第十章 界面现象讲稿.ppt

第十章 界面现象 前面所讲的内容，均未曾讨论过体系表面层的特殊物理化学性质， 换句话说我们是将体系中相的表面和相的本体完全等同起来看了。 事实上作为一个相, 其分布于表面的分子和处于相内的分子，无论是组成结构、能量状态或受力情况等方面都是有差别的。 那么是不是研究了表面现象以后， 以前我们所研究的问题都应重新考虑，甚至是错误的呢？ 问题并没有那么严重。 通常的体系表面积不大，表面层上的分子数目比起相的内部来微不足道，因而忽略掉表面性质，不考虑它对体系的影响，也不会妨碍一般结论的正确性。 但在某些场合下特别是物质形成高度分散体系时则因表面积大大增加，表面性质的作用就显得特别突出。 界面现象 §10.1界面张力 1．表面和界面(surface and interface) 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体的表面。 表面与界面 常见的界面有： 1）气-液界面 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。 3．比表面（specific surface area） 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。 表面功（surface work） 5.表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） 01年桂林工学院硕士考题（填空）：表面张力又可称液体的表面张力方向是 例题 已知20℃时水-空气的界面张力为： 7.275×10-2N·m-1，当在20℃和101.3kpa下可逆地增大水的表面积4cm2时物系的⊿G将是 ①2.91×10-5J ②2.91×10-1J ③-2.91×10-5J ④-2.91×10-1J 6．界面张力与温度的关系 温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时，界面张力趋向于零。 运用全微分的性质，可得： 7．影响表面张力的因素 （1）分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。 γ (金属键) γ (离子键) γ (极性共价键) γ (非极性共价键)  9.用同一支滴管滴出相同体积的水，NaCl稀溶液和乙醇，滴数是否相同？ 不相同，若在密度相差不大时，液滴的大小与表面张力有关，表面张力大，管端悬挂的体积越大，NaCl表面张力最大，液滴最大，乙醇表面张力最小，液滴最小，水表面张力介于二者之间，液滴大小介于二者之间。 §10.2弯曲液面的附加压力 设向下的大气压力为Pg，向上的反作用力为Pl ，附加压力⊿P等于零。 ⊿P = Pg - Pl =0 在凸液面上： 研究以AB为弦长的一个球面上的环作为边界。由于环上每点两边的表面张力都与液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以会产生一个向下的合力。 在凸液面上： Pg为大气压力， ⊿P为附加压力。 所以凸面上所受的压力Pl比平面上大。 弯曲表面上的附加压力 弯曲表面上的附加压力 例题 对弯曲液面（非平面）所产生的附加压力 ①一定等于零 ②一定不等于零 ③一定大于零 ④一定小于零 2．杨-拉普拉斯公式 （1）杨-拉普拉斯公式 1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式： 对于球面