最新物理化学课件(天大第五版)8-1表面教学文案.ppt

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1、最新物理化学课件(天大第五版)8-1表面气-固界面液-液界面液-固界面固-固界面界面与界面相特征：几个分子厚、结构及性质与两侧体相均不同比表面积：或例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割成小立方体时，比表面增长情况列于下表：边长l/m立方体数比表面Av/（m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×109把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料

2、和多相催化方面的研究热点。在恒温恒压下,可逆地增加系统的表面积dAs,则环境对系统所做的功正比于表面积的增量dG=δW’=dAs1、液体的表面功及表面Gibbs函数§8.1界面张力InterfaceTension表面吉布斯函数对于只有一种表面的多组分系统:dU=TdS-pdV+dAs+∑μBdnBdH=TdS+Vdp+dAs+∑μBdnBdA=-SdT-pdV+dAs+∑μBdnBdG=-SdT+Vdp+dAs+∑μBdnB的物理意义：δW’=dAs=fdxfdx=2Ldx=f/2L=力/总长的单位:N·m-1为作用在单位长度上液体表面的收缩力,又称表面张力2、

3、表面张力LL2L表面张力的方向对于平液面,表面张力的方向总是与外力相反,与液面平行且垂直作用于分界线上。LL对于弯曲液面,表面张力的方向与曲面相切,与分界边缘垂直。对于液体来说,表面吉布斯函数与表面张力量纲相同,数值相等,但物理意义不同①与物质的本性有关——分子间相互作用力越大，γ越大。一般对于气液界面有：γ(金属键)>γ(离子键)>γ(极性键)>γ(非极性键)3、界面张力及其影响因素表8.1.1某些液态物质的表面张力物质t/°C/mNm-1正己烷正辛醇乙醇乙醚H2ONaClLiClNa2SiO3(水玻璃)FeOAl2O3AgCuPt202020252080361410

4、0014272080110010831773.518.421.822.326.4372.75113.8137.8250582700878.513001800固体分子间的相互作用力远远大于液体的,所以固体物质要比液体物质具有更高的表面张力。物质气氛t/°C/mNm-1CuAgSn苯冰氧化镁氧化铝云母石英(1010晶面)Cu蒸气真空真空真空10507502155.50.25185020-1961670114068552712010100090545001030表8.1.2一些固态物质的表面张力两种互不混溶的液体形成液-液界面时，界面层分子所处力场取决于两种液体。所以不同

5、液-液对界面张力不同。表10.1.320°C某些液-液界面张力（两液体已相互达到饱和）界面/mNm-1界面/mNm-1水–正己烷水–正辛烷水–氯仿水–四氯化碳水–正辛醇51.150.832.8458.5水–乙醚水–苯水–硝基苯水–汞苯–汞10.735.025.66375.357.②与接触相的性质有关(如表10.1.3所示)③温度的影响T↑热运动增强γ↓（有例外）下表（表8.1.4)给出一些液体在不同温度下的表面张力t/°C020406080100水乙醇甲醇CCl4丙酮甲苯苯75.6424.0524.526.230.7431.672.7522.2722.626.823.728

6、.4328.969.5820.6020.924.321.226.1326.366.1819.0121.918.623.8123.762.6116.221.5321.358.8515.719.39液体/mN·m-1极限情况：T→Tc时，γ→0④压力的影响。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↓1atm水=72.8mN/m10atm水=71.8mN/m一般：p↑10atm,γ↓1mN/m。例：Δp=pl-pgΔp=pg-pl附加压力的方向：朝着圆心1、弯曲液面的附加压力与

7、Laplace方程§8.2弯曲液面的附加压力TheSaturatedVapourPressureofTheCurvedsurface毛细管r推动活塞使液滴半径增大dr,则表面积增加dA，体积增加dV。当系统平衡时：p内=Δp＋p外Laplace方程(1)该形式的Laplace公式适用于球形液面。(2)Δp与r成反比；对平液面：r→∞，Δp→0，(3)Δp永远指向球心。例:(1)小液滴(2)液体中的气泡(3)肥皂泡(4)毛细管连通两个大小不等的气泡Δp(5)