《天大考研资料 物理化学》第十章 表面现象ppt课件.ppt

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1、第十章界面化学1物质的存在状态：气液固气—液界面液—液界面固—液界面固—气界面固—固界面表面现象界面：所有两相的接触面2界面是否是接触两相间的几何平面分界线？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3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！例：直径为1cm的球型小水滴，表面积为3.1416cm2相差106倍分为1018个(直径10nm)314.16m2(直径1cm)3.1416cm2其分散度用比表面积表示——单位质量或单位体积的物质具有的表面积。1g水的面积：～5×10-4m2/g～500m2/g(10nm水滴)除小颗粒的分散体系外，

2、还有一些多孔物质如：硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。4产生表面（界面）现象的原因是什么？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。5若使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与金属丝长度l成正比，比例系数。因膜有两个表面，故有：F实验:无摩擦、可自由活动肥皂膜ldx即：：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。1. 液体的表面张力§10.1界面张力6γ：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。当用外力F

3、使皂膜面积增大dA时，需克服表面张力作可逆表面功：2.表面功7恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变3.表面吉布斯函数：即：γ：恒温恒压下，增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数。单位：J·m-2。三者物理意义不同，但数值和量纲一样，单位均可化为：N·m-184.热力学公式对一般多组分体系：当系统作表面功时，G还是面积A的函数——恒T、p、、恒组分下积分，有：全微分：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<095.表面张力及其影响因素：③温度的影响：温度升高，界面张力下降。极限情况：T→Tc时，→0。的由来：表面分子受力不对称所以液体表面有自动

4、收缩的倾向，扩展表面要作功。①与物质的本性有关——分子间相互作用力越大，越大。例：气－液界面：(金属键)>(离子键)>(极性键)>(非极性键)②与接触相的性质有关。10T↑气相中分子密度降低液相中分子距离↑↓（有例外）其中：0与n为经验常数。④压力的影响。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,↓c．气体分子溶于液相↓1atmH2O=72.8mN/m10atmH2O=71.8mN/m一般：p↑10atm,↓1mN/m。eg:11§10.2弯曲液面的附加压力及其后果1.弯曲液面的附加压力——Laplace方程plplpg一般情况下，液体表面是

5、水平的，水平液面下液体所受压力即为外界压力。Δppgpl图中为球形液滴的某一球缺，凸液面上方为气相，压力pg；下方为液相，压力pl,底面与球形液滴相交处为一圆周。圆周外液体对球缺表面张力作用在圆周线上，垂直于圆周线，而且与液滴表面相切。所以圆周线上表面张力合力对凸液面下液体造成额外压力。若凹液面一侧压力以p内表示，凸液面一侧压力用p外表示，附加压力Δp=p内－p外=pl-pg12凹液面上弯曲液面的附加压力为：Δp=p内－p外=pg–pleg:液体中的气泡因此定义：它总是一个正值，方向指向凹面曲率半径中心。plΔppg13有：对球:做功使液滴半径增大dr,则表面积增加dA，体积增加d

6、V。弯曲液面附加压力Δp与液面曲率半径之间关系的推导：r例：14注意：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，Δp越大；r越大，Δp越小。平液面：r→∞，Δp→0，（并不是=0）④Δp永远指向球心。15④毛细管连通的大小不等的气泡⑤例:①小液滴②液体中的气泡③肥皂泡16毛细现象：plpgpgrh当润湿角θ=0时，r曲面=r毛细管=r由流体静力学有：液体在毛细管中的上升高度为：0<<90oθθr1r液体在毛细管中上升液体在毛细管中下降17例:① 当玻璃管插入汞中或水中：汞水②农民为何要锄地？182. 微小液滴的饱和蒸汽压

7、－kelven公式足够长的时间p*反比于曲率半径19小液滴面积A：A的增量dA:dnp液prr+drdG又：dn液体由ppr:Kelvin公式由Kelvin公式可知：1)r越小，pr越大;2)p凸>p平>p凹203.亚稳态及新相生成：(1)过饱和蒸气Tplg露点：T小