《表面现象合》PPT课件

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1、第三章表面现象界面与表面：密切接触的两相的过渡区，称为界面，如果其中一相为气相，称为表面。气液、气固、液液、液固、固固界面界面现象：指发生在界面上的一切物理现象（如吸附、润湿）和化学现象（如在固体催化剂表面上发生催化反应）。本章内容1表面张力2曲界面两侧的压力差3吸附4润湿5毛细管现象第一节表面能与表面张力一、表面张力1净吸引力。2净吸引力指向液体内部。3克服净吸引力做功。4表面能。单位表面所具有的表面能（能量）增加单位表面所需要做的功（功）作用在单位长度表面的力（力）从力角度理解表面（界面）张力（1）作用在表面的边界线上；（2）垂直于边

2、界线；（3）指向表面的中心并与表面相切二、影响表面张力大小的因素表面张力净吸引力二、影响表面张力大小的因素1、温度越高，表面张力越低2压力变高，表面张力变低;压力对液液界面张力影响小二、影响表面张力大小的因素二、影响表面张力大小的因素3相界面性质(1)取决于物质本性二、影响表面张力大小的因素3相界面性质(2)取决于相界面性质(水-空气)=72.0mN/m(水-苯)=32.6mN/m气体内部水内部苯内部水内部二、影响表面张力大小的因素3相界面性质(1)液气与液液(2)界面上吸附的物质表面活性物质表面活性剂三、表面能自动趋于减少的规律

3、在净吸引力的作用下，表面有自动收缩的倾向（液体表面就如同一层绷紧了的富于弹性的橡皮膜，不是很贴切的类比）。在等温条件下，表面能自动趋于减少。曲界面压力差、吸附、润湿和毛细管现象都是该规律起作用的表现。第二节曲界面两侧的压力差曲界面压差的实验证明p1p2p1p2p2P1>P2从能量的角度阐述曲界面两侧压差产生原因：气泡能否自发形成？不会气泡形成的过程，是表面能增大的过程。要形成气泡，必须对体系做功。保持p=p1–p2,使气泡膨胀——膨胀功最终膨胀功等于表面能的变化表面能自动趋于减少的规律起作用的结果内侧压力外侧压力对于液体下的一个气泡，半

4、径为r，我们试图使其半径增加dr，则体积增加，表面积增加，此过程作功：从能量角度推导曲界面两侧压差公式：膨胀功dV=4r2drdA=8rdrW=pdV=p4r2dr曲界面两侧压差公式推导按照表面能的概念，表面能增加dA=8rdr因此p4r2dr=8rdr曲界面压差公式推导说明r为曲率半径；p1/r；只适用于球形界面；说明曲界面两侧压差，方向会判断凹液面：凸液面P外P内P外P内曲界面曲心一侧的压力大例题1hP1P2Rrpa例2练习104页7题312练习：推导肥皂泡内外压差计算公式·R2R1···CAB练习：推导肥

5、皂泡内外压差计算公式第三节吸附基本概念吸附：相表面浓度与相内部浓度不同的现象。正吸附：相表面浓度大于相内部浓度的现象。负吸附：相表面浓度小于相内部浓度的现象。基本概念表面活性物质：产生正吸附从而使表面张力降低的现象。有机酸、醇、醛、酮等。表面惰性物质：产生负吸附从而使表面张力升高的现象。无机酸、碱、盐等。主要内容一、气液界面上的吸附二、液液界面上的吸附三、固体从溶液中吸附一、气液界面上的吸附吸附量：单位面积上吸附的物质的量。脂肪酸的吸附规律甲酸乙酸丙酸丁酸一、气液界面上的吸附亲油非极性基团亲水极性基团亲油基增大一、气液界面上的吸附脂肪酸取

6、代界面分子后，净吸引力降低脂肪酸在界面的存在状态决定了降低界面张力的能力饱和吸附十二烷基硫酸钠0.5nm2.1nmGibss吸附等温式作用：描述吸附量与溶液浓度、表面张力随浓度变化率的关系。内容：Gibss吸附等温式Г-吸附量，mol/m2C-吸附质在溶液内部的浓度，mol/LR-通用气体常数，N.m/(K.mol)T-热力学温度，Kσ-表面张力，N/m说明1、注意单位的使用2、d/dc的含义及求法3、d/dc与吸附量的符号4、由热力学导出，适应于气液界面和液液界面（稀溶液）练习在25C时，乙醇的水溶液的表面张力与其浓度的关系为（

7、Cb为乙醇的浓度）：σ=72–0.5Cb+0.2Cb2式中，σ的单位为mN·m-1，Cb的单位为mol·L-1。计算乙醇的浓度在0.5mol·L-1的吸附量。二、液液界面上的吸附液液界面与气液界面的相同点：表面活性物质发生正吸附表面活性物质在界面上定向排列Gibbs吸附等温式可用液液界面与气液界面的不同点：液液界面张力小于气液界面张力表面活性物质与两相的亲力对吸附量有很大影响烃链长度合适，则极性合适，对两相的亲力相近，吸附量最大三、固体从溶液中吸附溶质、溶剂都有可能在固体界面上吸附，因此溶质和溶剂相互影响，存在竞争吸附，所以固体从溶液中的

8、吸附比较复杂，至今未建立起成熟的理论来解释固体从溶液中叙吸附的全部规律。本节主要介绍一些经验规律和经验公式。1、经验公式(1)Freundlish吸附等温式Г-每千克固体所吸附溶质的物质的量，