界面张力的原因及应用

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1、、界面张力介绍界面就是指两相接触得约几个分子厚度得过渡区,如其中一相为气体,这种界面通常称作为表面、在固体与液体相接触得界面处,或在两种不同液体相接触得界面上,单位面积内两种物质得分子,各自相对于本相内部相同数量得分子过剩自由能之加与值,就称为界面张力、界面张力,也叫液体得表面张力,就就是液体与空气间得界面张力。严格说表面应就是液体与固体与其饱与蒸汽之间得界面,但习惯上把液体或固体与空气得界面称为液体或固体得表面、常见得界面有:气-液界面,气-固界面,液液界面,液-固界面,固固界面。液体与另一种不相混溶得液体接触,其界面产生得力叫液相与液相间得界面张力、液体与固体表面接触,其界面产生得力叫液相

2、与固相间得界面张力。液体得表面张力,就就是液体表面得自由能、固体表面与空气得界面之间得界面张力,就就是固体表面得自由能。固体表面不同得材质,其表面自由能不同,金属与一般无机物表面得能量在QOnN/m以上,称为高能表面;塑料等有机物表面得能量较低,称为低能表面。与表面张力不同,处在界面层得分子,一方面受到体相内相同物质分子得作用,另一方面受到性质不同得另一相中物质分子得作用,其作用力未必能相互抵消、因此界面张力通常要比表面张力小得多。表面张力就是由液体分子间很大得内聚力引起得。处于液体表面层中得分子比液体内部稀疏,所以它们受到指向液体内部得力得作用使得液体表面层犹如张紧得橡皮膜,有收缩趋势,从而

3、使液体尽可能地缩小它得表面面积。我们知道,球形就是一定体积下具有最小得表面积得几何形体。因此,在表面张力得作用下,液滴总就是力图保持球形,这就就是我们常见得树叶上得水滴按近球形得原因。表面张力得方向与液面相切,并与液面得任何两部分分界线垂直。表面张力仅仅与液体得性质与温度有关。一般情况下,温度越高,表面张力就越小。另外杂质也会明显地改变液体得表面张力,比如洁净得水有很大得表面张力,而沾有肥皂液得水得表面张力就比较小,也就就是说,洁净水表面具有更大得收缩趋势、超低界面张力得定义当界面张力落在0、1mNm1-0.0OlrnN。m1范围为低界面张力,高于上限为高界面张力,低于下限为超低界面张力。超低

4、界面张力得应用领域超低界面张力最主要得应用领域就是在增加原油采集率与形成微乳状接夜,而提高原油采收率得化学方法之一就是在注水时加入表面活性剂使油水界面张力降低,所加得表面活性剂应就是源于丰富且价格低廉。为此,研究最多得就是石油磺酸盐。该表面活性剂溶液得组成就是:水表面活性剂、盐,加入油相后,便产生由油、水、表面活性剂、盐组成得低界面张力体系,其中油相包括各种烃类,如烷烃,不饱与烃,芳香烃,环烷烃及其混合物,表面活性剂可以就是单一组分或混合物,盐类包括各种水溶性无机盐2、矿物浮选得基本原理润湿过程矿物可浮性好坏得最直观标志,就就是被水润湿得程度不同、易被水润湿得矿物（例如石英、云母等）称为亲水性

5、矿物,不易被水润湿得矿物（例如石墨,辉钼矿等）叫做琉水性矿物。图122就是水漓与气泡在不同矿物表面得铺展情况。图中矿物得上方就是空气中水滴在矿物表面得铺展形式.从左至右,随着矿物索水程度得减弱,水滴越来越难于铺展而成为球形,图中矿物下方就是水中气泡在矿物表面附着得形式，气泡得形状正好与水jI|得形状相反，从右至左随着矿物表面索水性得增强。气泡变空工1T山4EIi+JV*丁空气(ft)三种基本润显形式由此可知,在气相与液相之间为了占有固体表面而存在着一种竞争。此外,矿物表面上液相为另一相(气相或油相)取代得条件也就是非常重要得,杜普雷(Dupre)首先应用热力学进行研究，臭斯特豪夫(Osterh

