第十章界面化学.ppt

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1、界面：所有两相的接触面。物质的存在状态：界面类型气液固气—液界面液—液界面固—液界面固—气界面固—固界面表面现象第十章表面现象B相A相界面相特征：几个分子厚、结构与性质与两侧体相均不同界面是否接触两相间的几何平面分界线？比表面：物质的表面积As与其质量m之比，即与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积，它对体系性质的影响绝对不可忽略！日常自然界中表面现象的例子：1.汞在光滑的玻璃上呈球形，在玻璃管中呈凸形。2.水在光滑的玻璃上完全铺展，在玻璃管中呈凹形。3.露珠在荷叶、草叶上呈球形。4.液体的过热、过冷，溶液的过饱和。例：体积为1cm3的正方型小水滴相差106倍分散(

2、边长10nm的正方型小液滴)106倍面积：6×10-4m2600m2研究问题：产生表面（界面）现象的原因是什么？§10.1界面张力§10.1界面张力1、表面张力、表面功及表面吉布斯函数表面分子及内部分子的受力分析表面分子受到一个向内的力。使液体分子总是向液体内部移动，力图缩小表面积。内部分子所受到的力在各个方向的力相等，其合力为零。用金属丝制成的框架上涂有肥皂泡其受力情况如图：dxlF：表面张力，单位Nm-1表面功：在恒温恒压下，可逆非体积功即为吉布斯函数变；系统增加单位面积的表面吉布斯函数变，所以称为表面吉布斯函数单位Jm-2定义：沿着液面垂直作用于单位长度上的紧缩力——

3、表面张力，符号——γ，单位——mN/m。•=F/2L方向：对于平面，沿着平面与液面行；对于弯曲液面，应与液面相切。γ可理解为：使液体增加单位表面时所需作的可逆功，称比表面功。单位：J·m-2=mN/m。表面吉布斯函数：定义G(表面)=γA皂膜在恒T、p下收缩时，即T、p、N恒定时，②可知自发降低表面自由焓有两种途径——降低表面积降低表面张力dT、pG<0结论：①γ等于恒T、p下，增加单位面积时系统所增加的吉布斯函数，也称为比表面吉布斯函数，单位为J·m-2。③表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉布斯函数三者的数值、量纲等同，但它们有不同的物理意义，是从不同角度说明

4、同一问题。2、热力学公式对一般多组分体系：当体系作表面功时，G还是面积A的函数nB(a)表示各相中各物质的量均不变，表示除了界面面积外，其余界面面积均不改变。在恒温恒压下，各相的物质的量不变时，当界面张力不变时，界面面积自0至A积分得对上式微分得：：3、界面张力及其影响因素由来：起源于分子间的VanderWaals引力。T↑气相中分子密度降低液相中分子距离↑γ↓（有例外）影响因素：①与物质的本性有关——分子间相互作用力越大，γ越大。一般对于气液界有：γ(金属键)>γ(离子键)>γ(极性键)>γ(非极性键)②与接触相的性质有关。③温度的影响极限情况：T→Tc时，γ→0④压力的

5、影响。⑤分散度、运动情况对γ也有影响。P↑a．表面分子受力不对称的程度↓b．气体分子可被表面吸附，改变γ,↓c．气体分子溶于液相γ↓1atmγH2O=72.8mN/m10atmγH2O=71.8mN/m一般：p↑10atm,γ↓1mN/m。eg:§10.2液-固界面1）润湿角（或接触角）：固液界面的水平线与气液界面在O点的切线之间的夹角θ。rl-grs-lrs-grs-lrs-grl-g1.接触角与杨氏方程问题：θ＝180º的情况有没有？不存在绝对不润湿的物质。由于θ可测，习惯上用接触角来衡量润湿程度。90º0º润湿不润湿完全润湿润湿与否的分界线结论：①θ的大小用来判断润湿

6、与否，θ角越小润湿效果越好。②要使cosθ＞0，（或θ＜90º)，须满足γs-l＜γs-g,降低γs-l。2.润湿现象固体表面上原来的气体被液体取代。接触过程的Gibbs函数降低，△G＜0。Gibbs函数降低越多，越易润湿。1.分类：（1）沾湿（ahhensionalwetting）固液液固气①飞机飞行中水珠是否附着于机翼上②喷施农药时是否有效地附着于叶片上，自动铺展（2）浸湿或浸渍润湿（immersionalwetting）气固液液固，浸湿功（3）铺展or完全润湿（spreadingwetting）固固液液气≥0自动铺展铺展系数：可见：①沾湿→浸湿→铺展，过程进行程度依次

7、加难。②沾湿→浸湿→铺展,是不同层次的润湿，铺展为最高层次。③对三种润湿影响不同的γl-g可测，γs-g、γs-l不可测量。(4）三种润湿的比较：对单位面积的润湿过程有：§10-3弯曲液面的附加压力和毛细现象1.液面的附加压力与曲率的关系——Laplace方程plplpgpgΔpplpgΔppl毛细管r实验：做功使液滴半径增大dr,则表面积增加dA，体积增加dV。附加压力Δp=p内－p外有：对球可见：①该形式的Laplace公式适用于球形液面。②曲面内（凹）的压力大于曲面外（凸）的压力，Δp＞0。③r越小，