材料表界面-題

1、1.試述表面張力（表面能）產生的原因。怎樣測試液體的表面張力？（1）原因液體表面層的分子所受的力不均勻而產生的。液體表面層即氣液界面中的分子受到指向液體內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）測試①毛細管上升法測定原理:將一支毛細管插入液體中液體將沿毛細管上升升到一定高度后毛細管內外液體將

2、達到平衡狀態(tài)液體就不再上升了。此時液面對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為毛細管的半徑h為毛細管中液面上升的高度ρl為測量液體的密度ρg為氣體的密度(空氣和蒸氣)g為當?shù)氐闹亓铀俣圈葹橐后w與管壁的接觸角。若毛細管管徑很小而且θ=0時則上式(1)可簡化為γ=12ρghr(2）②Wilhelmy盤法測定原理用鉑片、云母片或顯微鏡蓋玻片掛在扭力天平或鏈式天平上測定

3、當片的底邊平行面剛好接觸液面時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近似為2lφ為薄片與液體的接觸角。③懸滴法測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系。由Laplace公式描述在任意的一點P曲面內外壓差為式中R1R2為液滴的主曲率半徑z為以液滴頂點O為原點液滴表面上

4、P的垂直坐標P0為頂點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O處的曲率半徑。若相對應與懸滴的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。因為可采用定期攝影或測量dsde數(shù)值隨時間的變化懸滴法可方便地用于測定表(界)面張力。④滴體積法測定原理當一滴液體從毛細管滴頭滴下時液滴的重力與液滴的

5、表面張力以及滴頭的大小有關。表示液滴重力(mg)的簡單關系式:mg=2πrγ實驗結果表明實際體積小得多。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為液滴的質量V為液滴體積f為校正因子。只要測出數(shù)滴液體的體積就可計算出該液體的表面張力。⑤最大氣泡壓力法測定原理若在密度為ρ的液體中插入一個半徑為r的毛細管深度為t經毛細管吹入一極小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構有什么特點？表面活性劑的濃度對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。（2）分子結構是由兩種不同性質的基團所組成。一種為非極性親油基團，另外一種為極性親水基團，

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“兩親結構”的分子。（3）隨著表面活性劑濃度的增加，表面張力而下降，當達到臨界濃度時，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，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，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值對表面活性劑的選用有何指導意義？（1）HLB值是指表面活性劑的親水性與親油性的相對大小。（2）HLB越大表示該表面活性劑的親水性越強HLB值越低則親油性越強.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？（１）相轉型溫度是指非離子型表