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US：被润湿固体的总的表面能； US—L：形成固液界面的总界面能。
实验测定：测出接触角、液体的表面张力以及温度系数，就可以求得接触角。 §2.3.3接触角的测定方法
1.高度测量法
根据液体与固体表面的润湿程度，测定在垂直的固体表面上液体升高的高度来计算其接触角。
装 订 线 ⑴毛细管法
根据液体在固体毛细管中上升的高度来确定接触角。 ⑵纽曼法
固体试样薄片插入液体试样中，如果液体对固体润湿，则液体弯月面上升。测得升高的高度，即可求得θ值。
2.直接测量法（也称投影法）
测量接触角最简单的方法。将固体表面上的液滴，或将浸入液体中的固体表面上形成的气泡投影到屏幕上，然后直接测量切线与相界面的夹角。插板法也属于这一类。
§2.3.4润湿应用示例
1.浮选
将原先亲水的颗粒表面变成憎水表面，并且附在气泡上上升的过程。固体与气泡固化的过程见图2-26。
颗粒浮出液面的条件是：表面张力ζL在垂直方向的分量F1即为上浮力，上浮力F1很大于颗粒在水中的重力F2，即使润湿角变大有利于浮选。
应用于矿石浮选，废纸脱墨，净化工业废水。 2.对润湿的调节
润湿剂的主要作用就是对润湿的调节。 ⑴提高疏液表面的润湿能力——更好润湿
疏液表面表面是指接触角在90°<θ<180°范围的表面，这类物质表面具有较
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低的表面自由能，液体难于在上面铺展开。润湿剂作用的实质就是降低液体的表面张力，使之小于固体的ζC，满足铺展条件。
另一种方式是改变物质的表面结构，使低能表面变为高能表面，由原来对水不润湿变为润湿。
示例：增润剂聚乙烯、聚四氟乙烯、石蜡将金属氧化物润湿性质发生变化。 ⑵降低亲液表面的润湿能力——不润湿
当希望容易被润湿的表面变得不易被润湿时，采用此法。
高能表面带有负电荷，能吸附阳离子型表面活性剂。阳离子将其极性基团吸附在固体表面，而使其非极性的碳氢链朝向极性液体，从而使体系的表面能降低，达到不润湿。
吸附阳离子型表面活性剂的过程可以是物理吸附，也可以是化学吸附。
装 订 线 示例：重金属皂类、高级脂肪酸、有机胺盐、有机硅化合物、氟表面活性剂具有良好的防水、抗粘效果。 §2.4不溶性单分子膜
§2.4.1不溶性物质在水面的铺展
有三种形式：
1.形成一个透镜形状的液滴；
2.在液面上铺展成均匀的、有一定厚度的双重膜，双重膜由膜-液、膜-气两个界面组成；
3.油滴展开成一单分子层薄膜，其余部分形成液镜。
描述这一过程的铺展系数SO/W就是该过程表面自由能的降低量，即（2-89）式。 在等温等压条件下，SO/W?0（ΔG<0），发生铺展； SO/W<0（ΔG>0），不发生铺展。
示例：一些长链醇、酸和酯的铺展系数大于零，它们在水面上铺展开； 铺展系数小于零的卤代物，不能在水面上铺展。
液体在水面接触一定时间后，会发生相互溶解并逐渐达到饱和，这时表面张力和铺展系数都将随之变化。表2-6就是苯或己醇慢慢溶于水后表面张力下降的例子。
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§2.4.2不溶性薄膜的实验研究方法
1.表面压
有机溶质RX（R为长链烷烃，X为极性基团）与易挥发性溶剂配制成一稀溶液，取少量此溶液滴加在很大面积的水面上，它将向四周扩散。当溶剂都蒸发后，表面上形成
一层单分子层的有机溶质。在扩散过程中水面上有一非常薄的长度为L的浮片，由于不溶物分子在水面上的自由运动，对单位长度浮片会有一推动力Π，使浮片移动距离dx，因此对浮片所做的功为ΠLdx。此时面积增加为Ldx，所以体系的Gibbs自由焓减少了（ζ0-ζ）Ldx，这也就是体系所做的功。
ζ0：纯水的表面张力； ζ：加入不溶物后的表面张力。
因此体系的功等于体系自由焓的减少，ΠLdx =（ζ0-ζ）Ldx，Π可以理解为
