上次课复习催化反应动力学；活化能及反应途径,催化剂

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1、河北科技大学教案用纸上次课复习：催化反应动力学；活化能与反应途径，催化剂的基本特征，均相酸碱催化，络合催化，酶催化反应。本次课题（或教材章节题目）：第十三章表面物理化学§13.1表面吉布斯自由能和表面张力；表面功，表面自由能，表面张力§13.2弯曲表面下的附加压力与蒸气压。教学要求：理解表面张力和表面吉布斯函数的概念，了解弯曲液面对热力学性质的影响，掌握拉普拉斯方程。重点：表面张力和表面吉布斯函数，拉普拉斯方程。难点：表面张力和附加压力。教学手段及教具：多媒体教学讲授内容及时间分配：§13.1表面吉布斯自由能和表面张力；1.5学时§13.2弯曲表面下的附加压力与蒸气压。0.5学时课后

2、作业982页，习题1，2，参考资料1.表面张力与温度的关系.严继民.科学通报,1977,8,351.2.表面与表面自由能.朱步瑶.大学化学,1987,4,23.3.表面张力与溶液浓度函数关系的拟合.张兰辉等.化学通报,1991,12,35.第48次课2学时注：本页为每次课教案首页31河北科技大学教案用纸第十三章表面物理化学§13.1表面吉布斯自由能和表面张力1.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。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

3、体的表面。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。2.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。对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。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

4、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。3.比表面（specificsurfacearea）比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。即：式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法和色谱法。4.分散度与比表面31河北科技大学教案用纸把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的

5、物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。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从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。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，成为新材料和多相催化方面的研究热点。5.表面功（surfacework）由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因

6、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。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：式中为比例系数，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膨胀功。6.考虑表面功的热力学基本公式考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加dA一项，即：31河北科技大学教案用纸由此可得：7.表面自由能(surfacefreeenergy)广义的表面自由能定义：保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。狭义的表面自由能定义：保持温度、压力和组

7、成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号或表示，单位为J·m-2。8.表面张力（surfacetension）在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用g表示，单位是N·m-1。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