物理化学103界面现象课件.ppt

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1、§10.4液-固表面与固体吸附气体类似，固体表面由于力场的不对称，固体对液体也有吸附作用。固体与液体接触后，系统吉布斯函数降低，液体取代固体表面的气体，而与固体接触，产生液-固表面。这个过程称为润湿。1.接触角与杨氏方程：定义：当一液滴在固体表面上不完全展开时，在气、液、固三相会合点，液-固界面的水平线与气-液界面切线之间通过液体内部的夹角，称为接触角。有三种界面张力，同时作用于O点处的液体分子上：rs–气-固界面张力，力图将液体拉往左方，减少气-固界面；rls–液-固界面张力，力图将液体分子往右拉，以缩小液-固界面；rl–液体表面张力，力图将液体分子拉向液面切线方向，一缩小气-液界面。rl

2、rlsrsrlsrsrl接触角的两个例子：OOrlsrlrlsrs-O若固体表面为光滑水平面，上述三种力处于平衡时，有以下关系：该式即为杨氏方程（YoungT.于1805年)2.润湿现象润湿是固体表面上的气体被液体取代的过程。一定温度和压力下，润湿的程度可用润湿过程的Gibbs函数改变量来衡量。Gibbs函数降低越多，越易润湿。按润湿程度深浅分类：（1）沾湿（ahhensionalwetting）（2）浸湿（immersionalwetting）（3）铺展（spreadingwetting）固液液固气沾湿：气-固，气-液界面消失，形成液-固界面的过程。对单位面积沾湿过程：沾湿的逆过程需要的功，

3、称为沾湿功。若沾湿过程为自发，则：它的逆过程所需的功为浸湿功对于单位面积：浸湿：气-固界面完全被液-固界面取代的过程。气固液气液固铺展：少量液体在固体表面上自动展开，形成一层薄膜的过程。它实际上是以液-固界面取代气-固界面，同时又增加气-液界面的过程。固固液液气定义铺展系数为：若少量液体在铺展前以液滴存在的面积可忽略不计对于单位面积所以铺展必要条件为：至此，只要知道三种界面张力值，问题似乎已能解决。但实际上，并无测定固-气表面张力及液-固表面张力的可靠方法，所以，问题还要利用接触角的数据来解决。刚看的页首页上一页下一页结束将杨氏方程代入粘湿、浸湿、铺展三过程的G计算式。要是这些过程能进行，必

4、定要：因为任何液体在固体上的接触角总小于180°，所以沾湿过程是任何液体与固体之间都可进行的过程。对于铺展，一种情况是，扬氏方程成立：=0，气-固界面被同样面积的液-固界面，和气-液界面代替，所以，总吉布斯函变为零，可以铺展；另一种情况是，杨氏方程不成立，，此时无接触角可言，（cos>1）例如水在玻璃上的接触角<90°（非常干净的玻璃与非常纯净的水之间的=0），水在玻璃毛细管中上升，通常即说水能润湿玻璃；而汞在玻璃上接触角=140°，汞在玻璃毛细管中下降，通常即说汞不能润湿玻璃。习惯称谓由于θ可测，习惯上用接触角来衡量润湿程度。90°0°润湿不润湿180°完全不润湿完全润湿结论：①θ

5、的大小用来判断润湿与否，θ角越小润湿效果越好。②要使1>cosθ＞0，（或θ＜90°)，须满足γls＜γs,需要降低γls。1.下面对于气体在固体表面上的化学吸附的描述中，不正确的是（）。A．吸附作用力为范德华力B．为单分子层吸附C．吸附热与化学反应热相当D．吸附有选择性2.兰格缪尔根据其所提出的理论，导出一等温吸附方程式，θ=bp/(1＋bp)，该吸附等温方程只能用于（）。A．化学吸附B．物理吸附C．单分子层吸附D．多分子层吸附3常用接触角来衡量液体能否润湿固体表面，那么，接触角是指（）。A．液体表面张力σl-g与固体表面张力σs-g的夹角B．液体表面张力σl-g与固、液界面张力σs-l夹角

6、C．固体表面张力σs-g与固、液界面张力σs-l之间夹角D．σs-g、σs-l及σl-g这三者中任意两个之间的夹角