第十三章-界面现象和胶体溶液.ppt

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1、第十三章界面现象和胶体溶液Chapter13InterfacialPhenomenon&ColloidalSolution9/16/20211第十三章界面现象和胶体溶液目录1表面张力和表面自由能2凝聚相的界面现象3固体表面的吸附4溶液吸附5表面活性剂及其应用6分散系统的分类7溶胶的特性8影响溶胶稳定性与聚沉的因素9胶溶作用和触变作用9/16/20212第十三章界面现象和胶体溶液学习要求1、掌握接触角并能用它正确判断液体对固体的润湿程度。2、掌握弯曲液面附加压力的计算，掌握开尔文方程并能应用于实际计算。3、掌握兰格缪尔吸附等温式。4、了解溶液的表面吸附现象及吉布斯吸附等温式。5、掌握分

2、散系统的分类及性质，掌握溶胶粒子的结构和稳定性。9/16/20213第十三章界面现象和胶体溶液界面现象界面（interface）：密切接触的两相之间的过渡区（约几个分子的厚度）气—液气—固液—液液—固固—固界面称为表面（surface）界面现象所讨论的是在相的界面上发生的一些行为水滴会自动呈球状固体表面易自动吸附气体物质微小的晶体易溶解毛巾能被润湿玻璃板液-固界面铁管Cr镀层固-固界面9/16/20214第十三章界面现象和胶体溶液界面现象产生的原因——表面分子与体系中的分子（体相分子）所处的环境不同体相分子，四周所受的作用力相同，受力均匀界面分子，两面所受作用力不同，因此处在界面层的物质

3、的物理和化学性质与任一体相中的都不同。对于单组分系统，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分系统，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。9/16/20215第十三章界面现象和胶体溶液最简单例子——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，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。9/16/20216第十三章界面现象和胶体溶液13.1表面张力和表面自由能1表面自由能

4、由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此如果要把分子从内部移到界面（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。温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。用公式表示为：式中s为比例常数，它在数值上等于当T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非体积功。9/16/20217第十三章界面现象和胶体溶液表面自由能s物理意义：保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，体系自由能的增加值。单位：等温等压可逆过程9/16/20218第十三章界面现象和胶体溶液在两相（特别是气-液）界面上，处处存在着一种张力，这种力垂直与表

5、面的边界，指向液体方向并与表面相切。即沿着相的表面与相的界面相切，并促使其表面积缩小。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用或g表示。表面张力的单位是：2表面张力9/16/20219第十三章界面现象和胶体溶液液体表面的最基本的特性是趋向于收缩。将一含有一个活动边框的金属线框架放在肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用，可滑动的边会被向上拉，直至顶部。从液膜自动收缩的实验，可以更好地认识表面张力。9/16/202110第十三章界面现象和胶体溶液9/16/202111第十三章界面现象和胶体溶液如果在活动边框上挂一重物，使重物质量W2与边框质量W1所产

6、生的重力与总的表面张力大小相等方向相反，则金属丝不再滑动。这时l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l，或g就是作用于单位边界上的表面张力。F=2l9/16/202112第十三章界面现象和胶体溶液ldxF表面张力表面张力是作用在单位长度上使表面收缩的力，在数值上等于增加单位表面积时体系自由能的增加。因为F=2l9/16/202113第十三章界面现象和胶体溶液如果在金属线框中间系一线圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。(a)(b)由于以线圈为边界的两边表面张力大小相等方向相反，所以线圈成任意形状可在液膜上移动，见(a)图。如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张力消

7、失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张力的存在。9/16/202114第十三章界面现象和胶体溶液13.2凝聚相的界面现象1液体对固体的润湿作用液—固界面现象什么是润湿过程？润湿过程可以分为三类，即：粘湿、浸湿和铺展滴在固体表面上的少许液体，取代了部分固－气界面，产生了新的液－固界面。这一过程称之为润湿过程9/16/202115第十三章界面现象和胶体溶液粘湿过程液体与固体从不接触到接触，使部分液-气界面