第十章 表面现象

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1、物理化学电子教案—第十章2021/8/27第十章界面现象10.1界面张力10.2弯曲表面下的附加压力及其后果10.3固体表面10.5溶液表面10.4液-固界面现象2021/8/27基本要求：1了解物质的表面特性，准确掌握液体表面张力、比表面功及比表面吉布斯函数的概念。2准确理解沾湿、浸湿、铺展润湿作用及杨氏方程、弯曲液面的附加压力与拉普拉斯方程、毛细现象及应用，准确掌握微小液滴的饱和蒸气压与分散度的关系—开尔文公式，理解毛细管凝聚现象和亚稳状态。3理解固体表面上的物理和化学吸附作用特点，理解固体吸附等压

2、线、吸附等温线与吸附等温式概念、吸附等温线分类，掌握弗罗因德利希等温吸附经验式、单分子层吸附理论,了解多分子层吸附理论（BET吸附公式）。2021/8/274理解溶液表面的吸附现象及表面过剩概念，准确掌握吉布斯吸附等温方程，理解表面活性剂在吸附层的定向排列。5了解表面活性剂的定义、分类及性质，理解临界胶束浓度的概念。重点与难点：液体表面张力及表面吉布斯函数，沾湿、浸湿、铺展润湿作用及杨氏方程，弯曲表面附加压力、拉普拉斯公式、毛细现象及应用，弯曲表面上蒸气压与平液面的差异、开尔文公式、毛细管凝聚现象和亚稳

3、状态，溶液表面的吸附、表面过剩，吉布斯吸附等温方程。2021/8/27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。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但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。2021/8/27表面和界面(surfaceandinterface)常见的界面有：1.气-液界面2021/8/27表面和界面(

4、surfaceandinterface)2.气-固界面2021/8/27表面和界面(surfaceandinterface)3.液-液界面2021/8/27表面和界面(surfaceandinterface)4.液-固界面2021/8/27表面和界面(surfaceandinterface)5.固-固界面2021/8/27比表面（specificsurfacearea）比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：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

5、，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。2021/8/27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。例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×1092021/8/27分散

6、度与比表面从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109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。2021/8/27§10.1界面张力1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数3.界面张力及其影响因素2.热力

7、学公式2021/8/271.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数对于单组分系统，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。表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销；但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。2021/8/271.液体的表面

8、张力、表面功及表面吉布斯函数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。2021/8/271.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数2021/8/27在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一