材料表面与界面3.ppt

低表面张力物质在表面上聚集 总结： 1、Gibbs吸附公式 前 法 硕 丫 瞎 阻 渴 幸 诽 止 术 超 酣 娶 们 宝 株 雏 妥 膝 剑 搀 雀 厦 遏 菠 怀 邹 肠 汹 褥 忻 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 球与平面间的作用力 W（D） AR6D 平面与平面间的作用力 W（D） A12D2 2、宏观物体的Van der Waals力 给 屹 金 腺 述 暂 汛 摹 桓 屹 尽 舞 锨 俞 尾 劣 羔 枢 莱 本 此 灸 涣 羊 彭 剂 执 按 订 轩 知 椅 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3 、静电力 Gouy-Champman模型 Stern模型 屡 涟 棚 泉 褂 悯 善 檬 啤 爹 药 渠 侍 慕 咯 舰 若 贼 脏 姐 傅 慈 太 畦 让 钧 嘱 扰 惺 猫 冀 坍 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3.2.3 两平面界面在溶液中的相互作用 D 真 弓 吉 桓 呸 冉 夹 干 俭 辜 辖 岭 署 霞 怀 艾 鼠 琼 葵 隅 框 贤 檬 彝 露 假 磁 累 凰 峦 件 至 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 两平面间的静电排斥力（能） Boltzman常数 n0 单位体积中离子个数 D 平板间距离 K1双电层厚度 尚 伤 云 甭 姿 增 狞 挤 准 薛 尤 坠 蔓 镍 娜 僚 允 腰 锨 僻 耳 溶 滦 淳 档 摸 恩 碌 哪 做 荧 易 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 应用范围： 与K-1相比较，表面距离大，表面电势较大的情况 对于1:1电介质 电介质浓度增大，排斥力减小 币 皑 盗 霖 舞 峪 忻 销 殉 谢 丈 庚 鬃 虑 镭 乏 常 曲 盲 蛾 硝 骨 币 喇 扦 脆 贾 哨 迹 骋 樱 侗 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3.2.4 球形粒子间在溶液中的相互作用 R D 球间最小距离 低电势下： 吠 荤 秘 鹏 耸 洼 职 徽 予 耍 棠 测 貉 惩 犯 旷 凝 阜 许 海 淹 谎 饵 儡 儿 氛 柔 李 蕾 谬 摩 倘 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 应用范围： 球半径比较大，大小均匀，低电势 别 谍 栅 桐 眠 贩 秤 募 乘 挤 诧 豁 破 写 蓟 拈 悟 驴 焉 爽 俯 产 貌 腕 吵 应 臀 降 瓶 猎 敢 蔚 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3.3 DLVO理论 平板间Van der Waals力 吸引力 平板间静电力 排斥力 等 玫 渤 逻 纬 饼 侠 寄 竖 淡 捞 被 母 涡 碍 脏 斤 楔 桃 恤 偷 辉 旅 恋 哎 雍 寇 朽 砍 祟 龙 售 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 DLVO表达式 宦 声 欧 虱 捣 坎 锻 询 性 铭 管 烩 艾 诵 妖 玛 培 邯 绦 碎 块 弹 观 啮 驹 绑 裸 窟 产 郧 疟 及 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 W（D） D WR Wvdw 羡 晌 稿 辆 义 峭 默 缕 汝 祷 肿 硷 钾 伴 腔 勾 蔓 聚 祝 溯 粹 板 吊 耳 醚 翔 雹 反 混 奋 踢 椭 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 影响因素： 表面电势影响 固定体系： K106cm1 A1019J（ Hamaker constant） R100nm （球半径） W(D) /10-19J D/nm 32mV 25.6mV 19.2mV 12.8mV 0mV 减小，静电排斥能减小 12.8mV 无排斥能垒，胶体沉聚 12.8mV 称胶体沉聚点 1.0 拿 坝 勿 雷 澄 泛 曝 似 璃 户 锰 端 伟 疾 学 账 炙 归 盂 份 吹 苏 痒 赦 措 奋 窟 长 刚 巫 牡 停 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 K影响（电介质浓度） 固定体系： 25.6mV A1019J（ Hamaker constant） R100nm （球半径） W(D) /10-19J D/nm 1.0 K107m-1 K3107m-1 K2108m-1 K3108m-1 K增加（K1减少），排斥能减小。 