物理化学-表面现象与分散系统ppt课件.ppt

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1、第八章表面现象与分散系统表面现象：相与相之间界面上发生的特殊现象分散系统：具有巨大相界面的系统分散系统表面现象1(一)表面现象§8.1表面自由能与表面张力§8.2纯液体的表面现象§8.3气体在固体表面上的吸附§8.4溶液的表面吸附§8.5表面活性剂及其作用2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。§8.1表面自由

2、能与表面张力Surfacefreeenergyandsurfacetension3表面和界面(surfaceandinterface)气-液界面气-固界面液-液界面液-固界面固-固界面4界面现象的本质表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称的，各个方向的力彼此抵销；但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。5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

3、相分子的拉力大，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。因此如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积，就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功，此功称为“表面功”，即扩展表面而做的功。表面扩展完成后，表面功转化为表面分子的能量，因此，表面上的分子比内部分子具有更高的能量。61.表面能和表面张力物理意义：定温定压下，增加单位表面积引起系统吉布斯函数的增量。一定的温度和压力下，对一定的液体来说，扩展表面所做的表面功δW’应与增加的表面积dA成正比。若以σ表示比例系数，则若过程可逆，σ称为表面吉布斯

4、函数或简称为表面能，其单位为J·m-2。σ的单位也为N·m-1，故又称为表面张力。此时它的物理意义为：在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力。或72.影响表面张力的因素(1)物质的种类及共存相的种类（性质）20℃H2O(l)C6H6(l)CCl4(l)/Nm-10.07280.02890.0269(H2O-C6H6)0.0326(H2O-CCl4)0.045(2)温度：一般情况下，T，。因分子间引力减弱如常压下的纯液体：8对纯液体在一定温度和压力下，为一定值。当体系分散时，dA>0，则dG>0，表明了体系更加不稳定。这就解释了为什么液滴呈球

5、形和两个水珠碰在一起会自发地合并成一个大水珠的原因。3.表面张力应用9(1)在大容器内充满液体，毛细管管端有半径为R’的球状液滴与之平衡。如果两相间存在弯曲液面，表面张力就会导致弯曲液面处两边的压力各不相同，它们的差值就是附加压力。§8.2纯液体的表面现象Surfacephenomenaofpureliquid1.弯曲液面的附加压力10(2)对活塞稍加压力，将毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA。此过程中液体净得功为此功用于克服表面张力σ而增大液滴的表面积dA,拉普拉斯公式(Laplace)11注意：(1)根据数学上规定，凸面的曲率半径取正值，凹面的曲

6、率半径取负值。所以，凸面的附加压力指向液体，凹面的附加压力指向气体，即附加压力总是指向球面的球心。式中r：曲率半径。r越大，p越小；平面时r，p=0(2)液滴愈小，曲率愈大，产生的附加压力也愈显著。(3)由于液泡（如肥皂泡）具有内、外两个球形表面，所以12对于水平液面，表面张力与液面平行，因此达平衡时，各个相对方向上的总表面张力能够相互抵消。此时，作用于液面的只有外力p和p’，二者的值大小相等而方向相反，因此，Δp=0。↑↓←→PP'13对于凸液面，作用在任一周界上的表面张力的合力不为零。该合力而是指向液体内部（曲面球心），力图使表面缩小。平衡时，凸面上受的总压力为:p’

7、=p+Δp。14对于凹液面，作用在任一周界上的表面张力的合力也不为零。但该合力指向液体外部（曲面球心）。平衡时，凹面上受的总压力为:p’=p-Δp。152.曲率对蒸气压的影响-----Kelvineq.一定T下，把1mol液体分散成半径为r的小液滴化学势μμr压力ppr=p+2/r饱和蒸气压p’pr’弯曲液面的附加压力使小液滴比平面液体具有更大的饱和蒸气压p’=p+Δp16注意：凹（液中气泡）：r取负值，prp17(1)人工降雨高空中如果没有灰