物理化学第十章界面现象

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1、研究内容l-g弯曲液面的附加压力s-g物理吸附、化学吸附、吸附曲线界面张力s-l润湿、接触角、固体自溶液中的吸附FundamentalsofInterface(Surface)溶液界面：溶液表面张力特点、表面活性物质Chemistry§10.1界面张力表面和界面(surfaceandinterface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡∑表面和界面区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。∑界面现象的本质严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的∑分散度与比表面界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液∑表面功体或固体的表面。∑表面张力常见的界面有：气-液界面

2、，气-固界面，液-液∑影响表面张力的因素界面，液-固界面，固-固界面。界面现象的本质分散度与比表面（specificsurfacearea）最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。比表面通常用来表示物质分散的程度，有两液体内部分子所受的力可以种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具彼此抵销，但表面分子受到体相有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表分子的拉力大，受到气相分子的面积。即：拉力小（因为气相密度低），所A=Am/或A=AV/以表面分子受到被拉入体相的作mV用力。式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并面积。目前

3、常用的测定表面积的方法有BET法和使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸色谱法。附、毛细现象、过饱和状态等。1分散度与比表面表面张力（surfacetension）从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就多相催化方面的研究热点。必须克服体

4、系内部分子之间的作用力，对体系做功。边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用γ1×10-216×102表示，单位是N·m-1。1×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109表面张力（surfacetension）表面功（surfacework）温度、压力和组成恒定时，可逆条件下表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。恒温恒压，可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变'δW=dG=γdArT,p,nB移动dx对体系作的功⎛∂G⎞γ=⎜⎟δW'=Fdx=2

5、γldx=γdA⎝∂A⎠T,p,nBr式中为比例系数，它在数值上等于当γT，P及组l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体总长度为2l，γ就是作用于单位边界上的表面张系做的可逆非体积功。力。热力学基本公式表面张力：垂直于表面单位长度上的紧缩力σγ-1考虑了dU=TdS−PdV+γdA+∑μBdnB单位为N·mB表面功，热比表面功：增加单位面积所得到的可逆非体积功力学基本公dH=TdS+VdP+γdA+∑μBdnBB单位为N·m-1式中应相应dF=−SdT−PdV+γdA+∑μBdnB增加γdA一B比表面Gibbs函数：温度、压

6、力和组成不变，增加单位项，即：dG=−SdT+VdP+γdA+∑μBdnB表面积时，Gibbs函数的增加值，单位为N·m-1B由此可得：'δW=γdAr⎛∂G⎞∂U=(∂H)∂F=(∂G)γ=⎜⎟γ=(∂A)S,V,nB∂AS,P,nB=()T,V,nB∂AT,P,nB⎝∂A⎠T,p,nB∂A2表面现象的热力学原因影响表面张力的因素温度、压力和组成不变，dG<0过程自发（1）分子间相互作用力的影响GT,p=γA对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越dG=γdA+Adγ大。表面张力不变，表面积减小，自发γ(金属键)>(γ离

7、子键)>(γ极性共价键)>(γ非极性共价键)表面积不变，表面张力下降，自发影响表面张力的因素§10.2弯曲液面的附加压力及后果y弯曲液面的附加压力（2）温度的影响温度升高，表面张力下降。yYoung-Laplace公式（3）压力的影响y毛细现象y弯曲液面的饱和蒸气压－－Klvin公式y亚稳状态弯曲表面下的附加压力弯曲表面下的附加压力1.在平面上（2）在凸面上：研究以AB为直径的一个环研究以AB为弦长的一个球剖作为边界，由于环上每点的两边面上的环作为边界。由于环上每面都存在表面张力，大小相等，方点两边的表面张力都与液面相图向相反，所以没有附加压力。切，