固液界面的吸附

实验四 固液界面上的吸附

一．实验目的

1. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。

2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线，求出Freundlich 等温式中的经验常数。

3. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗伦特立希（Freundlich ）吸附等温式对此体系的适用性。

二、实验原理

(一)计算依据：

当一溶液与不溶性固体接触时，固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同，即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。

Γ=V （C 0-C ）/m (1) 式中：m ——吸附剂的质量（g ）

C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1

-?L mol ） C 0——被吸附物质的初始浓度（1

-?L mol ）

V ——所用溶液的总体积（L ）

在 V 、C 0 、m 已知的情况下，Γ和C 的关系如何呢？

活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下，它在中等浓度溶液中的吸附量与

溶质平衡浓度的关系，可用Freundlich 吸附等温式表示：Γ=n kC m

x

1

=

(2)

式中：m ——吸附剂的质量（g ）

x ——吸附平衡时吸附质被吸附的量（mol ）

m

x ——平衡吸附量（1-?g mol ） C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1

-?L mol ）

k 、n ——经验常数（与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（2）取对数，得

k C n

m x lg lg 1

lg += (3) 以m x lg 对c lg 作图，可得一条直线，直线的斜率等于n

1

，截距等于k lg ，由此可求得n 和

k 。

（二）本实验操作原理：

本次实验是在活性炭—醋酸体系中，验证Freundlich 吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和k ：

NaOH+HAc==NaAc+H 2O

根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH 的量，可知HAc 的浓度c ，再根据 (1)式计算Γ值，即可作图。

三、仪器试剂

仪器：150ml 磨口具塞锥型瓶6个，150ml 锥型瓶6个，长颈漏斗6个，称量瓶1个，50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5ml 移液管1支，10ml 移液管2支，25ml 移液管3支，电子天平1台，恒温振荡器1套，定性滤纸若干。

试剂：活性炭（20～40目，比表面300～400m 2/g ），0.41

-?L mol HAc 溶液，0.10001

-?L mol NaOH 标准溶液，酚酞指示剂。

四、实验步骤

1. 打开恒温振荡器的开关，预热10分钟，调节温度为25℃。

2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号，并各称入1.0克活性炭。

3. 用移液管按下表分别加入0.41

-?L mol HAc 和蒸馏水，并立即盖上塞子，置于25℃恒温振荡器中，调节好速度，摇荡一小时。

4. 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V 取样，放入1~6标号的小锥形瓶中，各加入5滴酚酞指示剂，用NaOH 标准溶液各滴定两次（滴至粉红色刚好不褪去），碱量取平均值记入下表。

5. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。

五、数据记录及处理

1. 将实验数据记入表,计算吸附前各瓶中醋酸的初浓度C 0和吸附平衡时的浓度C ，并按（1）式计算吸附量一同填入表.

表 活性炭对醋酸的吸附

温度 25 ℃ 大气压 1.01*10^5 pa NaOH 浓度 0.100 1

-?L mol 序号 1

2 3 4 5 6

0.4mol.·L

1

-HA

c (mL) 80.00

40.00 20.00 12.00 6.40 3.20

蒸馏水

（mL ） 0.00

40.00 60.00 68.00 73.60 76.80

HAc 初浓度C 0 （mol·L

1-）

0.4

0.2

0.1

0.0

60

0.0

32

0.0

16

加入活性炭量

m （g ） 1.0

平衡取样量V

（mL ） 5.00

10.00 10.00 25.00 25.00 25.00

Na0H 消耗量 （mL ） 19．30 18．86 9.17 12．78 6.62 1.3

HAc 平衡浓度

C （mol·L

1

-）

0.358 0.177 0.068 0.049 0.024 0.005

()

1

-?g mol m x 0.00192

0.000618 0.00018

0.000082 0.0000296 0.0000093 lg C

-0.434 -0.752

-0.98

-1.31

-1.61

-2.03

m

x

lg

-2.27 -3.21 -3.74 -4.10 -4.53 -4.86

2. 绘制

m

x

对C 的吸附等温线。

3. 以m

x

lg

对c lg 作图，从所得直线的斜率和截距，计算经验常数n 和k 。

直线的斜率等于

n

1

，截距等于k lg ,所以由此可求得n=2.8711和k=0.00207。 六、注意事项

1. 操作过程中应尽量加塞瓶盖，以防醋酸挥发。

2. 吸附量和活性炭的含水量、溶液的极性、溶质的溶解度以及温度有关，所以称量活性炭时要快速，称完放回干燥器中，尽量减少活性炭暴露在空气中的时间

3. 活性炭吸附醋酸是可逆吸附，使用过的活性炭，用蒸馏水浸泡数次，烘干后可重复使用。

4. 实验准确度与活性炭的称量、平衡取样量的称量、温度、压强、醋酸和氢氧化钠的配制有关。

5. 取液用的移液管规格有50ml、25 ml、10 ml、5 ml，分别贴有醋酸和蒸馏水的标签，不要混用。

七、思考题

1. 固体吸附剂的吸附量大小与哪些因素有关？

答：1)吸附过程的温度和被吸组分的分压力.

2)气体(或液体)的流速.流速越高,吸附效果越差.

3)吸附剂的再生完善程度.再生解吸越彻底,吸附容量就越大,反之越小.

4)吸附剂厚度.因为吸附过程是分层进行的,故与吸附剂层厚度(吸附区长度)有关.