装 订 线 对浮片产生的二维压力，称为表面压。
物理意义：纯水表面张力与膜表面张力的差值，因为ζ0>ζ，所以浮片被推向纯水一边。
表面压的测定：
通过对水和不溶物薄膜溶液表面张力的测定来计算得到。目前常用的方法有膜天平法，使用的装置称为Langmuir膜天平。具体操作方法见p.99。
2.表面膜电势
定义：将纯净水面——空气间的电势差与此水面上铺展的单分子膜——空气间的电势差的差值称为表面电势VS。
表面膜电势的表示式：VS = VW – Vf 3.表面粘度
定义：表面粘度ηS代表了单分子膜在水面上的流动性质，它市一个相对值。 表面粘度表示式：ηS =ηf /ηw ηf：有膜时的粘度； ηw：无膜时的粘度。
测定方法：表面细缝流出法，衰减摆动法。
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§2.4.3不溶性单分子膜的存在状态
根据表面压Π与膜面积A曲线的不同变化规律，将表面膜分为以下几种状态。 1.气态膜（G膜）
定义：若每个成膜分子所占的面积远远大于分子本身的膜截面积，表面压又很小，以致分子本身所占的面积和相互之间的凝聚力均可以忽略不计时，将这种膜称为理想气态膜。
理想气态膜的状态方程：Πa = kT或ΠA = RT； a：每个成膜分子所占面积； A：1摩尔成膜物质所占面积。 k：Boltzmann常数。
非理想气态膜的状态方程：Π（a –a0）= xkT
装 订 线 a0：分子截面积的校正因子 x：分子间侧向引力常数。 2.液态膨胀膜（L1膜）
定义：带有较弱极性的长链化合物在水面上铺展得到的膜。 特点：比气体难压缩，但比液体易压缩。
产生原因：L1膜是一种极薄的双层膜，上层与空气接触的碳氢链可以作为液相，碳氢链之间形成引力，随着Π的增加碳氢链才逐渐定向地垂直于基底。
3.液态凝聚膜（L2膜）
将L1膜压缩并经过一个过度膜I后，可得到液态凝聚膜L2。 特点：压缩性虽然很低，但还是具有一定的流动性。
原因：成膜分子虽然排列紧密，但是其间还是带有一些水分子。这也是称为液态凝聚膜的原因。
4.固态膜（S膜）
通过压缩L2膜可以得到。 §2.4.4不溶性单分子膜的应用
细胞膜为不溶性单分子膜；对固体材料表面修饰、改善或增加固体材料的应用
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性能。水蒸发的阻止剂。
1.成膜过程的能量计算
Gershfeld根据膜形成过程，给出单分子层热力学性质的表达式，由此可以研究各种单分子膜形成过程中的能量变化。
式（2-101）~式（2-106）反映了自由能、熵和内能的变化。 2.膜反应动力学
意义：不仅可以研究许多一般的化学反应，而且可以研究改变膜压力以控制空间取向的特殊效应。
⑴在一定表面压下，某化学反应的产物B是可溶的，所以在反应完成后表面膜面积A∞=0，此时：
A=A0exp（-kt），t为反应时间。
装 订 线 ⑵化学反应在一定表面压下进行，产物B留在表面膜内，所占面积具有加和性，但反应物与产物之间作用可以忽略，此时：
（A- A∞）=（A0- A∞）exp（-kt）
⑶反应过程中总的面积不变，表面压具有加和性，并随时间而变，此时： （Π-Π∞）=（Π0-Π∞）exp（-kt） ⑷通过表面膜电势也能研究膜反应，此时：
（AΔV- A∞ΔV∞）=（A0ΔV0- A∞ΔV∞）exp（-kt），ΔV为膜电势。 3.蛋白质膜分子量的测定 4.降低水份蒸发速度
第三章 表面活性物质
定义：表面活性物质是一类具有多种用途的化合物。
本章概要：根据表面活性剂自身的结构特点，利用物理化学的方法，讨论它们在凝聚相表面（或界面）上，以及在溶液体相中的各种特殊存在状态和性质。
§3.1 Gibbs吸附定理
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