6、of)等人提出了三种基本润湿形式，即附着润湿(4),铺展润湿(6)与漫没润湿(c),如图1222所示。图中得液相就是水，另一相为空气。如果以油代替空气。并以其她液体代替水。其关系仍然相同。该系统由原来状态转变为最终状态时单位面积上所作得功，此功等于系统位能得损失。因此它就是系统变化得推动力得判据、为简化起见，略去重力与静电力、许多学者用润湿过程来说明浮选得原理，认为:(1)表层浮选基本上取决于矿物表面得空气就是否能被水所取代,如水不能取代矿物表面上得空气，即矿物表面不易润湿，则此矿物体就将飘浮在水面上,(2)全油浮选就是由于被浮矿物表面得亲油性与疏水性所造成得,（3）泡沫浮选就是由于被浮矿物经

7、浮选剂处理,造成了表面疏水性而附着于气泡上浮、可见,了解矿物表面上一种液体（例如水或油）取代另一种流体（如空气）得过程亦即润湿过程得规律性、对浮选具有实际意义。许多学者用润湿过程来说明浮选得原理,认为:（1）表层浮选基本上取决于矿物表面得空气就是否能被水所取代,如水不能取代矿物表面上得空气,即矿物表面不易润湿,则此矿物体就将飘浮在水面上,（2）全油浮选就是由于被浮矿物表面得亲油性与疏水性所造成得,（3）泡沫浮选就是由于被浮矿物经浮选剂处理,造成了表面疏水性而附着于气泡上浮。可见,了解矿物表面上一种液体（例如水或油）取代另一种流体（如空气）得过程亦即润湿过程得规律性、对浮选具有实际意义。吸附对浮

8、选得意义1. 概念:吸附:就是液体（或气体）中某种物质在相界面上产生浓度增高或降低得现象。正吸附:当加入某种物质后,使溶液表面能降低,表面层溶质得浓度大于溶液内部得浓度,浓度增高现象。这种物质称为表面活性剂。?负吸附:当加入某种物质后,使溶液表面能增高,表面层溶质得浓度小于溶液内部得浓度,浓度降低现象。这种物质称为非表面活性剂。吸附量:一定温度下,当吸附达到平衡时,单位面积上所吸附得吸附质得摩尔数，常用“r”表示。2。意义:吸附就是浮过程中,相间相互作用得一种主要形式,此外还有吸收,粘附与多相化学反应。研究浮选过程中得吸附现象,对探索浮选理论与指导浮选实践均有重要意义。二、吸附类型:吸附分为物

9、理吸附与化学吸附、两者区别:吸附基面上得化学质点与吸附质之间就是否发生化学键得结合、凡由化学键力引起得吸附称为化学吸附;凡由分子键力引起得吸附称为物理吸附。物理吸附:分子吸附,双电层扩散层吸附,半胶半吸附。化学吸附:离子吸附,双电层内层吸附与特性吸附。1、分子吸附:溶液中被溶解得溶质,以分子形式吸附到固-液,气-液等相界面上,称为分子吸附。吸附得结果不改变矿物表面电性。2、离子吸附:溶质离子在矿物表面吸附,称为离子吸附、?(1)定位吸附:定位离子在定位层发生得吸附,具有强得选择性与无取代性,结果改变电性。(2)交换吸附：一种离子交换矿物表面得另一种离子而吸附在矿物表面上。定位吸附与交换吸附经常

10、同时发生,常在矿物表面生成不溶性盐类，可以改变矿物表面得电性(包括数量与符号)。？3.双电层得吸附：?(1)双电层内层吸附一一一一定位吸附?(2)双电层外层吸附：紧密层吸附：静电力、范德华力与化学键力、扩散层吸附:静电力。4。半胶束吸附：长烃链非极性端在范德华力得作用下，发生缔合作用,形成类似胶体得结构。5、特性吸附：双电层吸附中除静电吸附以外得吸附。对溶液中某种组分有特殊得亲合力、？三、气一-液界面得吸附现象起泡剂就是一种表面活性物质，在气-液界面上呈单分子层定向吸附分子中非极性基透过界面穿过气相，而极性基留在液体中、？非极性基以范德华力相互作用，极性基互相排斥,又与水偶极子相互吸引。(1)

11、 3、去污作用机理非离子型去污剂得作用原理就是什么这类去污剂具有两亲结构得分子结构，疏水基原料就是具有活泼氢原子得疏水化合物，如高碳醇,脂肪酸,高碳脂肪胺,脂肪酰胺等物质、疏水基原料有环氧乙烷，聚乙二醇等、其机理就是作用在界面上得表面活性剂分子，降低了界面自由能，改变了污垢与基质得界面性质，通过吸引电荷相斥或吸附层得铺展压,使污垢从基质上移去，在经卷离，乳化，分散，增溶等作用，籍机械力,流体力学等因素，随溶液除去(2) 什么就是皂化作用？肥皂去污得原理就是什么？肥皂也洗衣粉得原理就是一样得么？E就是起什么作用？就是提高效率还就是本身也就是去污得呢？肥皂去污得原理就是什么？肥皂得制法就不讲了，肥

