复旦物理化学溶液表面的吸附.ppt

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,