《物理化学课件》PPT课件

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1、8.表面现象与分散系统目录（一）表面现象§8.1表面自由能与表面张力§8.2纯液体的表面现象§8.3气体在固体表面上的吸附§8.4溶液的表面吸附§8.5表面活性剂及其作用（二）分散系统§8.6分散系统的分类§8.7溶胶的光学及力学性质§8.8溶胶的电性质§8.9溶胶的聚沉和絮凝§8.10溶胶的制备与净化§8.1表面自由能与表面张力表面分子与内部分子能量不同液体蒸气F≠0f=0任何一个相，其表面分子与内部分子所具有的能量是不同的。表面功：扩展表面所做的功若表面扩展过程可逆，则σ的物理意义是：在定温定压下，增加单位表面积引起系统吉布斯自由能的增量。也就是单

2、位表面积上的分子比相同数量的内部分子“超额”吉布斯自由能，因此σ称为“比表面吉布斯自由能”或简称为“比表面能”，单位为J·m-2，或N·m-1，此时σ称为“表面张力”。表面张力是强度性质。且随温度升高而降低。§8.2纯液体的表面现象（1）附加压力由于表面能的作用，任何液面都有尽量紧缩而减小表面积的趋势。如果液面是弯曲的，则这种紧缩的趋势会对液面产生附加的压力。当活塞的位置向下作一无限小的移动时，则有拉普拉斯公式对空气中的液滴，液体的压力p‘是空气压力p与Δp之和；液体中的气泡，p‘=p-Δp对液泡，Δp=4σ/r(c)附加压力方向示意图气液ppg

3、pl••••••••••••••(a)气液pplpg•••••(b)p=0液气pl•••••••••pg•（2）曲率对蒸气压的影响弯曲液面的附加压力使小液滴比平面液体具有更大的饱和蒸气压。在一定温度下，将1mol平面液体分散成半径为r的小液滴，则吉布斯自由能的变化为：现假设，平面液体与小液滴的饱和蒸气压分别为：根据液体化学势与其蒸气压的关系：开尔文公式（3）液体的润湿与铺展接触角：σ(l-g)与σ(s-l)的夹角。平衡时有：P(l/g)(s/l)(s/g)ONMO润湿不润湿（4）毛细管现象将毛细管插入液面后，会发生液面沿毛细管上升(

4、或下降)的现象，称为毛细管现象。hh毛细管现象也是由于表面张力的作用所致。A——液体表面张力；——液体体积质量；g——重力加速度。rR§8.3气体在固体表面上的吸附（1）气固吸附的一般常识为使表面能降低，固体表面会自发地利用其未饱和的自由价来捕获气相或液相中的分子，使之在固体表面上浓集，这一现象称为固体对气体或液体的吸咐。吸附质—被吸附的物质吸附剂—起吸附作用的固体气固吸附在实践中的应用：复相催化、色层分析方法、气体的分离与纯化、废气中有用成分的回收等。1.吸附的类型按固体表面分子对被吸附气体分子作用力性质的不同，可将吸附分为“物理吸附”和“

5、化学吸附”两种类型。2.吸附平衡与吸附量气相中的分子可以被吸附到固体表面，已被吸附的分子也可以从固体表面脱附而返回到气相。当吸附速率与脱附速率相等，则吸附达到平衡。达到平衡时，单位质量吸附剂所能吸附的气体的物质的量或这些气体在标准状况下所占的体积，称为吸附量a。3.吸附曲线对于一定的吸附剂和吸附质，吸附量a由吸附温度T和吸附质的分压p所决定。在a、T、p三个因素中固定其中一个而反映另外两个关系的曲线称为吸附曲线。（i）吸附等压线；定压下，描述吸附量与吸附温度间关系的曲线。此曲线可以用来判别吸附的类型。（ii）吸附等量线；（iii）吸附等温线吸附量恒定时

6、，描述吸附平衡压力与温度间关系的曲线。定温下，描述吸附量与吸附平衡压力间关系的曲线。(a)(b)(c)(d)(e)ap（2）朗格缪尔单分子层吸附等温式(iV)吸附平衡是动态平衡(即达吸附平衡时，吸附和脱附过程同时进行，不过速率相同)。(i)固体表面对气体的吸附是单分子层的(即固体表面上每个吸附位只能吸附一个分子，气体分子只有碰撞到固体的空白表面上才能被吸附)；(ii)固体表面是均匀的(即表面上所有部位的吸附能力相同)；(iii)被吸附的气体分子间无相互作用力(即吸附或脱附的难易与邻近有无吸附分子无关)；其基本假设如下：设θ为固体表面被覆盖的分数，称为表

7、面覆盖度。p—吸附质在气相中的分压；当吸附达到平衡时：上式即为朗格缪尔单分子层吸附等温式讨论：1.当气体压力很小时，bp<<1，得2.当气体压力很大时，bp>>1，得3.若将以p/a对p作图应得一直线，该直线的斜率为1/k，截距为1/kb。V和Vm分别是气体分压为p时和饱和吸附时被吸附气体在标准状况下的体积。以p/V对p作图应得一直线，该直线的斜率为1/Vm，截距为1/bVm。（3）BET多分子层吸附等温式在兰缪尔单分子层吸附理论基础上，布尤瑙尔(Brunauer)、爱梅特(Emmett)和特勒尔(Teller)三人提出了多分子层吸附理论，简称BET理

8、论。该理论假设如下：固体表面是均匀的；吸附靠分子间力，吸附可以是多分子层的被吸附的气体分子间无