0884-表面物理化学[hejizhancom].pptVIP

第十二章 表面物理化学 12.0 引论 一.　界面和表面 (interface and surface) 二. 界面现象的本质(物质界面层的性质与内部不同） 　　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，特性则来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。 三. 比表面（specific surface area） 12.２ 表面吉布斯自由能和表面张力 一. 表面功（surface work） 二. 表面吉布斯自由能(surface free energy) 三. 表面张力（surface tension） 四.　表面张力与表面吉布斯自由能的区别 　表面张力与表面吉布斯自由能具有相同的数值 　但它们的物理意义不同，单位不同。 五. 界面张力与温度的关系 ４.　表面活性物质的表面活性（表面张力降低效应）的 变化规则（特劳贝规则） （１）同一种溶质在低浓度时表面张力降低效应与浓度呈正比； （２）不同碳数的同系物在相同浓度时，对于水的表面张力降低效应（表面活性）随碳链增长而增加，每增加一个CH2, 其表面张力降低效应平均增加约3.2倍 　　该规则对脂肪醇，胺，酯，酸的同系物均适用 七. 影响表面张力的因素总结 12.3 弯曲液面的附加压力与蒸气压 一.　弯曲液面下的附加压力 二. 杨-拉普拉斯公式 （１）解释”自由液滴“或”气泡“通常都呈球形 （２）解释“玻璃毛细管插入水中时，管中水柱会上升到一定高度；玻璃毛细管插入汞中时，管中液柱会下降到一段高度” 如果液柱下降，则呈凸面，这时仍可用上述式子计算，只不过这时算出的是液面下降高度 二. 弯曲液面上的蒸汽压——开尔文公式 （１）解释“小液滴难以形成（或人工降雨原理）” （２）解释“小液滴越来越小，大液滴越来越大” （３）解释“加热液体时，若不加沸石，易过热发生暴沸” （４）解释“结晶时，投入小晶体，防止溶液过饱和”。 （５）解释“蒸气在多孔固体表面被吸附时在细孔道内容易发生毛细凝聚现象” 四. 例题 在101.325kPa,373.15K的纯水中，离液面0.01 m处有一个半径为10-5 m的气泡。已知水的密度为958.4kg/m3,表面张力为58.9×10-3N/m,水的气化热为40.66kJ/mol。试求（1）气泡内水的蒸气压；（2）气泡受到的压力；（3）设水在沸腾时形成的气泡半径为10-5 m,试估算水的沸腾温度 答案（1）101.318 kPa; (2) 113.20 kPa; (3) 376.33 K 12.4 液体界面的性质 一. 液体的铺展 二. 表面活性剂 三. 非表面活性物质 四. Gibbs吸附公式 降低体系表面自由能的途径 　（１）缩小表面积；　（２）降低表面张力 　　　对纯液体，定温下，其表面张力为定值。因此，对纯液体，降低体系表面吉布斯自由能的唯一途径就是尽可能地缩小液体的表面积。 　　　对溶液来说，溶液的表面张力与表面层组成有着密切关系。因此可以由溶液自动调节不同组分在表面层中的数量来促使体系的吉布斯自由能降低 ２.表面层的吸附作用 　　　对溶液来说，若加入溶质能降低表面张力时，则溶质力图浓集在表面层来降低体系的表面能。 反之，当溶质使表面张力升高时，则溶质在表面层中的浓度比在内部的浓度低。 但，与此同时，由于浓差而引起扩散则趋向于使溶液各部分浓度均一。当两种相反过程达到平衡时，溶液表面层的组成与本体溶液的组成不同，这种现象称为表面吸附作用 五. 两亲分子在气液界面上的定向排列 12.5 不溶性表面膜 一. 单分子表面膜-----不溶性的表面膜 　　　如果两亲性分子的疏水基很大或疏水基链很长，则其疏水性就很大，当达到一定程度时，其在水中的溶解度小到可以忽略不计。此时，两亲分子的表面定向层（单分子层）不可能通过溶液表面吸附的途径形成，但可以通过直接在液面上滴加铺展溶液的方式，来形成表面膜即铺展膜。它与吸附膜一样，也是定向的单分子膜。 　　　单分子表面膜还可通过其它方式产生。 　　目前常用方式：先将成膜材料溶于某种溶剂制成铺展溶液，再将铺展溶液均匀地滴加在底液上使之铺展。经挥发除去溶剂，即在底液表面形成单分子膜。 　　　成膜材料及溶剂的选取都有一定要求。 二. 表面压 三.　Langmuir膜天平 四. 不溶性膜的π—A曲线 五. 不溶性表面膜的一些应用 （1）降低水蒸发的速度 （2）测定蛋白质的摩尔质量 （3）使化学反应的平衡位置发生移动 化学反应在膜上进行或不在膜上进行，从热力学的角度其平衡常数应该相同。但是由于反应物和产物的吸附作用差异以及表面电荷影