2. 为了提高实验的准确度应该注意哪些操作？

答：表面活性剂在固液界面吸附比气液界面吸附复杂得多。

1、气液界面吸附只涉及表面活性剂分子与溶剂分子的相互作用，固液界面吸附涉及表面活性剂分子、溶剂分子、固体表面分子三者的相互作用。

2、气液界面吸附等温线为Langmuir吸附等温线。固液界面吸附等温线有L型、S型、L－S 型三类。

3、气液界面吸附一般为单层吸附，吸附等温式为Langmuir方程。固液界面吸附模型一般使用两阶段吸附模型，吸附等温式得复杂（见图）。

4、固液界面吸附要达到吸附平衡的时间较气液界面吸附要长。

界面现象 复习题解答

第十二章界面现象复习题解答 1、为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形玻璃管口加热后会变的光滑并缩小（俗称圆口），这些现象 的本质是什么 答：这些现象的本质是：表面层分子总是受到本体内部分子的拉力，有进入本体内部的趋势，即总是使表面积缩小到最小的趋势，因为相同体积的球形表面积最小，所以都成球形，而玻璃管口加热后变为圆口也是减小曲率半径（（缩小表面积）。 2、用学到的关于界面现象的知识解释以下几种做法或现象的基本原理：（1）人工降雨，（2）有机蒸馏中加沸石，（3）毛细凝聚，（4）过饱和溶液、过饱和蒸汽、过冷液体等过饱和现象，（5）重量分析中的“陈化”过程，（6）喷洒农药时为何常常要在药液中加少量表面活性剂。 答：都用开尔文公式RTlnP/P0=2 r m/ρR’或RTlnP1/P2=（2 r m/ρ）*（1/R1′-1/ R2′）或RTlnS/S0=2 r m/ρR’或RTlnS1/S2=（2 r m/ρ）*（1/R1′-1/ R2′）来解释。 3、如图所示，在三通活塞的两端涂上肥皂液，关断右端通路，在左端吹一个大泡；然后关闭左端，在右端吹一个小泡，最后让左右两端相通，试问接通后两泡的大小有何变化到何时达到平 衡讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 答：接通后小泡变小，大泡变大，即小气泡的附加压力Ps大于大气泡的附加压力，当达平衡时两气泡的曲率半径相等。 4、因吉布斯自由能越低，体系越稳定，所以物体总有降低本身表面吉布斯自由能的趋势。请说说纯液体、溶液、固体是如何降低自己的表面吉布斯自由能的。 答：纯液体通过缩小表面积来降低表面吉布斯自由能。溶液通过减小表面积和表面吸附两种途径来降低表面吉布斯自由能，对表面活性剂产生正吸附（Pi= -a i/RT（dr/da i），对非表面活性剂产生负吸附。 固体通过吸附气体分子或液体分子来降低体系吉布斯自由能。 5、为什么小晶粒的熔点比大块的固体的熔点略低而溶解度却比大晶粒大 答：根据开尔文公式RTlnS1/S2=2 r m/ρR’说明小晶粒的溶解度大于大块固体的溶解度（因为相同质量的小晶粒的表面吉布斯自由能大于大晶体的表面吉布斯自由能。因为熔点是三相平衡点， ∵RTlnP小/P大=（2 r m/ρ）*（1/R小-1/ R大），小晶体的蒸汽压大于大晶体的蒸汽压，所以小晶体的熔点

固液界面的吸附

实验四 固液界面上的吸附 一．实验目的 1. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线，求出Freundlich 等温式中的经验常数。 3. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗伦特立希（Freundlich ）吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 (一)计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时，固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同，即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 Γ=V （C 0-C ）/m (1) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ） C 0——被吸附物质的初始浓度（1 -?L mol ） V ——所用溶液的总体积（L ） 在 V 、C 0 、m 已知的情况下，Γ和C 的关系如何呢？ 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下，它在中等浓度溶液中的吸附量与 溶质平衡浓度的关系，可用Freundlich 吸附等温式表示：Γ=n kC m x 1 = (2) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） x ——吸附平衡时吸附质被吸附的量（mol ） m x ——平衡吸附量（1 -?g mol ） C ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ）

k 、n ——经验常数（与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（2）取对数，得 k C n m x lg lg 1 lg += (3) 以m x lg 对c lg 作图，可得一条直线，直线的斜率等于n 1，截距等于k lg ，由此可求得n 和 k 。 （二）本实验操作原理： 本次实验是在活性炭—醋酸体系中，验证Freundlich 吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和k ： NaOH+HAc==NaAc+H 2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH 的量，可知HAc 的浓度c ，再根据 (1)式计算Γ值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器：150ml 磨口具塞锥型瓶6个，150ml 锥型瓶6个，长颈漏斗6个，称量瓶1个，50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5ml 移液管1支，10ml 移液管2支，25ml 移液管3支，电子天平1台，恒温振荡器1套，定性滤纸若干。 试剂：活性炭（20～40目，比表面300～400m 2/g ），0.41 -?L mol HAc 溶液，0.10001 -?L mol NaOH 标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 1. 打开恒温振荡器的开关，预热10分钟，调节温度为25℃。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号，并各称入1.0克活性炭。 3. 用移液管按下表分别加入0.41 -?L mol HAc 和蒸馏水，并立即盖上塞子，置于25℃恒温振荡器中，调节好速度，摇荡一小时。 4. 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V 取样，放入1~6标号的小锥形瓶中，各加入5滴酚酞指示剂，用NaOH 标准溶液各滴定两次（滴至粉红色刚好不褪去），碱量取平均值记入下表。 5. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。 五、数据记录及处理 1. 将实验数据记入表,计算吸附前各瓶中醋酸的初浓度C 0和吸附平衡时的浓度C ，并按（1）式计算吸附量一同填入表.

物理化学界面现象知识点

279 界面现象 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数 表面张力γ：引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m -1。 表面功：'δ/d r s W A ，使系统增加单位表面所需的可逆功，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数：B ,,()(/)s T p n G A α??，恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯 函数，单位为J·m -2。 表面吉布斯函数的广义定义： B()B()B()B(),,,,,,,,( )()()()S V n S p n T V n T p n s s s s U H A G A A A A ααααγ????====???? ',r s T p s W dA dG dA γδ== 表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而表面功及表面吉布斯函数则是从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量，但它们的数值及量纲等同的，均可化为N·m -1。 在一定温度、压力下，若系统有多个界面，其总界面吉布斯函数： s i i s i G A γ=∑ 2. 弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程 附加压力：Δp =p 内-p 外 拉普拉斯方程：2p r γ?= 规定弯曲液面凹面一侧压力位p 内，凸面一侧压力位p 外；γ为表面张力；r 为弯曲液面的曲率半径，△p 一律取正值；附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3. 毛细现象 毛细管内液体上升或下降的高度 2cos h r g γθρ= 式中：γ为表面张力；ρ为液体密度；g 为重力加速度；θ为接触角；r 为毛细管半径。当液体不能润湿管壁，θ>90°即0cos θ<时，h 为负值，表示管内凸液体下降的深度。 4. 微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式

