表面化学和胶体化学

《表面化学和胶体化学》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、§5固/液界面现象一、固/液界面的吸附1.固/液界面吸附的特点溶质、溶剂和吸附剂之间产生交互作用，情况复杂。如其吸附量就会因此变得不易表达，按吸附量的定义：，若cB,0

2、→二、润湿作用(现象)润湿：简单说是液体附着在固体上的现象。严格说是固体或液体表面上的流体(液体或气体)被另一种流体取代的作用。P567此时界面的大小不变，故根据dGs=Asdσ<0是自动过程可知，润湿过程的发生必然伴随着界面张力σ的降低，σ降低的程度不同，润湿程度也就不同。根据润湿程度差异，将润湿分为以下几类：(a)粘(沾)湿过程示意图→固体→液体平衡自动1.沾湿（粘附润湿）特点：液、固接触后，液体的形状基本保持不变。始态：一个l/g界面和一个s/g界面；末态：一个s/l界面；即在粘附过程中，消失了单位液体表面和固体表面，产生了单位液-固界

3、面。这个过程表面吉布斯自由能变化值为：ΔG沾=σs/l－σs/g－σl/g=－Wa≤0σs/g≥σs/l－σl/g沾湿的条件在等温等压下，若发生上述的逆过程——将固/液界面分开而还原成固/气和液/气界面所需的可逆功，称为粘附功(workofadhesion)，它与对应的润湿过程的吉布斯自由能的关系为：Wa=-ΔG粘附可见，粘附润湿过程自动进行的条件是：ΔG粘附<0或Wa>0σlgσslσsg液体在固体上润湿过程固固液液粘附功也是液体能否润湿固体的一种量度。粘附功越大，液体越能润湿固体，液-固结合得越牢。2.浸湿（浸润）将固体完全浸没在液相之中

4、的过程。当固体浸入液体时，原有的s/g界面完全被s/l界面所取代。→固体→液体(b)浸湿过程示意图始态：一个s/g界面；末态：一个s/l界面；此过程的单位面积的表面吉布斯自由能变化为：ΔG浸=σs/l－σs/g≤0即：浸湿的条件是σs/g≥σs/l3.铺展润湿(完全润湿，高级润湿)少量的某液体在光滑的s/g界面（或l/g界面）上自动展开，形成一层液态薄膜的过程。自动平衡→固体→液体(b)浸湿过程示意图特点：在铺展过程中，不但固液界面取代了原有的s/g界面（或l/g界面）固气界面，而且还增大了液气界面，Al/g,始＜＜Al/g,末。始态：一个s

5、/g界面；末态：一个s/l和l/g界面；所以该过程的单位面积的表面吉布斯自由能变化为：ΔG展=σl/g+σs/l－σs/g≤0σs/g≥σs/l＋σl/g铺展的条件自动平衡(c)铺展润湿过程示意图固体液滴4.铺展系数(spreadingcoefficient)ΔG展<0时，流体在固体(或另一液体)表面的铺展过程为自动过程。也有用铺展系数φ表示流体的铺展能力，定义式为：φ=-ΔG展。显然，当φ>0时，铺展过程为自动过程。4.内聚功(workofcohesion)在等温、等压条件下，分开单位面积液柱所做的可逆功称为内聚功，是液体本身结合牢固程度的

6、一种量度，以Wc表示：Wc=2σl/g因此有：φ=Wa－Wc液液液液若Wa>Wc，则φ>0，自动铺展。表明：如果固-液界面粘附功大于液体本身的内聚功，就意味着拆开单位面积的固-液界面比拆开单位面积的液柱难，即铺展是生成固-液表面更容易。ΔGs增大更难于进行润湿层次增高ΔGT,p,沾湿=ΔGs,沾湿=σs/l-σs/g-σl/gΔGT,p,浸湿=ΔGs,浸湿=σs/l-σs/gΔGT,p,铺展=ΔGs,铺展=σs/l-σs/g+σl/g由σs/g≥σs/l－σl/g知沾湿最低条件：σs/g＝σs/l－σl/g自动平衡提问：液体润湿固体，对

7、同一液体来说，固体表面张力大的容易润湿还是小的容易润湿？对同一固体来说，液体表面张力大的容易润湿还是小的容易润湿？由σs/g≥σs/l＋σl/g知铺展最低条件：σs/g＝σs/l＋σl/g自动平衡由σs/g≥σs/l知浸湿的最低条件：σs/g＝σs/l自动平衡三、接触角（润湿角）1.接触角（θ）在气、液、固三相交界点处，气-液与固-液界面张力之间的夹角称为接触角(θ总在液滴内)，通常用q表示。gls玻璃板glls玻璃板2．杨氏方程(Young方程）三相交界处O点受力分析：受到三个表面张力(σs/g，σs/l和σl/g)作用，sg力图使液

8、滴向左铺开，而lg和sl则力图使液滴收缩，三个力达到平衡(合力为0)时有：sg=sl+lgcosθ——Young方程lgsgOOsl3．θ与润湿现