界面现象(1)VIP免费

物理化学电子教案—第十章界面现象第十章界面现象§10.1表面张力及表面吉布斯函数§10.2弯曲表面下的附加压力和蒸气压§10.3液-固界面－润湿作用§10.4表面活性剂及其作用§10.5固体表面的吸附一、表面和界面(surfaceandinterface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。即习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。1.气-液界面空气4CuSO溶液气-液界面2.气-固界面气-固界面3.液-液界面2HOHg液-液界面玻璃板Hg2HO液-固界面4.液-固界面5.固-固界面铁管Cr镀层固-固界面9二、界面现象普遍存在(1)润湿现象。(2)毛细现象。(3)固体表面的吸附作用。(4)微小液滴易于蒸发。(5)微小晶体易于溶解。三、界面现象发生的条件●高度分散系统。四、比表面（specificsurfacearea）比表面通常用来表示物质分散的程度。表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。即：式中，m和V分别为固体的质量和体积，As为其表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法和色谱法。VAamAasVss或五、分散度与比表面把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。分散程度越高，比表面越大，界面效应也越明显。可见达到nm级的超细微粒，具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。六、界面现象的本质对于单组分系统，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分系统，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。本质：表面层分子与内部分子相比所处的环境不同。体相内部分子所受各个方向的力是对称的，彼此抵销；界面层的分子所受到的作用力不能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。界面现象的本质1、表面张力和表面吉布斯函数由于表面层分子的受力不均衡，液体表面的最基本的特性是趋向于收缩，力图缩小表面积。§10.1表面张力及表面Gibbs函数因此若将体相中的分子移到液体表面以扩大液体的表面积，必须由环境对系统做功。这种为扩大液体表面所作的功称为表面功，它是一种非体积功。'sdWA温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dAs所需要对系统作的表面功，用公式表示为：式中为比例系数，它在数值上等于当T，p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对系统做的可逆非体积功。•γ的特殊意义：（1）表面吉布斯函数由于该过程是在恒温恒压且可逆的条件下进行，因此：dG=δW’=γdAs或pTsAG,)(γ称为表面吉布斯函数，即增加单位面积时所增加的吉布斯函数。表面层分子比体相分子具有更高的能量，因此γ也简称为表面能。（2）表面张力由于γ的单位是J·m-2=N·m·m-2=N·m-1，所以γ也可理解为与液面相切方向上垂直作用在单位长度表面上的收缩力，即液体表面存在的使其面积减小的力，称为表面张力，即γ的俗称物理意义。表面张力的方向:●平液面：沿液面而与液面平行。●弯曲液面：液面的切线方向。说明：表面张力和表面吉布斯函数数值完全相同，并具有相同的量纲，但物理意义不同，是从力学和热力学两个不同角度和方法研究体系的表面特征，在应用上也各有特色。将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。2、表面张力的大小2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2W1W2l12=()FWWg=2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2W2l2...