11.固液界面的微观结构

一，固液界面的微观结构 固液界面微观结构分类： 根据用显微镜观察生长着的晶体的界面状况，可以将其微观结构分为两类，即光滑界面和粗糙界面 ()一光滑界面： 1.从显微尺度来看，光滑界面呈参差不齐的锯齿状，界面两侧的固液两相是截 然分开的，在界面的上部，所有的原子都处于液体状态，在界面的下部，所有的原子都处于固体状态，即所有的原子都位于结晶相晶体结构所规定的位置上。 2.这种界面通常为固相的密排晶面。由于这种界面呈曲折的锯齿状，所以又称 为小平面界面。 3.当从原子尺度观察时，这种界面是光滑平整的。 ()一光滑界面图2.19： 1.原子尺度看： a)界面光滑平整， b)固液两相截然分开， c)界面上固相原子位于固相晶体结构所规定的位置上， d)形成平整的原子平面 2.在光学显微镜下，光滑界面由曲折的若干小平面组成，所以又称为 ()二粗糙界面： 1.从原子尺度观察时，这种界面高低不平，并存在几个原子间距厚度的过渡层。 在过渡层中，液相和固相的原子犬牙交错的分布着

2. 由于过渡层很薄，在光学显微镜下，这类界面是平直的，又称为非小平面界 面 除了少数透明的有机物之外，大多数材料包括金属材料是不透明的，因此不能依赖直接观察的方法确定界面的性质 那么如何判断材料界面的微观结构类型呢，杰克逊对此进行了深入的研究 当晶体与液体处于平衡状态时的固液界面： 当晶体与液体处于平衡状态时，从宏观上看，其界面是静止的。但是从原子尺度看，晶体与液体的界面不是静止的，每一时刻都有大量的固相原子离开界面进入液相，同时又有大量液相原子进入固相晶格上的原子位置，与固相链接起来，只不过两者的速率相等。 光滑界面和粗糙界面的定义： 1. 设界面上可能具有的原子位置数为N ，其中A N 个位置为固相原子所占据，那么界面上被固相原子占据位置的比例为N N x A = ，被液相原子占据的位置比例则为x -1。 2. 如果界面上有近50%的位置为固相原子所占据，即%50≈x ，这样的界面即 为粗糙界面。 3. 如果界面上有近0%或100%的位置为晶体原子所占据，则这样的界面称为光 滑界面 界面的平衡结构应当是界面能最低的结构 当在光滑界面上任意添加原子时其界面自由能的变化s G ?可以用下式表示： ()()()x x x x x x NkT G m s --++-=?1ln 1ln 1α式中，k 为波尔茨曼常数，m T 是熔点，α是杰克逊因子

第五章固液界面解析

第五章固-液界面 要求：掌握Young 方程和接触角；了解粘附功和内聚能，Young-Dupre公式，接触角的测定方法，接触角的滞后现象，以及固体表面的润湿过程；理解固液界面的电性质，即扩散双电层理论，包括:Gouy-Chapman理论，Debye-Hukel 对Gouy-Chapman公式的近似处理，Stern对Gouy-Chapman和Debye-Hukel 理论的发展；理解动电现象，平面双电层之间的相互作用，球状颗粒之间的相互作用；掌握新相形成，即成核理论，以及促进成核的方法。 §5.1 Young方程和接触角 1、固体表面的润湿 固体被某种液体润湿或不能润湿，叫亲某种液体或疏（憎）某种液体，例如：亲水性（疏油性，疏气性）；亲油性（亲气性，疏水性）。 根据水对固体表面的亲、疏性大小，水滴在固体表面，会出现如图5-1所示三种情况。 三相接触周边：液滴在固体表面，会存在固液气三相接触线，将液滴在固体表面铺展平衡时的固液气三相接触线叫三相平衡接触周边。 σ和平衡接触角或接触角θ：三相平衡周边任意一点上的液气界面张力 lg σ之间的夹角，叫润湿接触角θ，如图5-2所示。 液固界面张力 ls

接触角θ可定量描述固体被液体润湿的大小，接触角越小，润湿性越好，接触角越大，润湿性越差。一般分下面三种情况： （1）θ< 90o 时：被润湿，润湿过程对外做功，有放热现象； （2）θ= 90o 时：中等，无现象； （3）θ> 90o 时: 不被润湿，外界对系统做功，有吸热现象。 3、Young 方程 如图5-2 所示，润湿周边任意一点上，当润湿达平衡时，其在水平方向上的受力合力应为零，则应有： 0cos lg =-+sg ls σθσσ θ σσσc o s lg +=ls sg （5-1） 上述方程即为Young 方程，它是研究固液润湿作用的基础方程。 §5.2 粘附功和内聚能 设有α，β两相，其相界面张力为αβσ，如图5-3所示，在外力作用下分离 为 独立的α，β两相，表面张力分别为βασσ，。在这一过程中，外界所作的功为a W ： αββασσσ-+=a W （5-2） a W 是将结合在一起的两相分离成独立的两相外界所作的功，叫粘附功。 若将均相物质分离成两部分，产生两个新界面，如图5-4所示，则上式中，

第十一章 界面现象

第十一章界面现象 一、基本要求 （1）理解表面张力和表面吉布斯自由能函数的概念。 （2）理解弯曲界面的附加压力概念和拉普拉斯公式及其应用。 （3）理解弯曲液面的饱和蒸汽压与平面液体的饱和蒸汽压的不同；掌握开尔文方程及其应用。 （4）了解铺展和铺展系数。了解润式、接触角和杨氏方程；了解毛细管现象。 （5）理解压稳状态及新相生成。 （6）了解溶液界面上的吸附现象，正吸附和负吸附，吉布斯模型及其表面过剩物质的量的概念。 （7）了解物理吸附和化学吸附的含义和区别。 （8）了解表面活性剂的特征及其应用。 （9）理解吉布斯吸附等温式。 （10）掌握兰缪尔单分子层吸附模型和吸附等温式。 （11）了解B.E.T.多分子层吸附定温式及其内容。 二、主要概念、定理与公式 1．界面 存在于两相之间的厚度约为几个分子大小（纳米级）的一薄层，称为界面层，简称界面。 通常有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固等界面，对固-气界面及液-气界面亦称为表面。

2．分散度 把物质分散成细小微粒的程度，称为分散度。通常采用体积表面或质量表面来表示分散度的大小。 ）表示多相分散体系的分散程度。其定义为：单位 通常用比表面（ 体积或单位质量的物质所具有的表面积，分别用符号 或 式中 ，V，m分别为物质的总表面积、体积和质量。 3．界面现象 凡物质处于凝聚状态，界面上发生的一切物理化学现象均称为界面现象。如毛细管现象、润湿作用、液体过热、蒸汽过饱和、吸附作用等，同称为界面现象。 4．表面自由能和表面张力 （1）表面功：由于分子在界面上与在体相中所处的环境不同，所以表面组成、结构、能量和受力情况与体相都不相同。如果把一个分子从内部移到界面（或者说增大表面积）时，就必须克服分子体系内部分子之间的吸引力而 所需要 对体系做功。在温度、压力和组成恒定时，可逆的使表面积增加 对体系做的功叫表面功。 （2）表面自由能：高分散体系具有巨大的表面积，所以具有巨大的表面能。表面自由能的广义定义为：

