第十章 界面现象

《第十章 界面现象》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、物理化学电子教案—第十章界面现象2021/9/9第十章界面现象10.1界面张力10.5溶液表面10.3固体表面10.4液－固界面10.2弯曲液面附加压力2021/9/9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区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。2021/9/9液滴和气泡－多相体系气泡液滴气气气液液2021/9/

2、9表面和界面(surfaceandinterface)常见的界面有：1.气-液界面2021/9/9表面和界面(surfaceandinterface)2.气-固界面2021/9/9表面和界面(surfaceandinterface)3.液-液界面2021/9/9表面和界面(surfaceandinterface)4.液-固界面2021/9/9表面和界面(surfaceandinterface)5.固-固界面2021/9/9为何液滴为球形？为什么外力影响很小时，液滴和气泡总趋向球形？体积一定的几何形状中，球体表面积最小。从而，一定量的液滴和气

3、泡自其他形状变为球形时就伴随着表面积的减小，此时具有最小的表面积。为何液滴和气泡要具有最小的表面积？2021/9/9荷叶与玻璃板水滴天然地就浸不湿荷叶。经过两位德国科学家的长期观察研究，终于揭开了荷叶叶面的秘密＝荷叶上长着尺度为700纳米的一些绒毛，绒毛非常密，在紧贴的叶面上形成一层极薄的只有纳米级的空气层。为何荷叶上的水滴为球形，而滴在洁净玻璃板上水滴又会铺展开来形成液膜？2021/9/9界面现象的本质最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度

4、低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。2021/9/9比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。即：式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法和色谱法。单位：m2/Kg和m-1比表面（specificsurfacearea）2021/9/9分散度与比表面把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一

5、定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。边长为l的立方体颗粒：半径为r的球形颗粒：例：将一体积10-6m3，边长为10-2m的立方体，分割成10-9m的小立方体时，表面积增长了倍。1000万2021/9/9分散度与比表面可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。边长l/m立方体数比表面as/（m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109例如，把边长为1cm的

6、立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：2021/9/92021/9/92021/9/92021/9/92021/9/92021/9/92021/9/910.1界面张力（surfacetension）在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表面的边界，指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为界面张力，用g表示，单位是N·m-1。方向：平液面：g方向与液面平行，弯曲液面：g方向与液面相切1.界面张力2021/9/91.表面张力（surfacetension）将一含有一个活动边框的金属线框

7、架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。2021/9/9表面张力（surfacetension）如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产生的重力F（F=（W1+W2）g）与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。这时l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l，γ就是作用于单位边界上的表面张力。表面张力的测定方法：毛细管上升法、最大泡压法、滴重法、吊片法。2021/9/9表面张力（surfacetension）如果在金属线框中间系一线圈

8、，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b)由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，见(a)图。如果刺破线圈中央的液膜，线