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1、第七章表面化学密切接触的两相之间的过渡区（大约几个分子层厚度）称为界面，通常有液—气,固—气,固—液,液—液,固—固等界面。若密切接触的两相中有一相是气体则称为表面。本章讨论表面（包括界面）现象。通常的情况下处于系统界面层的分子比物系内部的分子少得多，因而可以忽略不计。界面层分子受的力与内部分子受的力不同，因此表现出一些特殊的性质，当物系的分散度很大时，则必需考虑界面层分子的特殊性质和由此产生的界面现象。§7-1表面吉布斯函数和表面张力1、比表面和表面功用比表面来表示物系的分散度，比表面的定义为单位体积的物质所具有的表面积，或单位质量的物质所具有的表面积，分别用A和A
2、表示，即swA=A/V(m-1)sA=A/m(m2.kg-1)wA为系统的表面积。处于物系界面层的分子与处于内部的分子受的力不同，能量也不同，以最简单的液体蒸气组成的系统为例加以说明。如图所示。§7-1表面吉布斯函数和表面张力1、比表面和表面功用比表面来表示物系的分散度，比表面的定义为单位体积的物质所具有的表面积，或单位质量的物质所具有的表面积，分别用A和A表示，即swA=A/V(m-1)sA=A/m(m2.kg-1)wA为系统的表面积。蒸气F≠0处于物系界面层的分子与处于内部的分子受的力不同，能量也不同，以最简单的液体蒸气组成的系液体f=0统为例加以说明。如图所示。
3、图9-1界面层分子与体相分子所处状态不同其结果导致：●液体表面有自动收缩的趋势；●界面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势。由于表面层的分子处于不对称的力场中，使表面层的分子受到一个向内的拉力,因此要扩大表面积，必须对系统作功。系统在温度、压力和组成不变的条件下，可逆地增加表面积时对系统作的非体积功称为表面功，表面功与系统增加的面积成正比，即'=δWσdA(7-1-1)式中σ表示在温度、压力和组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积对系统作的非体积功，称为比表面功。δW‘=dG=σdAr所以-2σ又称为比表面吉布斯函数。单位是J.m。2、表面热力学基本方程以前
4、在讨论热力学基本方程式时，都假设只有体积功，现在考虑到表面功时，热力学基本方程式中应增加σdA一项。G=G(T,p,n,n,…，A)BC¶G¶G¶G¶GdG=()p,ndT+()T,ndp+∑()T,p,nC¹BdnB+()T,p,ndA¶T¶p¶n¶AB¶G式中s=()，称为比表面吉布斯函T,p,n¶A数。dG=-SdT＋Vdp+σdA+ΣµdnBBB同理：dU=TdS-pdV+σdA+ΣµdnBBBdH=TdS＋Vdp+σdA+ΣµdnBBBdA=-SdT-pdV+σdA+ΣµdnBBB上面四个关系式称为热力学基本方程式，由以上关系式可得¶U¶H¶A¶Gs=()S
5、,V,n=()S,p,n=()T,V,n=()T,p,n（7-1-2）¶A¶A¶A¶Aσ是在指定相应变量不变的条件下，增加单位表面积时，系统相应的热力学函数的增量。在温度、压力和组成不变的条件下，可逆地增加单位表面积时，环境对系统作的非体积功就等于比表面吉布斯函数。3、表面张力将一金属框澆上肥皂液后，再可逆地用力F拉动金属框上可移动的边，使之移动dx的距离，¶U¶H¶A¶Gs=()S,V,n=()S,p,n=()T,V,n=()T,p,n（7-1-2）¶A¶A¶A¶Aσ是在指定相应变量不变的条件下，增加单位表面积时，系统相应的热力学函数的增量。在温度、压力和组成不变的
6、条件下，可逆地增加单位表面积时，环境对系统作的非体积功就等于比表面吉布斯函数。3、表面张力←将一金属框澆上肥皂液后，再可←←←F逆地用力F拉动金属框上可移动的边，l←←←使之移动dx的距离，肥皂膜的表面积←←←扩大dA，因为肥皂膜有两个表面，所dx以dA=2l·dx在此过程中环境对系统作的表面功为δW'=dG=σdArF·dx=σdA=2lσdx所以，σdA=F/2l，这是作用在单位长度上使液体表面缩小的力，称为表面张力，单位是N.m-1。当温度、压力和组成恒定时，¶Gs=()T,p,n¶A再看一个实验，把一个系有细线圏的金属丝环在肥皂液中浸一下，使环中形成一层液膜，
7、细线圏可以在液膜上游动，如图δW'=dG=σdArF·dx=σdA=2lσdx所以，σdA=F/2l，这是作用在单位长度上使液体表面缩小的力，称为表面张力，单位是N.m-1。当温度、压力和组成恒定时，¶Gs=()T,p,n¶A再看一个实验，把一个系有细线圏的金属丝环在肥皂液中浸一下，使环中形成一层液膜，细线圏可以在液膜上游动，如图液面对线圏沿着环的半径方向有向外拉的力。这也是垂直作用于单位长度上的紧缩力。对于平液面来说，表面张力的方向与液面平行，而对于弯曲液面来说，表面张力的方向总是在弯曲液面的切面上。比表面吉布斯函数数和表面张力是同一现象不同角度观