固液界面的吸附

固液界面的吸附

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实验四 固液界面上的吸附 一．实验目的 １. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线,求出Freu ｎd ｌic ｈ等温式中的经验常数。 ３. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附,验证弗伦特立希（Ｆreund ｌich)吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 (一)计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时,固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同,即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 Γ=Ｖ(C 0－C)／m (1） 式中:m ——吸附剂的质量(g) Ｃ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度(1 -?L mol ) Ｃ０——被吸附物质的初始浓度(1 -?L mol ) V ——所用溶液的总体积(L ） 在 Ｖ 、C ０ 、m 已知的情况下,Γ和C 的关系如何呢? 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下,它在中等浓度溶液中的吸附量 与溶质平衡浓度的关系，可用Freun ｄlich 吸附等温式表示:Γ＝n kC m x 1 = （2) 式中：m ——吸附剂的质量（g ） x ——吸附平衡时吸附质被吸附的量(mo ｌ） m x ——平衡吸附量(1-?g mol )

Ｃ——吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（1 -?L mol ） ｋ、n ——经验常数(与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（２）取对数,得 k C n m x lg lg 1 lg += (3) 以m x lg 对c lg 作图，可得一条直线，直线的斜率等于n 1，截距等于k lg ，由此可求得n 和 ｋ。 （二)本实验操作原理: 本次实验是在活性炭—醋酸体系中，验证Freu ｎdl ｉｃh 吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和ｋ: Na ＯH+ＨAc ＝=ＮaAc+Ｈ2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH 的量，可知ＨAc 的浓度c ，再根据 (1)式计算Γ值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器:15０ｍl 磨口具塞锥型瓶６个，１50ml 锥型瓶６个,长颈漏斗6个，称量瓶1个,50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5m ｌ移液管1支,10ml 移液管２支,25ｍl 移液管3支，电子天平1台,恒温振荡器1套,定性滤纸若干。 试剂:活性炭(2０～40目,比表面３00~4０0ｍ２ ／ｇ)，0.41-?L mol HAc 溶液,0.10０01 -?L mol ＮaOH 标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 1． 打开恒温振荡器的开关,预热10分钟，调节温度为25℃。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号,并各称入1．0克活性炭。 ３． 用移液管按下表分别加入0．４1 -?L mol HA ｃ和蒸馏水,并立即盖上塞子，置于25℃恒温振荡器中,调节好速度，摇荡一小时。 ４． 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V 取样,放入１~6标号的小锥形瓶中,各加入５滴酚酞指示剂，用N ａOH 标准溶液各滴定两次(滴至粉红色刚好不褪去)，碱量取平均值记入下表。 ５. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器,关闭电源,整理实验台。 五、数据记录及处理 1. 将实验数据记入表,计算吸附前各瓶中醋酸的初浓度Ｃ０和吸附平衡时的浓度C,并按(１）

固液界面的吸附

实验四固液界面上的吸附 1. 了解固体吸附剂在溶液中的吸附特点。 2. 做出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温线，求出Freundlich等温式中的经验常数。 3. 通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗伦特立希（Freundlich ）吸附等温式对此体系的适用性。 二、实验原理 （一）计算依据： 当一溶液与不溶性固体接触时，固体表面上溶液的成分常与体相溶液内部的不同，即在固-液界面发生了吸附作用。由于溶液中各组分被固体吸附的程度不同，吸附前后溶液各组分的浓度将发生变化，根据这种变化可计算出吸附量。 r =V （C0-C）/m ⑴ 式中：m 吸附剂的质量（g） C――吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（mol I，） C0――被吸附物质的初始浓度（mol丄‘） V ――所用溶液的总体积（L） 在V、C O、m已知的情况下，r和C的关系如何呢？ 活性炭是一种高分散的多孔性吸附剂，在一定温度下，它在中等浓度溶液中的吸附量与 1 x — 溶质平衡浓度的关系，可用Freundlich吸附等温式表示：r = kC n m ⑵ 式中：m 吸附剂的质量（g） x ----- 吸附平衡时吸附质被吸附的量（mol） ---- 平衡吸附量（mol g '）

m C――吸附平衡时被吸附物质留在溶液中的浓度（mol L^ ） k、n――经验常数（与吸附剂、吸附质的性质和温度有关）。将式（2）取对数，得 x 1 lg lg C lg k （3） m n x 1 以lg 对lg c作图，可得一条直线，直线的斜率等于，截距等于lgk，由此可求得n和m n k。 （二）本实验操作原理： 本次实验是在活性炭一醋酸体系中，验证Freundlich吸附等温式的适用性，并求出经验常数n 和k： NaOH+HAc==NaAc+H2O 根据这个中和反应，计量滴定所用的NaOH的量，可知HAc的浓度c,再根据（1）式计 算r值，即可作图。 三、仪器试剂 仪器：150ml磨口具塞锥型瓶6个，150ml锥型瓶6个，长颈漏斗6个，称量瓶1个，50ml 酸式、碱式滴定管各1支，5ml移液管1支，10ml移液管2支，25ml移液管3支，电子天平1台，恒温振荡器1套，定性滤纸若干。 试剂：活性炭（20?40目，比表面300?400m2/g） , 0.4 mol I* HAc溶液， 0.1000 mol L NaOH标准溶液，酚酞指示剂。 四、实验步骤 l. 打开恒温振荡器的开关，预热10分钟，调节温度为25 C。 2. 将6个干净的磨口具塞锥型瓶编号，并各称入 1.0克活性炭。 3. 用移液管按下表分别加入0.4mol L 4HAc和蒸馏水，并立即盖上塞子，置于25C恒温振 荡器中，调节好速度，摇荡一小时。 4. 从各号瓶中按下表所规定的平衡取样量V取样，放入1~6标号的小锥形瓶中，各加入5 滴酚酞指示剂，用NaOH标准溶液各滴定两次（滴至粉红色刚好不褪去），碱量取平均值记 入下表。 5. 用过的活性炭回收于托盘中，清洗仪器，关闭电源，整理实验台。