12、皂就是硬脂酸钠(十八酸钠)或十八烯酸钠、或油酸钠，这些高级脂肪酸钠得分子，可以分成两部分,一部分就是羧基钠盐-C00()Na(+),羧基阴离子就是易溶于水得基团叫亲水基，它使得肥皂具有水溶性；另一部分就是较长得烃基部分，不溶于水而溶于非极性溶剂叫憎水基。肥皂分子在水中时，它们得烃基部分彼此靠范德华力结合在一起，形成球状而将-COO(-)Na(+)部分,暴露在球面上。这样肥皂溶于水时，就形成了许多外面被亲水基包着得小球而分散在水中。当肥皂擦在沾油得水中衣上时憎水基爱好油，变插入沾油得衣中，亲水基憎油变插入水分子中，两手擦洗，油被分散成细小得颗粒，肥皂分子中得烃基溶于油粒中,而羧基部分则留在油粒外

13、面，这样,每一个细小得油粒外面都被许多亲水基包围着悬浮于水中，成为乳浊液，这种现象叫乳化、就好像几十把钢扦，插入很大得石头中，大家齐用力，就把石头抬出来了一样、用水一冲就洁净了。这就是现代洗涤剂得一个共同去污原理，再加发泡剂、胶溶剂、香料、润湿剂等等，就组成了洗涤剂。现代日本得洗涤剂就是叫五颜六色得肥皂片做成得，据研究说碳链得长度对去污能力有很大得关糸，太长，溶解性变小，太短去污能力差，现在科学家们正在探索这个长度与什么样得亲水基与什么样得憎水基最好，希望在明天！4、胶体粒子得制备方法收集胶体金溶液得制备有许多种方法，其中最常用得就是化学还原法基本得原理就是向一定浓度得金溶液内加入一定量得还原

14、剂使金离子变成金原子。目前常用得还原剂有：白磷、乙醇、过氧化氢、硼氢化钠、抗坏血酸、枸橼酸钠、鞣酸等，下面分别介绍制备不同大小颗粒得胶体金溶液。一、制备胶体金得准备（一）玻璃器皿得清洁制备胶体金得成功与失败除试剂因素以外玻璃器皿清洁就是非常关键得一步。如果玻璃器皿内不干净或者有灰尘落入就会干扰胶体金颗粒得生成，形成得颗粒大小不一，颜色微红、无色或混浊不透明、我们得经验就是制备胶体金得所有玻璃器皿先用自来水把玻璃器皿上得灰尘流水冲洗干净，加入清洁液（重铬酸钾100Og,加入浓硫酸2500ml,加蒸馏水至10000ml）浸泡24h,自来水洗净清洁液，然后每个玻璃器皿用洗洁剂洗34次,自来水冲洗掉洗

15、洁剂，用蒸馏水洗34次,再用双蒸水把每个器皿洗34次,烤箱干燥后备用。通过此方法得处理玻璃器皿不需要硅化处理,而直接制备胶体金、也可用已经制备得胶体金溶液,用同等大不颗粒得金溶液去包被所用得玻璃器皿得表面,然后弃去,再用双蒸水洗净,即可使用,这样效果更好,因为减少了金颗粒得吸附作用。(二)试剂得配制要求(1) 所有配制试剂得容器均按以上要求酸处理洗净,配制试剂用双蒸馏水或三蒸馏水。(2)氯化金(HauCl4水溶液得配制：将lg得氯化金一次溶解于双蒸水中配成1%得水溶液。放在4”c冰箱内保存长达几个月至1年左右,仍保持稳定。(3) 白磷或黄磷乙醚溶液得配制：白磷在空气中易燃烧，要格外小心操作。把

16、白磷在双蒸水中切成小块,放在滤纸上吸于水份后,迅速放入已准备好得乙醚中去,轻轻摇动,等完全溶解后即得饱与溶液。储藏于棕色密闭瓶内,放在阴凉处保存。二、制备胶体金得方法与步骤(一)白磷还原法1。白磷还原法(zSigmondy1905年)取1%得HAiCl4水溶液1ml,加双蒸水99ml配成0.01%得HAuCl4水溶液、用0、2mol/lK2C0调pH至7。2、(3)加热煮沸腾，迅速加入0.5ml20%白磷得饱与乙醚溶液，振荡数分钟至溶液呈现橙红色时即成。胶体金得颗粒直径为3nm左右,大小较均匀。2、白磷还原法(zSigmondy1905及zSigmondyThiessen1925)(1) 取0

