物理化学-第十三章-界面现象2.ppt

《物理化学-第十三章-界面现象2.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、物理化学Physicalchemistry化学化工系1第十三章界面化学2表面张力与表面自由能1纯液体的表面现象2溶液的表面吸附3气体在固体表面上的吸附4表面活性剂及其作用53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。表面严格讲是液体或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。表面和界面(surfaceandinterface)4常见的界面：空气气-液界面气-固界面液-液界面玻璃板液-固界面铁管Cr镀层固-固5界面现象的本质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，

2、受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），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。6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，As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。比表面（specificsurfacearea）7液体表面的最基本的特性是趋向于收缩一、表面张力（surfacetension）l是滑动边的长度

3、，因膜有两个面，所以边界总长度为2l，是作用于单位边界上的表面张力。8表面张力(或)：在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种作用于单位边界线上指向液体方向并与表面相切张力，这种力垂直于表面的边界，单位是：Nm-1。测定表面张力方法:毛细管上升法、滴重法、吊环法、最大压力气泡法、吊片法和静液法等91.纯物质的表面张力与分子的性质有关，通常是3.Antonoff规则：2.水因为有氢键，所以表面张力也比较大(金属键)>(离子键)>(极性共价键)>(非极性共价键)即两种液体之间的界面张力是两种液体互相饱和时的表面张力之差。1,2=1-210根

4、据多组分热力学的基本公式对需要考虑表面层的系统，由于多了一个表面相，在体积功之外，还要增加表面功，则基本公式为二、表面自由能(surfacefreeenergy)11所以考虑了表面功的热力学基本公式为从这些热力学基本公式可得12广义的表面自由能定义：狭义的表面自由能定义：又可称为表面Gibbs自由能表面自由能的单位：13温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时，界面张力趋向于零。运用全微分的性质，可得：等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加的。所以随T增加而下降。三、界面张力与温度的关系14Ramsay和Shields提出的与T的经验式较常用:Eöt

5、vös（约特弗斯）曾提出温度与表面张力的关系式为151.非表面活性物质水的表面张力因加入溶质形成溶液而改变。能使水的表面张力明显升高的溶质称为非表面活性物质。如无机盐和不挥发的酸、碱等。这些物质的离子有较强的水合作用，趋向于把水分子拖入水中，非表面活性物质在表面的浓度低于在本体的浓度。如果要增加单位表面积，所作的功中还必须包括克服静电引力所消耗的功，所以表面张力升高。四、溶液的表面张力与溶液浓度的关系162.表面活性物质加入后能使水的表面张力明显降低的溶质称为表面活性物质。通常含有亲水的极性基团和憎水的非极性碳链或碳环有机化合物。亲水基团进入水中，憎水基团企图离

6、开水而指向空气，在界面定向排列。表面活性物质的表面浓度大于本体浓度，增加单位面积所需的功较纯水小。非极性成分愈大，表面活性也愈大。17稀溶液的c曲线的类型：曲线ⅠⅠⅢ非离子型有机物曲线Ⅱ非表面活性物质曲线Ⅲ表面活性剂18表面张力与表面自由能1纯液体的表面现象2溶液的表面吸附3气体在固体表面上的吸附4表面活性剂及其作用5191.在平面上一、弯曲表面上的附加压力ps=p0–p0=02.在凸面上p总=p0+ps3.在凹面上p总=p0–psp总,凸>p0；p总,凹

7、外压为p0，附加压力为ps，液滴所受总压为：p总=p0+ps代入得R'，ps'211.假若液滴具有不规则的形状，则在表面上的不同部位曲面弯曲方向及其曲率不同，所具的附加压力的方向和大小也不同，这种不平衡的力，必将迫使液滴呈现球形自由液滴或气泡通常为何都呈球形？2.相同体积的物质，球形的表面积最小，则表面总的Gibbs自由能最低，所以变成球状就最稳定22y在任意弯曲液面上取小矩形ABCD(红色面)，其面积为xy。曲面边缘AB和BC弧的曲率半径分别为R1’和R2’作曲面的两个相互垂直的正截面，交线Oz为O点的法线。令曲面沿法线方向移动dz，使曲面扩大到A’B’C

8、’D’(蓝色面)，则x与