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第九章界面现象 界面现象 1.表面张力、表面功及表面吉布斯函数 表面张力γ：引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力，单位为N·m 1。 表面功：' 2。 W A ，使系统增加单位表面所需的可逆功，单位为J·m δ r / d s 表面吉布斯函数：( G / A s ) T , p,n B ( ) ，恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯 函数，单位为 J·m 2。 表面吉布斯函数的广义定义： ( U )S ,V , n B( H ) S, p,n B( ) ( A G A s ) ( ) T,V ,n B( ) ( )T ,p ,n B( ) A s A s A s ' dA s dG T , p dA s W r 表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质，而表面功及表面吉布斯函数则是 从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量，但它们的数 值及量纲等同的，均可化为N·m 1。 在一定温度、压力下，若系统有多个界面，其总界面吉布斯函数： G s i A s i i 2.弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程 附加压力：p=p 内 p 外 2 拉普拉斯方程：p r 规定弯曲液面凹面一侧压力位 p 内，凸面一侧压力位 p 外；γ为表面张力； r 为弯曲液面的曲率半径，△ p 一律取正值；附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3.毛细现象 毛细管内液体上升或下降的高度 2 cos h g r 式中：γ为表面张力；ρ为液体密度； g 为重力加速度；θ为接触角；r为毛细管半径。当液体不能润湿管壁，θ>90°即cos0 时，h为负值，表示管内凸液体下降的深度。 4.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式

固液界面吸附实验报告

固液界面吸附实验报告 物理化学实验报告 姓名: 学号: 活性炭在醋酸水溶液中对醋酸的吸附 一、实验目的 1、了解固体吸附剂在溶液重点吸附特点。 2、通过测定活性炭在醋酸溶液中的吸附，验证弗劳因特立希(Freundlich)吸附等温式。 3、作出在水溶液中用活性炭吸附醋酸的吸附等温式，求等温式中的经验常数。二、实验原理 固液界面吸附分为分子吸附和离子吸附。分子吸附就是非电解质及弱电解质中的吸附;而离子吸附是指强电介质溶液中的吸附。通常，把被吸附的物质称为吸附质，把具有吸附作用的物质称为吸附剂。充当吸附剂的物质一般都是多孔性的，也就是具有较大的比表面吉布斯函数。本实验采用活性炭作为吸附剂，在一定温度下，根据弗劳因特立希(Freundlich)吸附等温式，研究活性炭在中等醋酸溶液中的吸附情况: 1xn,ke m x衡时，吸附质被吸附的物质的量(mol);为式中m为吸附剂的质量(g);为吸附平xm-1-1平衡吸附量(mol?g);c为吸附平衡时吸附质在溶液中的浓度(mol?L);k和n是与吸附质、吸附剂及温度有关的常数。 对上式两边取对数: x1lg,lgc，lgk mn

xlg以对作图，得到一条直线，根据直线斜率和截距，就可以求出n和k。lgcm 【实验试剂和仪器】 三、实验仪器试剂: 振荡器1台;磨口具塞锥形瓶6个;锥形瓶6个;长颈漏斗6个;电子天平1台(0.01)移液管1支(25mL);移液管2支(10mL);移液管1支(5mL);酸式滴定管1支;碱式滴定管1支; -1HAc溶-1NaOH粉末活性炭;0.4 mol?L液;0.1000 mol?L标准溶液;定性滤纸若干; 四、实验步骤 1 取6个干洁的具塞锥形瓶并编号，用电子天平准确称量2. 0g活性炭分别倒入锥形瓶。 -1HAc和然后按表1-1分别用酸式滴定管和碱式滴定管加入0.4mol?L蒸馏水，并立即用塞子盖上，置于25?恒温振荡器中振荡1小时。 2 滤去活性炭，用锥形瓶接收滤液。如果锥形瓶内有水，可用初滤液10mL分两次洗涤弃去。 3 按下表要求，从相应锥形瓶中用移液管取规定体积的样液，以酚酞作指示剂，用 -1的标准N0.1000 mol?LaOH滴定两次，碱量平均值记录在表中。 物理化学实验报告 五、实验数据及其结果 1、将实验数据记录在下表中。 2、计算吸附前醋酸的初始浓度和吸附平衡时的浓度。并根据下面公式计算平衡cc0 x吸附量: m

第十二章界面现象

第十二章界面现象 一、选择题 1.下列叙述不正确的是( ) A比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面 积引起系统吉布斯自由能的增量 B表面张力的物理意义是，在相表面的功面上，垂直作用于表面上任 意单位长度功线的表面紧缩力 C比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同 D比表面自由能单位为J·m2,表面张力单位为N·m-1时，两者数值不 同 2.在液面上，某一小面积S周围表面对S有表面张力，下列叙述不正确的是( ) A表面张力与液面垂直 B表面张力与S的周边垂直垂直 C表面张力沿周边与表面相切 D表面张力的合力在凸液面指向液体内部（曲面球心），在凹液面指向液体外部3.同一体系，比表面自由能和表面张力都用γ表示，它们( ) A物理意义相同，数值相同 B量纲和单位完全相同 C物理意义相同D前者是标量，后者是矢量相同，单位不同 4.一个玻璃毛细管分别插入25oC和75oC的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度( ) A相同B无法确定C25oC水中高于75oC水中D75oC水中高于25oC水中 5.纯水的表面张力是指恒温恒压组成时水与哪类相接触的界面张力( ) A饱和水蒸汽B饱和了水蒸气的空气C空气D含有水蒸气的空气 6.已知20oC时水～空气的界面张力为 7.27×10-2N·m-1，当在20oC下可逆地增加水的表面积4cm2,则系统的ΔG为( ) A2.91×10-5J B2.91×10-1J C－2.91×10-5J D－2.91×10-1J 7.对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是( ) A凸液面内部分子所受压力大于外部压力 B凹液面内部分子所受压力小于外部压力 C水平液面内部分子所受压力大于外部压力 D水平液面内部分子所受压力等于外部压力 8.弯曲液面下的附加压力与表面张力的联系与区别在于( ) A产生的原因与方向相同，而大小不同 B作用点相同，而方向和大小不同 C产生的原因相同，而方向不同 D作用点相同，而产生的原因不同 9.在一个密闭容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后会发生( ) A大水珠变大，小水珠变小 B大水珠变大，小水珠变大 C大水珠变小，小水珠变大 D大水珠、小水珠均变小

