固体的表面能及其亲水_疏水性

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1、万方数据http：llwmv．1lxtb．org化学通报2009年第12期固体的表面能及其亲水／疏水性王晖顾帼华(中南大学化学化工学院长沙410083)摘要固体表面的亲水，疏水性质与表面分子与水之间的固，液界面相互作用自由能以及水介质中表面分子与空气之间的固，(液)，气界面相互作用自由能密切相关。水介质中固体表面与水之间存在范德华引力或疏水引力，与气泡之间存在范德华斥力、疏水引力以及静电斥力。在Lifshitz．范德华(LW)相互作用自由能、Lewis酸一碱(AB)相互作用自由能以及静电(EL)相互作用自由能3者之中，AB相互作用自由能比其它两者要大2。3个数量级以上。

2、与固体表面能Lewis酸．碱分量相关的亲水指数~／)，；+~／7i可以成为衡量固体表面亲水，疏水性质的重要判据，水介质中固体表面疏水的必要条件是~／y；+~／y；<5mJ”／m，指数大于或接近5IIlJ”，m的表面必然是亲水的。关键词表面能界面相互作用亲水／疏水性亲水指数SurfaceFreeEnergyofSoHdMatteranditsHydrophilic／HydrophobicNatureWangHui，GuGuohua(SchoolofCⅫstryandChemicalEngineefing，CentralSouthUniversity，Changsha410

3、083)AbstractThehydrophilic／hydrophobicnatureofsolidsurl．aceiscloselyrelatedtotheinterfacialinteractionsbetweensth-faeemolecules。waterandair，whichcanbedividedintotwoseriesincludingsohd／liquidandsolid／(1iquid)／gasintedacialinteractions．ThereexisttheVanderWaalsattractiveforceandhydrophobica

4、ttractiveforcebetweensolidsurfaceandwaterinterface，andthereexistVanderWaalsexclusiveforce，hydrophobieattractiveforceandelectrostaticexclusiveforcebetweensohdsurfaceandairin．dace．ComparingtheinteractivefreeenergyofLifshitz-vanderWaals(LW)，Lewisacid—base(AB)andelectrostaticinteractions，the

5、strengthofthehydrophobicattractiveforceorhydrationexclusiveforceisstrongerthantheVanderWaalsforceortheelectrostaticforcebyabout2—3ordersofmagnitude．While’，+andy—representtheLewisacidcomponentandLewisbasecomponentofthesurfacefreeenergyrespectively，thehydrophileindexisdefined船~／y；+~／y；，whi

6、chisveryusefultojudgethehydrophilie／hydrophobicnatureofsolidsurface．Thenecessaryconditionofhydrophohicsurfaceis~／)，；+~／yi<5mJm／m．ThesolidhaveahydrophilicsurfaceifthebydropIIileindexislargerthanorcloseto5mJ⋯／m．KeywordsSurfacefreeenergy，Inteffacialinteraction，Hydrophilic／hyd∞ophobicnature，

7、Hydrophihindex表面自由能是分子间力的一种直接证明，液体或固体表面的分子受到不平衡的分子间力的影响，与内部分子比较，它们具有附加的能量⋯。vanOss等乜。1认为，表面能)，由其Lifshitz．范德华分量y删和lewis酸．碱分量7肺组成，其中y^8又包含lewis酸分量y+和Lewis碱分量)，一。按扩展的DLVO理论¨J]，两物质(组分)之间相互作用总的自由能应包括静电相互作用自由能、Lifshitz一范德华相互作用自由能以及Lewis酸．碱相互作用自由能，涵盖静电力、范德华力、疏水引力及水化斥力。固体表面的亲水／疏水性