《界面现象》PPT课件

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1、界面现象1界面张力2弯曲液面的附加压力及其后果3固体表面5溶液表面4液-固界面一、几个基本概念1。界面(interface)与表面(surface)（1）界面即两相接触面。通常把与气体接触的界面称为表面。（2）界面约为几个分子的厚度，并不是两相接触的几何面10.1界面张力(1)表面张力(surfacetension)2。液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数γγ表面张力：沿着与表面相切的方向，垂直作用于单位长度相界面上的表面收缩力。单位：N.m-1产生原因：表面层分子与体相内部分子受力不均。作用结果：表面层分子总是趋于向液体内部移动以尽量缩小表面。（2）表面功单位J.m-2(

2、3)比表面吉布斯函数(specificsurfaceGibbsfunction)在温度、压力和组成恒定的条件下，可逆扩张单位表面积，体系Gibbs能的增加。单位J.m-2总结：（1）三者之间数值与量纲相同，物理意义不同（2）表面张力的作用：尽量使液体表面缩小。（3）方向：对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。二、界面张力的影响因素1。界面张力与物质的本性有关物质正已烷(l)18.4水(l)72.75NaCl(l)113.8Ag(l)878.5Cu(l)1300Ag(s)1140Cu(s)1670冰120±10结论：（1）一般金属、无机盐的界面张力大（2）极性分子界面

3、张力比非极性分子大（3）同一物质固态的界面张力大表面张力与物质分子间作用力密切相关，分子间作用力越强烈表面张力越大。2。界面张力随接触物质的不同而不同界面界面水-正已烷51.1水-乙醚10.7水-氯仿32.8水-苯35.0水-四氯化碳45水-汞375水-正辛醇8.5苯-汞3573。界面张力与温度相关20°C某些液-液界面张力温度0℃40℃60℃80℃100℃表面张力75.6469.5866.1862.6158.85不同温度下水的表面张力（单位：mN.m-1）10.2弯曲液面的附加压力及其后果一、毛细现象实验——当毛细管插入液体后，在毛细管内，发生液面上升或下降的现象。附加压力：原因：表

4、面张力使弯曲液面产生附加压力，毛细管现象是弯曲液面具有附加压力的必然结果。hh二、弯曲液面的附加压力由于表面张力的作用，在弯曲液面下的液面与平面液体不同，它受到一个指向弯曲液面曲率中心方向的附加压力。●P外P内AB（a）（b）（c）三、附加压力的Laplace公式在一定温度下，附加压力与表面张力成正比，与液面的曲率半径成反比。讨论：1凸液面，Δp=P内-P外，指向弯曲液面曲率中心。图(a);2平液面，曲率半径r=∞，Δp=0，图（b）；3凹液面，Δp=P外-P内，指向弯曲液面曲率中心,图(c).四、表面张力的测量-----最大气泡法毛细管愈细（r愈小），液体的密度ρ愈小，液体的表面张力

5、愈大，对管壁润湿愈好，液体在毛细管中上升高度h愈高。r1rh五、微小液滴的饱和蒸气压设有物质的量为dn的微量液体从具有P蒸气压的平液面转移到具有Pr蒸气压的小液滴上，小液滴的半径从r增加到r+dr。试比较P和Pr的大小。开尔文公式（凸液面小液滴）（凹液面，小气泡内）由Kelvin公式可以解释毛细管凝结，过饱和蒸气，过热液体，过冷液体，过饱和溶液等各种亚稳状态现象。1。硅胶可以充当干燥剂？------毛细凝结现象2。过饱和蒸气（人工降雨的原理）水在毛细管中呈凹液面，根据开尔文公式可知：管中蒸气压小于平液面蒸气压，因此管中蒸气易凝结成水。过饱和蒸气：一定温度下的蒸气，其蒸气压超过该温度下的

6、饱和蒸气压而不凝结的现象。解释：根据开尔文公式，微小液滴（凸液面）的饱和蒸气压大于水平液面的蒸气压，因此当过饱和程度不大时，此蒸气对微小液滴而言尚未饱和，它可以继续蒸发而不凝结。3。过热液体4。过饱和溶液在一定的压力下，体系的温度超过沸点而不沸腾的液体。解释：根据开尔文公式，微小气泡（凹液面）的饱和蒸气压小于水平液面的蒸气压，因此当液体过热不太大时，微小气泡的蒸气压仍达不到外压而难以沸腾。在一定的温度与压力下，溶液的浓度超过饱和浓度而仍未析出晶体的溶液。Cr----微小晶体的溶解度C0-----大晶体的溶解度10.3固体表面吸附作用——在任意两相之间的界面层中，某物质的浓度能自动地发生

7、变化的现象。吸附剂——具有吸附能力的物质。吸附质（吸附相）——被吸附的物质。固体吸附剂表面力场的不饱和性和不均匀性，使系统具有较高的表面Gibbs自由能，但固体吸附剂又不能象液体那样可以通过收缩其表面来降低表面Gibbs自由能，所以在一定的温度、压力条件下，固体吸附剂表面可自动地吸附那些使表面Gibbs自由能降低的物质，故吸附作用是一个自动过程，ΔT，pG<0。一、几个基本概念图示二、物理吸附与化学吸附（动画演示）三等温吸附吸附量（na或Va）