第五节 表面活性剂在固液界面上的吸附

第五节表面活性剂在固/液界面上的吸附 一、表面活性剂在固/液界面吸附的机理 在浓度不大的水溶液中，一般认为表面活性剂在固体表面的吸附是以单个表面活性剂的离子或分子进行的。吸附可能以下述一些方式进行。 (一)离子交换吸附 吸附于固体表面的反离子被同电性的表面活性剂的离子取代。 （二）离子对吸附 表面活性剂离子吸附于具有相反电荷的、未被离子所占据的固体表面位置上。 （三）氢键形成吸附 表面活性剂分子或离子与固体表面极性基团形成氢键而吸附。 (四)π电子极化吸附 吸附质分子中含有富于电子的芳香核时，与吸附剂表面的强正电性位置相互吸引而发生吸附。 （五）London引力（色散力）吸附

吸附作用随吸附质分子增大而增加，而且在任何场合皆发生。所有吸附类型中皆存在，可作为其它吸附的补充。此种吸附机理可以说明表面活性剂离子在离子交换吸附中取代同电性无机离子的原因。 （六）憎水作用吸附 表面活性剂亲油基在水介质中易于相互联结形成“憎水链”，具有逃离水的趋势，当浓度增大到一定程度时，有可能与吸附在表面的其它表面活性剂分子聚集而吸附，或以聚集状态吸附于表面。 二、表面活性剂溶液的吸附等温线 表面活性剂在固体表面上的吸附等温线有以下三种： （一）Langmuir 型吸附等温线 例如表面活性剂C 16H 33 N(CH 3 ) 3 Br在炭黑上的吸附，如图9-12。 平衡浓度/m mol/L 图9-12 C 16H 33 N（CH 3 ） 3 Br在炭黑上的吸附 可用Langmuir公式表示：（9-12）

式中，n 2S ——表面活性剂在固体表面吸附量；n m S ——表面单分子饱和吸附量； a ——常数；C ——表面活性剂溶液浓度。 将（9-12）式直线化得： （9-13） 或将（9-12）式变为： （9-14） 根据（9-13）式以1/n 2S 对1/C 作图，直线斜率=a/n m S ，截距=1/n m S ，可求得n m S 和a 值。同理根据（9-14）式以C/n 2S 对C 作图可求出n m S 和a 值。 （二）“台阶”型吸附等温线 例如表面活性剂在氧化铝表面上的吸附量呈台阶型吸附等温线，如图9-14。 平衡浓度/m mol/L 图9-13 表面活性剂在氧化铝上的吸附 （三）S 型吸附等温线 吸附等温线是由三部分组成如图9-14。第一区域：是十二烷基磺酸阴离子和用来调节离子强度的氯化钠的氯离子进行竞争吸附。产生吸附的地方是氧化铝粒子周围的双电层的扩散层部分。因此在这个区域中ζ电位的变化几乎看不出来。同时这种吸附只是离子交换，所以吸附等温线的斜率也近似等于1。

界面现象问答题

1液滴会自动成球形，固体表面有吸附作用，溶液的表面也会有吸附现象，请给予热力学解释。 答：在一定的T、p下，系统的吉布斯函数越低越稳定。G =σ A 液滴自动呈球形是因为相同体积时，液滴的表面积最小。固体表面和液体表面有吸附作用是因为可通过吸附作用来降低表面的不对称性，降低表面张力，使吉布斯函数降低。 2工业上常用喷雾干燥法处理物料。 答：根据开尔文公式可知，微小液滴的饱和蒸气压比普通平液面的饱和蒸气压的大，因此在同样温度下更易挥发，使物料达到干燥的目的。 3用同一滴管在同一条件下分别滴下同体积的三种液体，水、硫酸水溶液、丁醇水溶液，则它们的滴数最多的是哪一个，最少的是哪一个？ 答：把水的表面张力看为定值，加入硫酸后硫酸水溶液的表面张力增大，加入丁醇后丁醇水溶液的表面张力减小，表面张力越大越易形成球状。所以硫酸的滴数最少，丁醇滴数最多。 4、解释下列各种现象及其产生原因 （1）均匀混合的油水系统经静止后会自动分层； （2）自由液滴或气泡通常呈球型； （3）粉尘大的工厂或矿山容易发生爆炸事故。 答：（1）均匀混合的油水系统静止后分层是液体自动缩小界面积的现象。均匀混合的油水系统是多相分散体系，相与相之间的界面积很大，界面能很高，处于不稳定状态，因而会自动缩小界面积而使系统趋于稳定。 2）自由液滴或气泡也是液体自动缩小界面积的现象。一方面由于体积一定时，球型液滴表面积最小，另一方面若形成凸凹不平的不规则表面，在凸凹处分别受到相反方向附加压力的作用，在这些不平衡力的作用下，必然会形成球型表面，各处压力均衡，系统才处于稳定状态。 3）粉尘是细小的固体颗粒分散在空气中形成的分散系统，颗粒越小，表面积越大，表面能越高，因处于极不稳定的状态。当遇到明火、撞击等不安全因素时，就会导致系统的燃烧甚至爆炸。 5、纯水和矿泉水注满玻璃杯时，哪一个的液面会更高于杯口？ 答：矿泉水中含有无机盐离子，可使水的表面张力增大，进而增大了水于玻璃杯壁的接触角，所以矿泉水的液面会更高于杯口 6、气、固相反应CaCO3（s）——CaO（s）+ CO2（g）已达平衡。在其他条件不变的情况下，若把CaCO3（s）的颗粒度变的极小，则平衡如何移动？ 答：正向移动。微小晶体的蒸汽压比普通晶体的大，其化学势也高 7、在一定温度和压力下,为什么物理吸附都是放热过程？ 答：因为物理吸附基本上相当于气体的凝聚过程，而这个过程是要放出液化热的。另外，从吸附热力学上看吸附过程是一个自动进行的过程，因此在恒温、恒压下随着吸附的进行，系统的吉布斯函数是减小的，即ΔT,pG<0。再者气体分子吸附在固体表面上是气体分子由在三维空间运动转移到二维空间上运动，分子的平动受到了制约，从宏观上看表现为熵减的过程，即吸附过程为ΔS<0的过程。在恒温、恒压下，存在 ΔT,pG=ΔH-TΔS 因为ΔG<0，ΔS<0，所以吸附焓必然小于零。严格讲这一结论只对物理吸附才成立 1、晴朗的白天看天空为什么呈蔚蓝色，而晚霞却呈红色？ 白天看到的是太阳光在空气中的散射光，晚霞是看到的透射光。 2、在两块光滑的玻璃之间放些水后叠合在一起，若使之上下分开为什么要很费力？

