 从数据特点看c为直线关系,,线性回归得:= 0.0040c+0.070,= 6.46106 molm2,(实验实测值为6.43106 molm2,两者相符),二. Gibbs附等温式,例 丁酸水溶液19C时c关系为 = 0a ln (1+bc),(1) 求c关系式 (2) 讨论c很大和很小时的 (3) 求c = 0.2 molL1时,解,(1),(2) 当c 很小时,1bc,,= Kc,图中,当c 很大时,1bc,,= 常数,图中,二. Gibbs附等温式,(3) c =0.2 molL1 =200molm3时,,= 4.30106 molm2,请转下一节,
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