理论教育 水溶液的表面张力与表面吸附:实验成果

水溶液的表面张力与表面吸附:实验成果

时间:2023-10-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:第Ⅰ类为表面惰性水溶液,向水中加入无机电解质时,将使溶液的表面张力增加,参见图2-14中的曲线A,它们加入溶剂中使分子间相互作用增强,更多地被水分子拉入液相,表面相中的溶质浓度低于液相,通常将此类物质称为表面惰性剂。第Ⅲ类为碳链较长且在水中具有一定溶解度的有机物水溶液,其在很低浓度时就能显著降低溶剂的表面张力,但当溶质浓度达到某一值时,表面张力也趋于恒定不变,参见图2-14中的曲线C。

水溶液的表面张力与表面吸附:实验成果

实际应用中,水溶液最为常见,本节将重点探讨各种水溶液的表面张力特征,按照溶液表面张力与浓度关系,可将其分为三类。

第Ⅰ类为表面惰性水溶液,向水中加入无机电解质时,将使溶液的表面张力增加,参见图2-14中的曲线A,它们加入溶剂中使分子间相互作用增强,更多地被水分子拉入液相,表面相中的溶质浓度低于液相,通常将此类物质称为表面惰性剂。另外,可将这种浓度差视为表面对溶质的排斥或负吸附所导致。

图2-14 溶液表面张力与浓度的函数关系

对于无机盐系列的水溶液而言,其表面张力增加的幅度取决于无机离子与水分子之间的相互作用,一般遵循Hofmeister序列:Li>Na>K和F>Cl>Br>I。曲线A的溶质往往是自身内聚能较高、与溶剂作用也较强的物质。除了无机盐类之外,多羟基有机物(如蔗糖、甘露醇等)的水溶液也属于这一类型。(www.daowen.com)

第Ⅱ类为普通有机物水溶液,当溶质为有机物时,水溶液的表面张力普遍是降低的,降低的程度与溶质溶解度以及溶质优先吸附到表面的趋势有关。一般碳链较短的有机物水溶液的表面张力是随着溶质浓度的增加而缓慢下降的,如乙醇水溶液,参见图2-14中的曲线B。

第Ⅲ类为碳链较长且在水中具有一定溶解度的有机物水溶液,其在很低浓度时就能显著降低溶剂的表面张力,但当溶质浓度达到某一值时,表面张力也趋于恒定不变,参见图2-14中的曲线C。通常称这类物质为表面活性剂

大量事实表明,表面活性剂在溶液表面相的浓度大于它在体相的浓度,同样地,可将这种现象视为表面对溶质的吸引或正吸附所致。无论是正吸附还是负吸附,表面吸附量与表面张力的关系均可用Gibbs吸附等温线方程描述。

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