第五章 固液界面

第五章 固-液界面 要求：掌握Young 方程和接触角；了解粘附功和内聚能，Young-Dupre 公式，接触角的测定方法，接触角的滞后现象，以及固体表面的润湿过程；理解固液界面的电性质，即扩散双电层理论，包括:Gouy-Chapman 理论，Debye-Hukel 对Gouy-Chapman 公式的近似处理，Stern 对Gouy-Chapman 和Debye-Hukel 理论的发展；理解动电现象，平面双电层之间的相互作用，球状颗粒之间的相互作用；掌握新相形成，即成核理论，以及促进成核的方法。 § Young 方程和接触角 1、固体表面的润湿 固体被某种液体润湿或不能润湿，叫亲某种液体或疏（憎）某种液体，例如：亲水性（疏油性，疏气性）；亲油性（亲气性，疏水性）。 根据水对固体表面的亲、疏性大小，水滴在固体表面，会出现如图5-1 所示 三种情况。 2、润湿性的度量——润湿接触角θ 三相接触周边：液滴在固体表面，会存在固液气三相接触线，将液滴在固体表面铺展平衡时的固液气三相接触线叫三相平衡接触周边。 平衡接触角或接触角θ：三相平衡周边任意一点上的液气界面张力lg σ和液固界面张力ls σ之间的夹角，叫润湿接触角θ，如图5-2所示。

图5-2 润湿接触角示意图

接触角θ可定量描述固体被液体润湿的大小，接触角越小，润湿性越好，接触角越大，润湿性越差。一般分下面三种情况： （1）θ< 90o 时：被润湿，润湿过程对外做功，有放热现象； （2）θ= 90o 时：中等，无现象； （3）θ> 90o 时: 不被润湿，外界对系统做功，有吸热现象。 3、Young 方程 如图5-2 所示，润湿周边任意一点上，当润湿达平衡时，其在水平方向上的受力合力应为零，则应有： 0cos lg =-+sg ls σθσσ θσσσcos lg +=ls sg （5-1） 上述方程即为Young 方程，它是研究固液润湿作用的基础方程。 § 粘附功和内聚能 设有α，β两相，其相界面张力为αβσ，如图5-3所示，在外力作用下分离 为

自测习题 第10章 界面现象

第10章界面现象 思考题： 1.利用界面现象原理解释毛细凝结现象。 2.为什么气泡、液滴、肥皂泡等等都呈圆形？为什么玻璃管口加热后会变得光 滑并缩小？这些现象的本质是什么？ 3.如右图所示，在三通旋塞 的两端涂上肥皂液，关断 右端通路，在左端吹一个 大泡。然后关闭左端，在 右端吹一个小泡。最后让 左右两端相通，试问接通 后两泡的大小有何变化？ 到何时达到平衡？讲出变化的原因及平衡时两泡的曲率半径的比值。 4.井水与河水相比，何者表面张力大？为什么？ 5.为什么气体吸附在固体表面一般是放热的？ 选择题： 1.关于表面吉布斯函数与表面张力，下列说法正确的是（）A．它们是体系的两个热力学变量 B．它们描述体系的同一性质 C.它们都是指向体系内部的向量 D. 它们是完全相同的一个量 2.已知20℃时水的表面张力为7.28×10-2 N·m-1，在此温度和标准压力下 将水的表面积可逆增大10 cm2，体系的ΔG等于（）

A．7.28×10-5 J B．-7.28×10-5 J C. 7.28×10-1 J D. -7.28×10-1 J 3.等温等压下，10g水的表面积增大2倍，做功W，水的吉布斯函数变化 为（） A．ΔG=W B．ΔG=-W C.ΔG > W D. 不能确定 4.设反应CaCO3(s)=CaO(s)+CO2(g)已达平衡，在其他条件不变的情况下， 将CaCO3进一步粉碎，则平衡（） A．左移B．右移 C.不移动 D. 不能确定 5.关于物理吸附，说法不正确的是（） A．吸附力基于范德华力，吸附一般没有选择性 B．吸附层可以是多分子层，也可以是单分子层 C．吸附速度快，吸附热小 D．吸附层较稳定，不易解吸 6.Freundlich吸附等温式Γ= kp n适用于（） A．低压B．中压C．高压D．任何压力 https://www.sodocs.net/doc/2915586807.html,ngmuir吸附等温式所基于的一个假设是（） A．理想的气体行为 B．平整的固体表面 C．吸附热为一常数，不随吸附过程变化 D．吸附与脱附的活化能均为零 8.气体在固体表面发生等温吸附（） A．ΔS > 0 B．ΔS < 0 C．ΔS = 0 D．ΔS ≥ 0 9.向水中加入表面活性剂后，（）

固液界面上发生的化学反应与化学吸附的区别

书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 固液界面上发生的化学反应与化学吸附的区别 浮选过程中所发生的界面现象十分复杂，除了物理吸附、润湿现象、吸 附现象、电现象外，在矿粒表面及矿浆内部还发生各种化学吸附和化学反应。 如何区别化学反应与化学吸附呢？由于固体和液体间的化学反应先从矿粒表面 开始，所以可以认为，表面吸附是化学反应的前提，化学反应是化学吸附的继 续，但化学吸附与化学反应的作用力都是化学键。化学吸附在药剂浓度较低时 发生，而且吸附后不形成新的化合物，不破坏固相原来的晶格。而化学反应一 般在药剂浓度较高时才能发生，并往往破坏固相表面原来的晶格，产生晶格质 点重排的现象。如硫离子S2-在白铅矿表面发生的化学反应：界面界面PbCO3]PbCO3+S2-→PbCO3]PbS↓+CO22-内部表面内部表面（反应后）在白铅矿表面生成PbS 的薄膜，是由于S2-浓度和Pb2+浓度的乘积大于PbS 在 水中的溶度积之故。反应中，开始生成的PbS 的表面化合物极薄，后来白铅矿 表面附近晶格中的CO32-继续被S2-置换，逐渐形成有一定厚度的PbS 薄膜。 此时，白铅矿的晶格被破坏，产生了硫化铅的新晶格。当然，药剂在矿物表 面作用的形式很多，在不同条件下，有着不同的作用形式。例如，油酸与铁矿 物的作用，如果药剂的浓度低，当pH 值又有利于药剂解离成离子时，则发生 单个粒子吸附，否则发生分子吸附。药剂的浓度高时，发生半胶束吸附。由于 矿粒表面的不均匀性，在表面不同部位的残留键力也有较大差别。化学吸附一 般多在化学性质活泼的活性中心发生，因此，药剂在矿物表面上的吸附其分布 往往是不均匀的。药剂在矿粒表面的作用往往有不同称谓，例如黄药阴离子 在方铅矿表面吸附，可称为化学吸附，离子吸附或单层吸附，有时亦称为化学 反应。在有的情况下，只能发生化学吸附，而不能进行化学反应。例如，将 硫酸钡置于稀的月桂酸钠溶液中，由于月桂酸钡比硫酸钡更容易溶解，事实上

