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表界面的概念,接触角测量仪在表界面的应用
发布时间:2017-02-20   点击次数:1486次

表面,是一门有魅力的学科

 

   一般可按物质三态——固态、液态和气态一将界面划分为下列五种类型:

     液—气,  液—液,  固—气,  固—液,  固—固。

    气液固体接触角

    在上述分类中,其中至少有一相是凝聚相。气、液、固三态,则上述五种界面性质不同的两种液体或固体相接触,产生接触角。在许多不同的物理化学或界面化学的著作或文献中,常常把两体相之间的界面称作表面,实质上它们是同义的。只是在习惯上,往往把凝聚相之间的边界层称为界面,而把固/气或液/气的边界层称为固体或液体的表面。然而在某些场合,“表面”一 词,仅表示一个几何面,而界面则用以描述接触两相之间的二维薄层,称为表面层或界面层。这种界面层的厚度极薄,可以是单分子层或几个分子层厚。这类学科在实际应用中其实非常普遍,要测试出标准的接触角,需要用到接触角测量仪。 

    应该指出,并非所有相界面都是稳定的,两相间能存在稳定界面的先决条件是界面的生成白由焓为正值。若为负值,仅有偶然的起伏因素就可导致界面层不断扩大,zui后使一种物质*均匀分散在另一种物质之中,例如,两种气体的混合一般并无界面存在,而是不同分子的均匀混和;两种互溶的液体或固体在液体中溶解的情况亦复如此。通达我们的研究还可以看到,即使是互不混溶的液体只要有适量的表面活性剂存在,就能显著影响界面自由值而导致自动乳化。

    界面层的性质虽与相邻两体相有关,但又有所差异,这主要表现在界面层存在着与体相不同的作用力,例如,表面张力、表面压、界面电性质、界面粕度、弹性等。界面化学就是研究各类相界面上因存在与体相不同的作用力而产生的种种现象与性质的学科。这涉及一个十分广泛的领域,下表列出一些常见的全部或部分由于界面作用力引起的界面现象。

界面

由界面作用力引起的现象

液/气

表界面张力,泡沫,雾,蒸发,蒸馏,冷凝,吸收,泡沫分离技术

液/液

乳状液,萃取,液膜分离,乳液聚合,悬浮聚合

固/气

气体的吸附,催化,气-固反应,尘烟(气溶胶),固体分解得到固体与气体的过程

固/液

催化,电极过程,胶体溶液,动电现象,固体在溶液中吸附溶质,微晶的溶解,润湿作用,防水,焊接,结晶

固/固

固相反应,粘附,摩擦 

 

    由上表不难看出,对化学工业与工程密切有关的有以下一些方面:

    (1)相变化过程(例如蒸馏、革职、吸收、冷凝、结晶、溶解等);

    (2)界面化学反应,惶化作用(例如多相催化作用,胶束催化 作用与相转移催化作用);

    (3)界面电性质、动电现象、电极过程与相应的工程技术;

    (4)胶体系统(溶胶、悬浮体、乳状液、泡沫、烟、男、尘等)的稳定与破坏,以及与之有关的工艺、技术。

    (5)润湿作用(例如铺展、拈附或涂布,浮选,浸湿,防水,焊 接,去污等;

    (6)呼附作用,如气体吸附,毛细凝聚、溶液吸附与有关的工艺技术(例如泡沫情馏,离子浮选等)。

    由此可见,界面化学所研究的两相接触界面的范围是很广的。小至胶体分散,大至湖泊、海洋的表面都可以包括在内;这两相界面即可以一开始就同时存在,也可以从一颗小“萌芽”新生出另一相而产生界面,这就是物理化学放科书中提到的“新相生成”,它是介稳状态存在的重要原因。此外,有些复杂的系统是一个多相共存的系统,例如,液滴粘附在固体表面上,就涉及气/液,气/固.液/固三种界面,在筛板塔币以液体吸收气体也涉及好几种界面。但是应予指出的是直接接触的只可能是两相界面,不存在三相同时接触的界面,然而三相直接接触的界线还是存在的,润湿方程就是研究作用在三相界线上的表面张力与接触角之间关系。

    zui后应该指出的是,在众多的界面现象中均涉及到表(界)面张力,它是一个zui基本的重要性质,所以它的测定以及有关的实验技术是晟鼎精密仪器的工程技术人员都关心的课题。不仅为表面张力的测定提供了理论依招,也为研究各类界面现象提供了有效指导。表面张力作为界面热力学性质,综合运用它们将有助于解决化学工业与工程上遇到的各种界面化学议题.

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