材料表界面-題

1、1.試述表面張力（表面能）產(chǎn)生的原因。怎樣測(cè)試液體的表面張力？（1）原因液體表面層的分子所受的力不均勻而產(chǎn)生的。液體表面層即氣液界面中的分子受到指向液體內(nèi)部的液體分子的吸引力，也受到指向氣相的氣體分子的吸引力，由于氣相吸引力太小，這樣，氣液界面的分子凈受到指向液體內(nèi)部并垂直于表面的引力作用，即為表面張力。這里的分子間作用力為范德華力。（2）測(cè)試①毛細(xì)管上升法測(cè)定原理:將一支毛細(xì)管插入液體中液體將沿毛細(xì)管上升升到一定高度后毛細(xì)管內(nèi)外液體將

2、達(dá)到平衡狀態(tài)液體就不再上升了。此時(shí)液面對(duì)液體所施加的向上的拉力與液體總向下的力相等。則γ=12(ρlρg)ghrcosθ(1)(1)式中γ為表面張力r為毛細(xì)管的半徑h為毛細(xì)管中液面上升的高度ρl為測(cè)量液體的密度ρg為氣體的密度(空氣和蒸氣)g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣圈葹橐后w與管壁的接觸角。若毛細(xì)管管徑很小而且θ=0時(shí)則上式(1)可簡(jiǎn)化為γ=12ρghr(2）②Wilhelmy盤法測(cè)定原理用鉑片、云母片或顯微鏡蓋玻片掛在扭力天平或鏈?zhǔn)教炱缴蠝y(cè)定

3、當(dāng)片的底邊平行面剛好接觸液面時(shí)的壓力由此得表面張力公式為:W總W片=2γlcosφ式中W總為薄片與液面拉脫時(shí)的最大拉力W片為薄片的重力l為薄片的寬度薄片與液體的接觸的周長(zhǎng)近似為2lφ為薄片與液體的接觸角。③懸滴法測(cè)定原理懸滴法是根據(jù)在水平面上自然形成的液滴形狀計(jì)算表面張力。在一定平面上液滴形狀與液體表面張力和密度有直接關(guān)系。由Laplace公式描述在任意的一點(diǎn)P曲面內(nèi)外壓差為式中R1R2為液滴的主曲率半徑z為以液滴頂點(diǎn)O為原點(diǎn)液滴表面上

4、P的垂直坐標(biāo)P0為頂點(diǎn)O處的靜壓力。定義S=dsde式中de為懸滴的最大直徑ds為離頂點(diǎn)距離為de處懸滴截面的直徑再定義H=β(deb)2則得γ=(ρlρg)gde2H式中b為液滴頂點(diǎn)O處的曲率半徑。若相對(duì)應(yīng)與懸滴的S值得到的1H為已知即可求出表(界)面張力。即可算出作為S的函數(shù)的1H值。因?yàn)榭刹捎枚ㄆ跀z影或測(cè)量dsde數(shù)值隨時(shí)間的變化懸滴法可方便地用于測(cè)定表(界)面張力。④滴體積法測(cè)定原理當(dāng)一滴液體從毛細(xì)管滴頭滴下時(shí)液滴的重力與液滴的

5、表面張力以及滴頭的大小有關(guān)。表示液滴重力(mg)的簡(jiǎn)單關(guān)系式:mg=2πrγ實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明實(shí)際體積小得多。因此就引入了校正因子f(rV13)則更精確的表面張力可以表示為:γ=mg2πrf(rv13)其中m為液滴的質(zhì)量V為液滴體積f為校正因子。只要測(cè)出數(shù)滴液體的體積就可計(jì)算出該液體的表面張力。⑤最大氣泡壓力法測(cè)定原理若在密度為ρ的液體中插入一個(gè)半徑為r的毛細(xì)管深度為t經(jīng)毛細(xì)管吹入一極小4.比較Langmuir單分子層吸附理論和BET多分子層

6、吸附理論的異同，怎樣測(cè)定材料的比表面積？（1）異同Langmuir單分子層吸附理論：P21；BET多分子層吸附理論：P23（2）測(cè)定：氣體吸附法。書P25第二章1.什么是表面活性劑？表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？表面活性劑的濃度對(duì)溶液的表面張力有怎樣的影響？為什么有這樣的影響？（1）表面活性劑是指能使溶劑表面張力降低，且使表面呈現(xiàn)活性狀態(tài)的物質(zhì)。（2）分子結(jié)構(gòu)是由兩種不同性質(zhì)的基團(tuán)所組成。一種為非極性親油基團(tuán)，另外一種為極性親水基團(tuán)，

7、即表面活性劑既具有親水性又有疏水性，形成一種所謂的“兩親結(jié)構(gòu)”的分子。（3）隨著表面活性劑濃度的增加，表面張力而下降，當(dāng)達(dá)到臨界濃度時(shí)，表面張力就不再發(fā)生變化。（4）表面活性劑其親水端向水，親油段相空氣，其濃度的上升會(huì)使分子聚集在表面，這樣，空氣和水的接觸面減小，表面張力急劇下降，與此同時(shí)，水中的表面活性劑也聚集在一起，排列成憎水基向里，親水基向外的膠束。表面活性劑濃度進(jìn)一步增加，水溶液表面聚集了足夠多的表面活性劑的分子，無間隙地布滿在

8、水溶液表面上，形成單分子膜。此時(shí)，空氣和水完全處于隔絕狀態(tài)，表面張力趨于平緩。2.何謂HLB值？HLB值對(duì)表面活性劑的選用有何指導(dǎo)意義？（1）HLB值是指表面活性劑的親水性與親油性的相對(duì)大小。（2）HLB越大表示該表面活性劑的親水性越強(qiáng)HLB值越低則親油性越強(qiáng).由此可根據(jù)表面活性劑的HLB值的大小初步選擇我們所需要的活性劑類型.3.什么是相轉(zhuǎn)移溫度？用PIT表示表面活性劑的親水、親油性較HLB值有什么優(yōu)點(diǎn)？（１）相轉(zhuǎn)型溫度是指非離子型表