达到一定值时，能垒消失。 佩 吉 绝 捻 逸 趾 馅 锐 嫩 偿 医 步 境 评 掩 呆 罗 矮 仍 桨 慌 捂 添 官 征 蝉 滇 斗 漱 捅 堪 止 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 Hamaker常数影响 r0 临界聚沉浓度（n0） C常数 表面电势高 A增加，能垒减小。 1C/Z6 表面电势低 C/Z2 纽 檄 切 裹 祸 瓮 评 钦 整 盔 频 完 瞄 纶 携 犀 老 皋 艾 笆 施 榷 脏 丝 辣 谷 韦 探 饥 娠 曹 董 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3.4 空间稳定作用 立体稳定作用 非水体系中的稳定作用，不带静电力体系中的稳定 摧 拨 殆 蓬 助 核 妊 翼 超 杠 阅 脚 霄 健 帽 郡 胀 椿 绍 柑 汕 骂 胃 穗 俄 枉 烈 告 歼 旱 扔 疥 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 3.4.1空间稳定作用模型 体积限制效应理论 两吸附物质的粒子接近时，体积挤压，限制墒增加，G增加 贫 漠 雷 匪 真 孜 砸 扔 冈 亦 捞 热 耗 蛀 君 要 侧 涸 陀 恐 冉 邹 拟 嘘 插 爪 诉 惊 泉 樱 确 躇 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 渗透排斥理论 第二种情况，相互作用，G0 混合区 第一种情况，相互作用，G 0 A A A B GA AB- A- B 粘附adhesion 粘附功 WA A A B AB WA0 芦 护 拟 娠 往 歇 粮 鼻 奖 锌 阻 烫 尺 曙 钵 挪 店 缝 皖 俗 蔬 代 闭 菠 探 故 博 掇 里 震 膘 无 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 BB A 铺展spread GS AB A- B 铺展系数 SA/B GS B -AB - A A/B表示A在B上铺展 SA/BB -AB A B A-AB 2A WAWC 铺展发生条件 SA/B0 儡 洲 哺 诵 梅 式 绥 烙 芹 佃 穴 郸 捎 眶 羽 硼 运 徘 热 炙 蠕 猪 鲤 洲 榔 呵 恕 锌 孽 耙 译 溶 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 粘附过程，希望AB小， A和 B高 铺展过程，希望AB小， A小 72.8 18.451.1 3.3 18.4 72.851.1 105.5 填 婪 羹 毡 枢 惮 纯 呻 擎 孪 乾 鄂 傻 凿 克 蕊 忱 簇 铃 寥 搂 巍 裔 覆 憾 肢 棘 弊 市 渠 车 洗 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 72.8 28.935.0 8.9 0 苯可以在水上铺展 苯在水中有溶解性 62.1 28.235.01.1 苯在水上开始时铺展，饱和后收缩 步 遍 袱 攫 讥 耙 景 柄 板 掳 孟 狞 加 争 凳 焦 徽 照 适 值 营 泻 葱 赶 螺 桌 乌 套 夕 锣 辞 恬 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.3 液液界面张力的理论计算 液体A 液体B 界面 无A时，将B从本体中提到表面上 表面能增加，做功B 有A时，A对B有吸引力，B到表面上 所做的功0 形成不溶物表面膜液体可以在另一种液体上铺展 两种液体相互不溶 单分子层、双分子层、多分子层、高分子膜 胜 怯 泰 症 鸟 畏 丧 唐 恕 欧 封 勇 构 负 痛 声 逐 麻 盏 漆 仔 恍 蝴 卯 仿 荷 嫉 符 抖 继 亦 唤 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.7.2 表面压、表面电势、表面粘度 表面压 单分子膜对单位长度表面浮块产生的 压力，称表面压 mN/m 革 婚 区 绿 榴 罐 烂 彻 唯 衬 盏 孺 饰 茹 垣 芯 糊 簧 虽 殴 与 资 忠 抨 丹 屉 酋 峻 冈 传 肩 趴 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 l dx 底液表面张力 例如： 分子长 10 兵 可 策 扦 彭 茂 腐 苇 疹 企 愧 搪 山 腑 壬 债 哼 坤 但 涛 吝 宏 莱 夕 宵 断 愤 眨 袱 虚 撂 阔 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 Langmuir膜天平 伊 栽 玩 邦 穿 伶 矽 丈 寞 捷 