表面现象例.PPT

第四章 表面现象 §4.1 比表面、表面吉布斯函数和表面张力。 一、比表面 产生表面（界面）现象的原因是什么？ 表面层分子受到指向液体内部的合力。因而液体表面的分子总是趋向移往液体内部，力图缩小表面积。 1、比表面计算方法： S0 = A/V S0 = A/m 多孔硅胶、分子筛、活性炭等，也有很高的比表面。如活性炭比表面可达到 1000 ~ 2000 m2 · g-1 资料：分子筛 又称泡沸石或沸石,是一种具有立方晶格的硅铝酸盐化合物，主要由硅铝通过氧桥连接组成空旷的骨架结构，在结构中有很多孔径均匀的孔道和排列整齐、内表面积很大的空穴。 分子筛含有金属离子和化合态的水。由于水分子在加热后连续地失去，但晶体骨架结构不变，形成了许多大小相同的空腔，空腔又有许多直径相同的微孔相连，能把比孔道直径小的分子吸附到孔穴的内部中来，而把比孔道大的分子排斥在外,因而能把形状直径大小不同的分子，极性程度不同的分子，沸点不同的分子，饱和程度不同的分子分离开来，即具有“筛分”分子的作用，故称为分子筛。 目前分子筛在冶金，化工，电子，石油化工，天然气等工业中广泛使用。  ②温度对界面张力的影响: 温度升高，物质体积膨胀，分子间距离增加，相互作用减弱，界面张力下降。 §4.2 表面热力学。 1. 讨论： (1)当?一定时，dG= ?dA,缩小表面积过程是自发过程，例如液滴呈球状。 (2)当A一定时，dG=Ad?,表面张力减小过程是自发过程，例如：吸附作用 (3)二者均有变化时，润湿现象 §4.3 润湿现象和浮选 润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。最常见的润湿现象是一种液体从固体表面置换空气，如水在玻璃表面置换空气而展开。 在日常生活及工农业生产中，有时需要液固之间润湿性很好，有时则相反。如纸张，用做滤纸时，要求水对其润湿性好；包装水泥用的牛皮纸，则因水泥需要防水，要求水对其不润湿。 根据表面热力学公式： 固体与液体接触后，系统吉布斯函数降低，液体取代固体表面的气体，而与固体接触，产生液-固表面。这个过程称为润湿。 3、润湿与不润湿 1）当润湿角 0? 90o时,为润湿; 90o ? 180o为不润湿. 2）亲水性固体和憎水性固体的区别,仍按润湿角大小进行区分. 常见亲水性固体：玻璃，石英、硫酸盐、金属氧化物、 矿物等等。 常见憎水性固体：石蜡、石墨、有机物质、花瓣、树 叶等等 4、液体和气体对固体表面润湿之间的关系——气浮。 气浮是一种固－液和液－液分离的方法。 具体过程： 通入空气→产生微细气泡→S附着在气泡上→上浮。 对于亲水性颗粒的气浮，表面需改性为疏水性 → 投加浮选剂。 常用的浮选剂：松香油、煤油、脂肪酸，起连接颗粒和气泡之间作用 §4.4 气体在固体表面上的吸附。 在活性炭附近，物质的浓度与体相浓度不同的现象。 在固体表面，物理吸附、化学吸附情况 资料：活性炭的物理吸附性能除了跟比表面积有关系，还跟活性炭的微孔大小也有很大的关系。要是活性炭的微孔大小与某种气体直径很接近，那么它对这种气体的吸附力就很强，而且吸附后不容易脱附。 要增加特定大小的微孔，就要控制活性炭的加工条件或工艺。这个技术比较难控制。 有其它气体共存的情况下，活性炭优先吸附其它比较好吸附的气体，而对于甲醛等更是很少吸附，而且也更容易脱附。 活性炭的吸附原理除了有物理吸附还有是化学吸附。活性炭表面有好多官能团，不同的官能团对某种气体的吸附力也是不同的。要增加活性炭表面特定的官能团才能增加活性炭对某种气体的吸附力。 增加活性炭特定官能团有好多种方法，最常用的就对活性炭进行化学物的添载或触媒添载，也可以化学工艺条件改性。 合适的、好的活性炭添载剂和改性方法能提高活性炭对特定气体吸附效率几倍到几十倍。活性炭添载与改性成为这几年热门的研究课题。 练习： 把25毫升0.198mol.l-1HAc与3克碳共震荡，达到平衡后，取出5毫升溶液用0.05mol.l-1NaOH滴定，结果用掉11.00毫升。那么1克碳上吸附 克HAc。 (解：吸附平衡后，醋酸的浓度C为 已知在273K时，用活性炭吸附三氯甲烷，其饱和吸附量为94dm3/kg。若三氯甲烷的分压为13.375KPa ，其平衡吸附量为83dm3/kg,则 b值为多少？