1、2022-1-2411110-4 固固-液界面液界面固体表面力场不对称，故存在润湿和吸附现象。固体表面力场不对称，故存在润湿和吸附现象。1. 润湿角及杨氏方程润湿角及杨氏方程 1805年，年，Young提出，当把液体滴在固体表面时，平衡提出，当把液体滴在固体表面时，平衡时，可从力的角度导出一个方程：时，可从力的角度导出一个方程：接触角：接触角：气液固三相点处，气液界面的切线与固液界面的夹角气液固三相点处，气液界面的切线与固液界面的夹角杨氏方程（杨氏方程（or润湿方程）润湿方程）cosllss2022-1-2412 沾湿过程沾湿过程(动画动画)润湿润湿是固体表面上的气体被液体取代的过程是固体表面
2、上的气体被液体取代的过程. 润湿发润湿发生的原因是它能使系统的生的原因是它能使系统的(表面表面)吉布斯函数减小吉布斯函数减小.(1)沾湿沾湿: 当固、液接触时当固、液接触时, s-g和和 l-g界面被界面被 s-l界面所取代界面所取代的过程的过程.2. 润湿现象润湿现象单位面积沾湿过程的吉布斯函数变为单位面积沾湿过程的吉布斯函数变为:将已沾湿的界面再分离时将已沾湿的界面再分离时, 必须对系统所必须对系统所做的最小功做的最小功, 称为称为沾湿功沾湿功（Wa ）.沾湿沾湿 Ga ls - l - s 若沾湿为自发过程若沾湿为自发过程 Ga 0Wa = - Ga2022-1-2413 浸湿过程浸湿过
3、程(动画动画)(2)浸湿浸湿: 当固体浸入液体时当固体浸入液体时, s-g界面被界面被s-l界面所取代的过程界面所取代的过程.图示浸湿过程中系统在恒温恒压下图示浸湿过程中系统在恒温恒压下吉布斯函数变为吉布斯函数变为:将已浸湿的界面再分离时将已浸湿的界面再分离时, 必须对系统所必须对系统所做的最小功做的最小功, 称为称为浸湿功浸湿功（Wi ）.浸湿浸湿 Gi lss 若浸湿为自发过程若浸湿为自发过程 Gi 0Wi = - Gi2022-1-2414(3)铺展铺展: 少量液体在光滑固少量液体在光滑固(或液或液)体表面展开成薄膜的过程体表面展开成薄膜的过程.图示铺展过程中系统在恒温图示铺展过程中系统
4、在恒温恒压下吉布斯函数变为恒压下吉布斯函数变为:S 称为称为铺展系数铺展系数铺展自发进行的条件是铺展自发进行的条件是S 0. 若若S 0,则不能则不能铺展。铺展。 铺展过程铺展过程(动画动画)铺展铺展 Gs ls +lsS = Gs s ls l若铺展为自发过程若铺展为自发过程 Gs 02022-1-2415由由 s ls + lcos 可得到下列关系：可得到下列关系：沾湿过程：沾湿过程： Ga ls l s l (cos + 1) 浸湿过程：浸湿过程： Gils s l cos 铺展过程：铺展过程： Gsls + l s l (cos 1) 当当 90 180 时时, 即只能发生即只能发生沾
5、湿沾湿;当当 0 90 时时,不仅能发生沾湿不仅能发生沾湿;还能发生还能发生浸湿浸湿;当当 0 或不存在或不存在时时,不仅能沾湿、浸湿，还可以于发生不仅能沾湿、浸湿，还可以于发生铺展铺展.2022-1-2416 汞不能润湿玻璃汞不能润湿玻璃防雨设备防雨设备, 农药配制农药配制, 机械润滑机械润滑, 矿物浮选矿物浮选, 注水采油注水采油, 金属焊接金属焊接, 印染印染及洗涤等方面都与润湿有关及洗涤等方面都与润湿有关.规定：规定： 90 :不润湿不润湿; = 0 或不存在或不存在时：时：完全润湿完全润湿; = 180 时：时：完全不润湿完全不润湿。 = 140 2022-1-241773. 固体自
6、溶液中的吸附固体自溶液中的吸附由于溶剂的存在，固体自溶液中的吸附比气体的吸附复杂由于溶剂的存在，固体自溶液中的吸附比气体的吸附复杂。其中：其中：na：单位质量的吸附剂在溶液平衡浓度为：单位质量的吸附剂在溶液平衡浓度为c时的吸附量；时的吸附量； V：溶液体积；：溶液体积； c0和和c：溶液的配制浓度和吸附平衡后的浓度：溶液的配制浓度和吸附平衡后的浓度; m：吸附剂的质量；：吸附剂的质量；固体自溶液中对溶质的吸附固体自溶液中对溶质的吸附量量:单位：单位：mol kg-10 0a a()()V ccV ccn nm m- -= = 自稀溶液中的吸附自稀溶液中的吸附 一般为一般为I型等温线，可用型等温
7、线，可用Langmuir公式描述：公式描述：b：吸附系数，与溶剂、：吸附系数，与溶剂、 溶质的性质有关；溶质的性质有关；nam：单分子层饱和吸附量；：单分子层饱和吸附量；a am ma a1 1n bcn bcn nbcbc= =+ +2022-1-24188 自浓溶液中的吸附自浓溶液中的吸附 吸附等温线一般为到吸附等温线一般为到U型或型或S型，为固型，为固-气吸附类型气吸附类型中没有的。中没有的。 亦可用弗罗因德利希等温吸附经验式：亦可用弗罗因德利希等温吸附经验式： na = kcn吸附剂孔径吸附剂孔径吸附质分子的大小吸附质分子的大小温度温度吸附剂吸附剂-吸附质吸附质-溶剂极性溶剂极性吸附剂的表面化学性质吸附剂的表面化学性质 稀溶液中影响吸附的因素稀溶液中影响吸附的因素Homework 15
