第一章 09 界面现象.ppt

第九章 界面现象 表面和界面(surface and interface) §9.2 弯曲界面的特性 2.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 3.亚稳状态及新相的生成 3.亚稳状态及新相的生成 §9.4 固体表面的吸附 答：水在两玻璃和两石蜡板间的状态如下图。对玻璃板， 附加压力Δp指向液体外部，说明液体压力P小于外压力，且两板越靠近，此压力差越大，使两板难以拉开。石蜡板的情况相反，液体压力 p 大于外压力，易于拉开。 2.如下图，在一玻璃管两端各有一大小不等的肥皂泡。当开启活塞使两泡相通时，试问两泡体 积将如何变化？为什么？ 答：开启活塞后，大泡将变大，小泡将变小。活塞关闭时，由于肥皂泡膜 产生附加压力，Δp=p内－p外＝４σ/r.泡的半径r 越小，附加压力越大， 而大、小 泡的p外是相同的，故小泡内空气压力大于大泡内空气压力。因 此打开活塞后，小泡内空气就流向大泡，导致小泡变成更大。当小泡收缩 至其半径等于玻璃管口半径时，的r最小，若再收缩，其曲率半径反而增 大。所以当小泡收缩至其曲率半径与大泡半径相等时，停止收缩。 如下图，试标出玻璃毛细管2～4中水面位置 及凹凸情况。玻璃管1水面的高度是平衡位置， 四支毛细管直径相同。 答：2管中水面只能上升到a 处，凹液面；3管中水面上升至b处，凹液 面; 4管中的水面垂直高度同1管，凹液面。 如下图，玻璃毛细管A插入水中后，水面上升高度应能超过h，因此推断水会从弯口B处不断流出，于是便可构成第一类永动机，如此推想是否合理？为什么？ 弯曲表面上的蒸汽压——Kelvin公式 这就是Kelvin公式 Kelvin公式 对凸面(小液滴），r 取正值，pr p，r 越小，液滴的蒸汽压越高； 对凹面（毛细管凹液面）， r 取负值， pr p， r 越小，小蒸汽泡中的蒸汽压越低。 微小晶体的溶解度 是由于微小晶体表面吉布斯函数大，因而对应的溶解度较大。小颗粒固体比大颗粒固体更易溶解 毛细凝聚现象 根据Kelvin公式，凹面上的蒸汽压比平面上小，所以在小于饱和蒸汽压时，凹面上已达饱和而发生凝聚，这就是毛细凝聚现象。如多孔硅胶及分子筛干燥剂 例题 水蒸气迅速冷却至 25℃ 时会发生过饱和现象。已知 25℃ 时水的表面张力为 0.0725N·m－1 ，当过饱和蒸汽压为水的平衡蒸汽压的4 倍时试求算最先形成的的水滴半径为多少？此种水滴中含有多少个水分子？ 解： 根据开尔文公式求在此饱和蒸汽压时液滴半径： 每个小液滴的质量为： 每个小液滴所含分子数为： 例题 如果水中仅含有半径为1.00×10－3 mm的空气泡，试求这样的水开始沸腾的温度为多少度？已知100℃以上水的表 面张力为0.0589 N·m－1，汽化热为40.7 kJ·mol－1 解： 空气泡上的附加压力为Δp=2?／R,当水沸腾时，空气泡中的水蒸汽压至少等于p?＋Δp，应用克劳修斯－克拉贝龙方程可求出蒸汽压为 p?＋Δp时的平衡温度，此即沸腾温度。 §9.3 溶液的表面吸附 a2是溶质2的活度，dg/da2是在等温下，表面张力g 随溶质活度的变化率。 式中G2是溶质2表面过剩，单位为mol.m-2,也称吸附量 Gibbs吸附公式 Gibbs用热力学方法求得定温下溶液的浓度、表面张力和吸附量之间的定量关系式 1.dg/dc20，增加溶质2的浓度使表面张力下降，G2为正值，是正吸附。表面层中溶质浓度大于本体浓度。表面活性物质属于这种情况。 2.dg/dc20，增加溶质2的浓度使表面张力升高，G2为负值，是负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性物质属于这种情况。 表面活性物质含有的亲水极性基团( 如—COOH， —OH ……等) 与憎水的非极性基团( 如碳链或环 )可表示如下： 亲水的极性集团,（如 –COOH，-CONH2，-OH等） 亲油的长链非极性基团(碳链或环） 表面活性物质分子 表面活性剂简介 在水溶液中，表面活性物质的亲水基团受水分子吸引，竭力钻入水中，憎水性的非极性基团是亲油的，倾向于翘出水面，或钻入非极性的油相，或有机溶剂相中。 ? (a)极稀溶液 (b)中等浓度 (c)吸附趋于饱和 4.表面活性物质 (1)表面活性物质的分类： 可按用途，物理性质，化学结构….分类。 表面活性物质按化学结构分类，可分为离子型与 非离子型的。溶于水后能电离生成离子的，称为离子型表面活性物质；凡在水中不能电离的，就称为非离子型表面活性物质。离子型的按在水溶液中的电性，可进一步分类。具体分类见下图： 刚看的页 首 页 上一页 下一页 结 束 ?