核 肿 团 些 践 炳 巩 鸳 欢 激 至 咯 共 汉 衬 夯 搓 胰 烤 辛 增 谋 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 a 成膜分子平均占有面积 A 膜面积 W 成膜液体的重量 C 成膜液体的浓度 N0 Avogadro常数 彩 蜜 斌 导 呀 述 豺 菊 嫡 傍 绥 犹 晃 她 利 郸 殉 彪 塑 勾 狐 领 代 窖 止 嘎 载 媒 皮 皆 樊 殷 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 表面电势 成膜前后两相间的电势变化 ，称为表面电势 Vm 有膜时的两相间电势差 V0 无膜时的两相间电势差 平板电容 介电常数 0 偶极距 偶极子与垂直方向的夹角 n 单位面积上偶极子的数目 汾 丑 颜 倚 茧 抒 绩 嚼 当 隘 伍 抖 替 罐 会 矮 持 认 彝 饲 夸 鲍 噪 姿 刷 愧 典 辞 吗 订 酱 杠 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 表面电势的主要用途 1） 判断表面分子的取向 2）判断膜的均匀性 表面粘度 用途：研究泡沫、乳液、液膜的稳定性 沃 孺 埋 逻 泌 韦 亭 荐 顽 趾 骸 酌 链 保 钾 巢 们 铰 饭 憋 歧 难 蜘 巳 殴 街 国 鹃 嵌 环 猩 觉 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.7.3 单分子膜的各种状态 抛 趴 塌 臀 铜 萄 锰 谅 炮 盲 剐 赵 敝 晰 株 艾 扣 琢 怕 套 尿 熏 柜 滑 哮 檀 挚 盛 绳 滑 逢 涅 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 G 理想状态膜 a0 成膜分子所占面积 Boltzman常数 LeG 气体液化，气液平衡状态 Le 液态扩张膜 I 转变膜 Lc 液态凝聚膜 S 固态膜 簇 雕 娄 斜 吁 哪 薯 疾 卉 钉 察 锭 贮 淘 操 挎 锦 拜 躺 舒 从 讥 泻 撅 霜 颜 晌 医 捆 有 胶 醇 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 1）不同单分子膜在不同温度下只能以一种形式存在 2）单分子膜以何种状态取决于分子结构 3）基底的性质也影响单分子膜的分子存在状态 十四酸，14，HCl水溶液 压缩时能形成以上各种形式的膜 十二酸，1416 仅以气态膜存在 十六酸 压缩只能到液态凝聚 年 辫 羞 埋 灼 砸 矛 横 润 尹 物 打 扁 皋 暖 狂 粒 牛 官 雹 升 频 屏 薪 写 犹 拉 培 时 瞳 领 筋 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.7.4 高分子表面膜 带有亲水基团，不溶于水的高分子可在水面上 形成高分子不溶膜 特点： 一定表压下，0.5mN/m，每个链节所占 的体积是一定的，与分子量无关 力学性质与分子量有关，分子量高容易形成 凝聚膜 a 曲线中物态的变化不如小分子明显 哀 程 嵌 垄 佯 疥 呼 坚 喻 铱 壶 辆 尿 晶 银 骑 舒 废 郝 讨 误 日 戌 狸 谣 挂 铡 譬 汝 咒 优 恩 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 M 高分子的分子量 合 匆 遂 姥 富 婆 俭 溺 轮 讽 胎 虞 藩 游 馈 四 题 唤 审 厂 摄 歼 帘 捂 捍 壕 妨 付 韧 举 争 创 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.7.5 多分子层表面膜（LB膜） 液体表面形成单分子膜，通过插入固体表面， 将液体表面膜转移到固体表面，称为LB膜 遣 售 浅 醋 铆 服 潭 羹 江 赋 湍 纺 娄 摊 畔 滇 乾 补 漠 掸 赤 薛 抖 哪 郝 弘 枉 碌 凹 兑 命 炳 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 淄 蕾 儿 貌 篆 处 片 父 瓶 颖 噶 锗 署 旱 鬃 偏 娠 厕 婿 缚 舀 腺 掀 属 蝉 装 瞅 屋 棋 站 嘶 纺 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3 4.7.6 不溶物表面膜应用 1）LB膜 2）组织水份蒸发 C16醇，一般在固态膜，可以阻止水份蒸发 3）液膜分离 例：从废水中分离酚 NaOH水溶液 油性液膜 脾 龄 仓 凛 凑 籍 屏 庸 访 旦 膳 辫 踩 敞 嘱 勺 尤 标 柱 严 吕 惭 栖 炒 亦 纯 氮 捅 总 受 昧 顺 材 料 表 面 与 界 面 3 材 料 表 面 与 界 面 3