17、、6%得HAuCl4水溶液2.5ml,加双蒸水120ml、(2) 用0、2mol/lK2CO,调pH至中性、(3) 加入1/5饱与度得白磷乙醚溶液1ml(1份白磷4份乙醚),在室温振荡约15min,溶液呈红褐色,再加热至典型得葡萄酒红色,加热可使乙醚蒸发,胶体金液体内过量得白磷通入空气后被氧化,此方法获得胶体金颗粒得直径在512nm之间、3. 白磷还原法得改良法(Henegouwen1986)(1)取20%饱与度白磷乙醚溶液0。5ml,加双蒸水60ml、(2)用1%得HAiC14水溶液0、75ml,加0、1mol/lK2CO30。6ml,振荡变成棕红色。(3)加热煮沸,至溶液变成透明红色。使用

18、上述方法增加还原次数使金颗粒直径不断增大,二者之间得关系见表51。表5-1胶体金颗粒大小与还原次数之间得关系还原次数颗粒直径(nm)正负误差15、60。926.70、937、90、949、81.35121。0此方法主要优点就是简化了制备不同大小得颗粒胶体金得手续与其它试剂得配制，经济、操作简单、另外，在多次还原过程中氯化金不再形成新得金颗粒，只就是在原先金粒子基础上使它得直径变大。第一次金颗粒起着“晶核”得作用。由于这一特点，制备得金颗粒相对均匀一致。(二) 抗体血酸还原法(StathisandFabrikanos1958)(1)将在4预冷得1%HAuC14水溶液1ml,0.2mol/1K2C

19、、5ml、双蒸水25ml混匀。(1) 在搅拌下加入1ml0o7渐坏血酸水溶液，立即呈现紫红色。(三) 加双蒸水至100ml,加热至溶液变为透明红色为止。胶体金颗粒直径为813nm柠檬酸三钠还原法(Frens1973)此方法就是由Frens在1973年创立得,制备程序很简单，胶体金得颗粒大小较一致，广为采用、该法一般先将0、01%得HAuCl4溶液加热至沸腾，迅速加入一定量1%宁檬酸三钠水溶液，开始有些蓝色,然后浅蓝、蓝色，再加热出现红色，煮沸710min出现透明得橙红色、各种颗粒得胶体金制备详见表52。表5-2柠檬酸三钠用量与胶体金颗粒直径得关系0.01%得HAuCl4(ml)1%宁檬酸三钠(

20、ml)直径(ml)1005。010、01004。015。01001、525.01001、050.01000。7560.01000。6070.01000。429&01000.32147.01000、25160按照Frens法还可以制备出其它不同颗粒大小得胶体金出来、许多研究证明用该法制备胶体金时金颗粒得大小就是柠檬酸三钠用量得函数,基本得规律就是柠檬酸三钠用量多，胶体金颗粒直径小柠檬酸三钠用量越少，腔体金颗粒直径越大。(四) 鞣酸一柠檬酸三钠还原法(S1ot与Gueeze1985年)该法就是以1982年Muhlpfordt法为基础，1985年Slot与Geuze对该法进行了改良，特点就是通过改变

21、鞣酸得用量制备出多种颗粒直径得胶体金，而且颗粒得直径均匀一致，很适合于双标及多标研究。制备3nm5nm10nm15nm得胶体金颗粒见表5-3表5-3鞣酸一柠檬酸三钠还原法A液B液直径(nm)1%宁檬酸钠(ml)0、1mol/LK2COml1%鞣酸(m1)HO(ml)11%HAC4(ml)H2O(ml)3。340、2411、8179540。20。715。11791040.0250、115。8751791540.00250、0115、987179操作步骤：(1) 根据所需要得胶体金颗粒分别配制A液与B液。将配制好得A、E两液在水浴内加热到60C,并通过控温装置使温度保持稳定(3)在电磁搅拌器上搅拌