第九章 界面现象-习题

第九章界面现象-习题 一.填空 1.下，把一半径的水珠分散成的小水 珠，则小水滴的数目为（）个。此过程系统=（）J。（已知20℃时， 2.同中液体，在一定温度下形成液滴，气泡和平面液体，对应的饱和蒸 气压分别为，和，若将三者按大小顺序排列应为（）。 3.将一玻璃毛细管垂直插入某液体中，若该液体对毛细管不润湿，则管内液面呈（），产生的附加压力的方向指向（），管内液面管外（）平液面。 4.在溶剂中加入某溶质B，能使该溶液的表面张力增大，则该溶质的表面浓度（）体相浓度，发生（），该溶质为表面（）物质。 5.液体的液滴愈小，饱和蒸气压愈（）;液体中的气泡愈小，气泡内的液体饱和蒸气压愈（）。 6.兰格缪尔单分子层吸附理论的基本假设是（）、（）、（）、（）。 7.由于界面效应引起的亚稳定状态有（）、（）、（）、（）。 8.物理吸附和化学吸附的本质区别是（）。 二.选择题 1.下面关于的物理意义中不正确的是（） A.σ是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长度线段上的紧缩力。 B.σ是恒温，恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。 C.σ是在一定的温度，压力下，单位表面积中的分子所具有G i b b s函数值。 D.σ是恒温，恒压下增加单位表面所引起的系统G i b b s函数值。 2.在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是（） A. B. C. D. 3.某溶液中溶质B的浓度为（表面）（体相），证明（）

A. B. C. D. 4.溶液的表面层对溶质发生吸附，当表面浓度<本体浓度，则（） A.称为正吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低。 B.称为无吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ不变。 C.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ升高。 D.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低 5.等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下的物理量中保持不变的有（） A.表面吉布斯函数 B.表面张力 C.液面上的附加压力 D.饱和蒸气压 6.水在玻璃毛细管中上升的高度反比于（） A.空气的压力 B.毛细管半径 C.液体的表面张力 D.液体的粘度 7.下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是（） A.表面活性剂是能显著的降低水的表面张力的物质 B.表面活性剂都是由亲水的极性基与增水的非极性基组成 C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶团 D.在水中加入表面活性剂时，吸附量 8.对弯液面所产生的附加压力（） A.一定等于零 B.一定不等于零 C.一定大于零 D.一定小于零 9.对于物理吸附的描述中，那一条是不正确的（） A.吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性 B.吸附层可以是单分子层或者双分子层 C.吸附速率较小 D.吸附热较小 三、计算题 1. 在298K、101.325kPa 下，将直径为1μm的毛细管插入水中，问需在管内加多大压力才能防止水面上升？若不加额外的压力，让水面上升，达平衡后管内液面上升多高？已知该温度下水的表面张力为0.072N?m-1，水的密度为1000kg?m-3，设接触角为0o。重力加速度为 g=9.8m?s-2。 2.泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。20℃实测最大泡压力为0.4217 kPa，若用同一个毛细管，20℃时测的水的最大泡压力为0.5472 kPa，已知20℃时水的表面张力为72.75 mN·m-1，请计算丁醇溶液的表面张力。 四.问答题 1.液体表面层中的分子受到的不对称力与液体的表面张力有何联系与

第五章固液界面-课件

第五章固－液界面5.1 润湿作用（4学时） 5.1.1 润湿过程 5.1.2 接触角与润湿方程 5.1.3 接触角的测量 5.1.4 影响接触角的因素 5.1.5 表面活性剂对润湿的影响 5.2 固液界面的吸附作用（4学时） 5.2.1 固液界面吸附的特点 5.2.2 自浓溶液中的吸附 5.2.3 自稀溶液中的吸附 5.2.4 自电解质溶液中的吸附 5.3 大分子的吸附（1学时） 5.3.1 吸附等温式 5.3.2 生物大分子和聚合物的吸附 5.4 表面活性剂在固液界面上的吸附（1学时）

5.1 润湿作用 5.1.1 液体在固体表面的润湿作用 润湿（wetting）是指在固体表面上一种液体取代另一种与之不相混溶的流体的过程。润湿过程可分为三类： 沾湿（adhesion） 浸湿（immersions） 铺展（spreading ） （1）沾湿：液体与固体由不接触到接触，变液气界面和固气界面为固液界面的过程 Wa = γlg +γsg - γsl Wa : 粘附功>0 自发 （2）浸湿：固体浸入液体的过程。（洗衣时泡衣服）固气界面为固液界面替代。-?G = γsg - γsl = Wt Wt: 浸润功>0 自发 （3）铺展：以固液界面取代固气界面同时，液体表面扩展的过程。 铺展系数S = γsg -(γlg + γsl) ≥ 0 时自发

小结： （1）无论哪一种润湿都是界面现象，其过程实质都是界面性质 及界面能量的变化 （2）对比三者发生的条件 沾湿： Wa = γlg +γsg - γsl≥ 0 浸湿： γsg - γsl ≥ 0 铺展： S = γsg -(γlg + γsl) ≥ 0 （3）固气和固液界面能对体系的三种润湿作用的贡献是一致的。 5.1.2 接触角与润湿方程 将液体滴于固体表面上，液体或铺展或覆盖于表面，或形成一液滴停于其上，此时在三相交界处，自固液界面经液体内部到气液界面的夹角就叫做接触角。 Yang 方程： γsg - γsl ＝ γlgcosθ Wa = γlg(cosθ + 1) ≥ 0 θ≤ 180 沾湿 A = Wt = γlgcosθ ≥ 0 θ≤ 90 浸湿 S = γlg(cosθ -1) = 0 θ= 0 铺展 习惯上将θ =90° 定义润湿与否标准 5.1.3 接触角的测量 （一）角度测量法（量角法） (1) 切线法 (2) 斜板法 γLG θ γSG γSL