《材料表界面》中间复习课.pptVIP

物理吸附与化学吸附的比较 固体表面的吸附性 1. 固体的表面特性 2. 固-气界面吸附 对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即： 通常固定一个变量，求出另外两个变量之间的关系，例如： (1)T=常数，q = f (p)，得吸附等温线。 (2)p=常数，q = f (T)，得吸附等压线。 (3)q=常数，p = f (T)，得吸附等量线。 期中复习课 表面张力与表面Gibbs自由能 材料表界面的基本性能 不同点：物理概念、意义不同： 表面张力（通常）指纯物质的表面层分子间实际存在着的（收缩）张力。单位：N / m。 表面自由能表示形成单位新表面使体系自由能的增加，可表示为：J/m2 材料表界面的基本性能 相同点： σ 既可表示表面自由能又可表示表面张力，两者量纲相同，数值相等： 表面自由能 ? J / m2 = N?m /m2 = N / m ? 表面张力 表面张力与表面Gibbs自由能 材料表界面的基本性能 表面张力 表面张力的本质： 表面张力产生的根本原因： 表面张力的方向： 分子间相互作用力的不平衡 分子间相互作用力 表面张力的方向和液面相切，如果液面是平面，表面张力就在这个平面上。 如果液面是曲面，表面张力就在这个曲面的切面上，并促使液体表面积缩小的方向。 材料表界面的基本性能 表面张力 影响表面张力的因素： 1. 分子间力的影响 Hg NaCl H2O 苯 金属键 离子键 极性共价键及氢键 非极性共价键 2. 温度的影响 3. 压力的影响 材料表界面的四大定理？ 1. Laplace方程 2. Kelvin公式 3. Gibbs 吸附等温式 4. Young方程 1. Laplace方程 弯曲表面上的附加压力 ps ps 由于液面是弯曲的，沿AB的周界上的表面张力不能抵消，作用于边界的力有一指向曲率中心的合力。所有的点产生的合力和为 Ps ，称为附加压力。 A B A B 1. Laplace方程 附加压力的方向总是指向曲率中心。 ps ps 弯曲表面上的附加压力 （1）凸液面，液滴的曲率半径r为正，△P为正，附加压力指向液体内部，r越小，△P越大； （2）平液面，r趋向无穷大，△P为零，跨越平液面不存在压力差； （3）凹液面，r为负，△P为负，附加压力指向空气。 1. Laplace方程 涉及的计算： 知道内外压差，液体表面张力，计算液珠直径。 1. Laplace方程 1. Laplace方程的应用 毛 细 管 法 最 大 气 泡 压 力 法 滴 重 法 吊 环 法 吊 板 法 液体表面张力测定 毛细管法 涉及到的计算： 知道毛细管液面高度，求表面张力。 1. Laplace方程的应用 h r r 2. Kelvin公式 弯曲表面上的蒸汽压 Kelvin公式表明：液滴的半径越小，其蒸汽压越大。气泡的半径越小，其蒸汽压越小。 2. Kelvin公式 涉及计算时特别注意：液滴：凸面，r0。气泡：凹面，r0。 弯曲表面上的蒸汽压 应用Kelvin公式可以解释一些现象： 1、过饱和蒸气，人工降雨 2、过热液体 3、过饱和溶液 2. Kelvin公式的应用 人工降雨 当空气中的水蒸气凝结时，首先形成非常小的液核，在液核存在的基础上继而长大形成大的液滴，从而发生水蒸气的凝结。根据kelvin公式： 对于初始形成的液核，半径非常小，其对应的饱和蒸汽压远远大于平液面水的饱和蒸汽压，所以液核很难形成，从而发生了空气中水蒸气过饱和现象。 若在空中存在凝结中心， 比如灰尘， 会使水滴初始凝结曲率半径变大， 当相应的饱和蒸气压小于高空中有的水蒸气压力时， 蒸气会凝结成水。人工降雨正是利用种原理， 通过向云层 中的过饱和水气提供凝聚中心( 例如Ag I 微粒) 以达到人工增雨的目的。 2. Kelvin公式的应用 3. Gibbs 吸附等温式 Γ21表示单位面积上吸附溶质的过剩量，单位是mol/cm2。它表示溶质的表面浓度和本体浓度之差。 C2为溶质的质量摩尔浓度或体积摩尔浓度。 Γ21为正，为正吸附，溶质的表面浓度大于本体浓度，即为表面超量； Γ21为负，则为负吸附，溶质的表面浓度小于本体浓度，即为表面亏量； 3. Gibbs 吸附等温式 3. Gibbs 吸附等温式在表面活性剂溶液中的应用 对于非离子型表面活性剂溶液，情况比较简单。因它不存在电离问题，在一般情况下，非离子表面浓度也很小(＜10-2 molL-1)，可以应用二