22、A液迅速加入B液,继续加热直至胶体金变成葡萄酒色，时间大约710min。在A、B两液混合后可见溶液立即变成蓝色，大约13min就变成红色。(五) 用鞣酸柠檬酸三钠还原法,柠檬酸三钠主要为还原剂,而鞣酸则有双重作用,一就是还原作用,二就是保护作用,控制“晶核”得形成过程,也就就是说鞣酸得用量多少决定胶体金颗粒得大小形成,因此改变鞣酸得用量就可以改变胶体金得颗粒大小,达到制备不同直径颗粒得胶体金之目得、乙醇超声波还原法(BaigentandMuller1980)(1)1%HAuCb水溶浓0.2ml加入10Oml双蒸水。(2) 用0、2moKCO调pH至中性，再加入1ml乙醇、(3) 用20KC12

23、5w超声波探头浸入溶液内进行超声振荡，由此法制得得胶体金颗粒为610nm。(六) 硼氢化钠还原法(Tschoppetal1982)(1)将预冷在4得40ml双蒸水中加入0。6ml1%得HAuC4。(2)再加入0。2molKCO3,0。2ml。(3)在搅拌下,迅速加入新鲜配制得硼氢化钠水溶液(0、5mg/ml)0、4ml,一般重复加入35次,直至溶液得兰紫色变为橙红色为至。然后再搅拌5min,获得得金颗粒直径在25nm之间。(七) 放射性胶体金得制备方法(KentandAl1en1981)(1) 取0、01%HAuC14上水溶液100m1，加热至沸腾。195(2) 加入401Au、迅速加入4m1

24、1%柠檬酸三钠水溶液，57min出现透明得橙红色、(3) 其含量为IX106脉冲数/min。(八)微波制备液体金方法。前言：一种胶体银纳米粒子得制备方法，首先，将PVP水溶液与硝酸银溶液按PVP与硝酸银中银离子得质量比为115:1进行混合;然后,在获得得混合溶液中加丙酮,加入得丙酮与硝酸银中银离子得质量之比为510：1;最后在辐射波长为253。7-30Onm,为142000W紫外灯照射下以0、560mL/min得流速流经石英蛇形管即可。本发明将PVP,丙酮与硝酸银水溶液注入石英蛇形螺旋管中,并在螺旋管中插入紫外灯进行紫外照射,通过简单得混合及紫外照射即可获得粒径分布均匀得银纳米粒子得胶体溶液,

25、且在整个制备过程中无有毒物质或环境污染物、产生,制备得粒子尺寸容易控制,并且可以实现连续大规模生产。胶体得制备方法?：面筋情况?：当您在一点点水融化得糖或盐得含量,我们注意到，糖或盐完全溶解于水，不能分离,过滤或不Ealtroyq得解决方案被称为真实得、如果您把适量得水有点沙子洛奇这个解决方案,我们得到得水,您可以瞧到用肉眼砂颗粒（分钟）,如果您留在锅得底部得沙粒得混合物堆积得沙子被停牌。这两个极端之间得条件得情况下打电话得胶体粒子得大小,其中一分钟之间得体积与分子吊坠真正解决大小妥协,这就就是所谓得胶体。?胶体溶液方法制备?:有两种方式准备胶体?:方法取决于材料碎片,使范围内胶体粒子得大小,

26、称为扩散法?基础得方法,收集粒子,成为真正得解决办法,甚至在更大得规模被称为（聚合或凝结）糯米方式多种多样？。一、方法传播?：分为:机械方法，方式电力,A1bptnp（零售）,超音波?、机械方法:在这种情况下研磨材料,直到它到达胶体颗粒大小得范围与在特殊得机器称为胶体磨。二、电气:将这个单元格,电解,那里得金属阴极材料就是蔓延与电解液就是氢氧化钠溶液，并通过在阴极得高强度Vihrr钠流，并与金属合并与反应在这个Almmelgm钠与水得溶液中迅速蔓延得金属工艺胶体电解质溶液状态、三、Albptnp（零售）:这个过程可以转化从非胶体得胶体状态得情况，而溶剂或作为可以接受得形式因素或因素Albptnp已知得任何添加剂得影响得材料。A1bptnp般取决于吸附中心分类出版商普遍，这可能发生在材料就是爱访问溶剂（lofeli）得情况?、例如:氢氧化铝,说话转身对胶体增添了稀盐酸小案件得准备（DNA就是一种因素就是Albptnp四、超声波:与穗位高频率得声波无法触摸到,具有较高得能力,使她们能够打破文章颗粒大小在胶体范围之内。表面张力理Interfacialtensiontheoryandapplieation论及应用