7.表面现象 7.1表面张力.ppt

第七章 表面化学surface chemistry 第七章 表面现象 第七章 表面现象 第一节 表面能、表面张力、表面热力学 一. 表面能 一. 表面能 二．表面张力 二．表面张力 三．表面热力学 三．表面热力学 四．影响?的因素 请转下一节 药学院物理化学教研室 返回 药学院物理化学教研室 制作：陈纪岳 有许多现象与物质的表面性质有关，如液滴在不同固体表面有不同的形状，活性炭能去除冰箱中的异味，药物微粒化可增加其溶解度，选择合适的溶剂可增加皮肤吸收等。 表面是两相的分界面，有 液－气 固－气 液－液 固－液 界面（广义表面） 表面性质有时当表面积很大（物质分散度很大）时才表现出来，分散度可用比表面来表示。 或 表面 例 体积为 V 的液体分散为半径为 r 的液滴时比表面积多少？ A = 液滴数?4?r2 或 以l-g 表面为例，液体表面分子与内部分子受力情况不同 内部：分子作用力合力＝0，移动时能量没有变化 表面：分子作用力合力指向液体内部， 环境作功 ? 转化为表面能 表面积增加 当把体相分子拉向表面时 （T,p,n不变） 环境作功 ? 转化为表面能 表面积增加 当把体相分子拉向表面时 （T,p,n不变） 表面能 = Wr = ?G （?G的物理意义） ??A ?为比表面能，简称Gibbs表面能 ?G = ??A ? 物理意义： 单位面积上，表面分子增加的Gibbs自由能 （表面分子多于体相分子的能）， 是体相分子变成表面分子时环境作的功。 dx F l 在l-g表面上，可以观察到处处有使液面拉紧的力––––表面张力。如铁环上有皂膜 刺破 若使金属框用F 力拉动dx 距离 ?Wr = F?dx dG = ??2dA = ??2?l?dx 单位：N?m–1 演示 σ物理意义：单位长度中，使液面拉紧的力。 表面张力的方向：垂直于作用线，相切于液面。 表面张力和表面能物理意义不同，但只是同一事物不同方式描述的结果。两者数值相同， 量纲也一致。 J?m–2 = N?m?m–2 = N?m–1 在不同场合，按理解方便原则应用 。 dx F l 若使金属框用F 力拉动dx 距离 ?Wr = F?dx dG = ??2dA = ??2?l?dx 单位：N?m–1 1．热力学基本关系式 对高度分散具有较大比表面积的多组分系统，热力学函数应包括4种变量。如： dG= –SdT+Vdp + ??BdnB + ?dA 还有其它函数dU，dH，dF也是。 T，p，n不变时 dG = ?dA 2. 表面张力温度系数 考虑温度T 的影响 dG= –SdT+ ?dA 交叉偏导 称之为表面张力温度系数 交叉偏导 3. 表面积变化时，热力学函数的计算 (1) ?S：上式积分 (2) 可逆过程的热Qr Qr = T?S (3) ?G与可逆功Wr ?G = ??A = Wr (4) ?H ?H = ?G + T?S (Wr) (Qr) 环境作功Wr 环境传递的热Qr 可见表面积可逆扩大时，系统能量变化来自 表面张力（表面能）是分子间作用力在表面上的体现，影响作用力的因素有 (1) 物质本性：如液体?极性?非极性，固体?金属?有机物 (2) 相界面构成：相界面是两相分子交融区，界面?在两相?之间。如?水?水－汞?汞 (3) 温度：一般情况，T?，?? (4) 压力：影响很小，可忽略 (5) 溶液中溶质的种类和浓度 返回 药学院物理化学教研室 返回