第十章 界面化学ppt课件.ppt

《第十章 界面化学ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十章界面化学1.界面张力2.弯曲液面的附加压力及其后果3.固体表面4.液—固界面5.溶液表面概述界面：即两相的接触面。一般把与气体接触的界面称为表面。界面并不是两相接触的几何面，它有一定的厚度，故有时又将界面称为界相。对一定量的物质而言，分散度越高，其表面积就越大，表面效应也越明显。比表面积：每单位体积（质量）的物质所具有的表面积。as=As/m单位为：m2·kg-110.1界面张力1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数（1）表面张力A、B、C分子的受力情况液体内部分子对表面层中的分子的吸引远大于液面上蒸气分子对它的吸引，使表面层中的分子恒受到指向液体内部的拉力，因而液体表面上的分子总是

2、趋于向液体内部移动，力图缩小表面积。液体表面就如同一层绷紧了的富于弹性的橡皮膜。界面张力界面张力的作用方向及效果假如用细钢丝制成一个金属框（如图），其一边是可活动的金属丝。将此丝固定后使框架蘸一层肥皂膜。若放松金属丝，肥皂膜会自动收缩以减小表面积。欲使膜维持不变，需在金属丝上施加一相反的力F，F与l成正比，比例系数以表示，因皂膜有两个面，故可得：F=2l,即：=F/2l界面张力的作用方向效果σ即表面张力，其单位为N·m-1由下图可见，表面张力是垂直作用于表面上单位长度的收缩力，其作用的结果使液体表面缩小，其方向对于平液面是沿着液面并与液面平行，对于弯曲液面则与液面相切。界面张力的作用方向

3、效果Ldl(a)平液面表面张力示意图球形液面表面张力示意图表面张力（2）、表面功、表面吉布斯函数若使图中液膜的面积增大dAs，则需要抵抗F使金属丝向右移动dx距离而做非体积功—表面功（比表面功），在可逆条件下忽略摩擦力δWr=Fdx=2σldx=σdAs∴σ=δWr/dAs所以σ亦表示为使液体增加单位表面积时环境所需作的可逆功，单位为J·m-2（2）、表面功、表面吉布斯函数由于恒温恒压下，可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变，即：δW

4、r=dGT,p=σdAs∴σ=(G/As)T,p可见：σ又等于系统增加单位面积时所增加的吉布斯函数，所以σ也称为表面吉布斯函数，单位为J·m

5、-2表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉布斯函数三者虽为不同的物理量但他们的数值和量纲是等同的。2热力学公式对于多组分多相系统的热力学公式，若将界面面积As作为变量，先考虑系统内只有一个相界面，则相应的热力学公式为：dG=-SdT+Vdp+dAs+(10.1.6)dU=TdS-pdV+dAs+(10.1.7)dH=TdS+Vdp+dAs+(10.1.8)dA=-SdT-pdV+dAs+(10.1.9)2热力学公式式中：σ====在恒温恒压，各相中物质的量不变时：dG=σdAs此式表明在上述条件下由于相界面面积变化而引起系统吉布斯函数变，因这一变化反映在界面上，也称为界面吉布斯

6、函数用dGs表示3.界面张力及其影响因素(1)分子间力的影响液体或固体中的分子间的相互作用力或化学键力越大，表面张力越大。一般σ(金属键)>σ(离子键)>σ(极性共价键>σ(非极性共价键)同一种物质与不同性质的其它物质接触时，表面层中分子所处力场则不同，导致表面(界面)张力出现明显差异。3.界面张力及其影响因素表9-2某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力3.界面张力及其影响因素(2)温度的影响一般T,液体的—这是由于物质的[B(l)-B(g)]，使表面层分子受指向液体内部的拉力减小。MB，B——液体的摩尔质量及体积质量；Tc——临界温度；k’——经验常数。非极性非缔合的有机液

7、体与T有如下线性经验关系式：(9-11)3.界面张力及其影响因素(3)压力的影响p，B(g);p，气体分子易被液面吸附;p，气体在液体中的溶解度增加。一般p,液体的，因为10.2弯曲液面的附加压力及其后果1.弯曲液面的附加压力—拉普拉斯方程弯曲液面可分为两种：凸液面和凹液面，如图所示。图：球形弯曲液面(b)气泡（凹液面）液气•••••••••••(a)液滴（凸液面）气液••••••••••••••••••••••弯曲液面的附加压力—拉普拉斯方程由于表面张力的作用，弯曲液面的气液两侧存在一压力差p，称为弯曲液面的附加压力。△p=p内-p外对于凸液面：△p=p内-p外

8、=pl-pg对于凹液面：△p=p内-p外=pg-pl这样定义的△p将总是一个正值。弯曲液面的附加压力—拉普拉斯方程弯曲液面的附加压力—拉普拉斯方程设有一凸液面AB如图所示：将球缺底面圆周上与圆周垂直的表面张力分为水平分力与垂直分力，水平分力相互平衡，垂直分力指向液体内部，其单位周长的垂直分力为σcosα。因球缺底面圆周长为2πr1，得垂直分力在圆周上的合力为：F=2πr1σcosα弯曲液面的附加压