[化学]10章界面化学-1.ppt

第十章 界面化学 第十章 界面化学 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 比表面（specific surface area） 分散度与比表面 分散度与比表面 §10.1 界面张力 1.液体的表面张力 1.液体的表面张力 1.液体的表面张力 1.液体的表面张力 1.液体的表面功 1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数 1.液体的表面功 1.液体的比表面功 1.液体比表面吉布斯函数 1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数 2. 热力学公式 3. 界面张力及其影响因素 3. 界面张力及其影响因素 思考题 §10.2 弯曲液面的附加压力 §10.2 弯曲液面的附加压力 §10.2 弯曲液面的附加压力 2. 拉普拉斯方程 Young-Laplace 公式 Young-Laplace特殊式的推导 Young-Laplace特殊式的推导 Young-Laplace特殊式的推导 弯曲液面的附加压力——毛细管现象 弯曲液面的附加压力——毛细管现象 弯曲液面的附加压力——毛细管现象 弯曲液面的附加压力——毛细管现象 弯曲液面的附加压力——毛细管现象 3.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 3.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 3.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 3.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 3.微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 4.亚稳状态及新相的生成 4.亚稳状态及新相的生成 4.亚稳状态及新相的生成 4.亚稳状态及新相的生成 4.亚稳状态及新相的生成 在毛细管内充满液体，管端有半径为R’ 的球状液滴与之平衡。 外压为 P0 ，附加压力为?P , 液滴内部所受总压为： PL＝P0 + ?P ?P 对活塞稍加压力，毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA。克服附加压力?p所作的功与可逆增加表面积的吉布斯自由能增加应该相等。 代入得： ?P P0 在一定条件下，同种液体的表面张力γ是定值 ①弯曲液面的附加压力的大小与曲率半径成反比；且其方向总是指向弯曲液面曲率半径的中心。 ②凸液面，如空气中的雨滴，曲率半径r﹥0 ，故 ΔP﹥0 ，指向液体内部，所受压力大于外界压力；凹液面，如液体中的气泡，其曲率半径r﹤0 ，故ΔP﹤0，指向气体；水平液面，r =∞ ，ΔP=0 曲率半径R与毛细管半径R的关系：R=R/cosq ?p=2g /R=rl gΔh 如果曲面为球面，则R=R。 2g cosq/R=r gDh θ为表面张力与垂直分力之间的夹角 一般式：2g cosq/R=r gDh 上式说明：在一定温度下，毛细管越细，液体的密度越小，θ越小，液体在毛细管中上升的越高。 总结：表面张力是弯曲液面产生附加压力的根本原因，而毛细管现象则是弯曲液面具有附加压力的必然结果。 当液体不能润湿固体表面时，如将毛细管插入水中，毛细管中液体会下降，并呈凸液面，如玻璃毛细管插入水银中。 1800﹥θ﹥900 cosθ≤ 0 ， Δh ﹤0 为负值。 一般式：2g cosq/R=r gDh 水能润湿玻璃在玻璃板之间的水层四周呈凹液面,产生指向外界空气的附加压力。 思考题:两块干燥的玻璃叠在一起,很容易分开,若在两玻璃板之间放一些水,则很难分开,为什么? ΔP ΔP 水层所受压力,P-△P,小于大气压,即玻璃板两侧所受压力不相等，内侧压力小，外侧压力大，相当于附加压力ΔP 将两块玻璃压在一起，而难以分开。 附加压力的存在，弯曲液面下的液体所受的压力与平面液体不同，导致弯曲液面上方的蒸气压与平面液体的蒸气压不同。 描述了液体的饱和蒸气压随弯曲液面曲率的变化关系 r为弯曲液面曲率半径，式中ρ为密度，M 为摩尔质量 凸液面: 曲率半径r﹥0 ，ln(Pr/P0 )﹥0 ，即凸液面饱和蒸气压 Pr大于平面液体的饱和蒸气压P0，并随液面曲率半径的减小而增大； 式中 T、M、γ、ρ 、P0皆为定值，饱和蒸气压Pr只是液滴半径 r 的函数 曲率半径 r 对凸液面为正、对凹液面为负 凹液面：曲率半径r﹤0 ，ln( Pr / P0 )﹤0 ，凹液面饱和蒸气压 Pr 小于平面液体的饱和蒸气压P0 ，并随液面曲率半径的减小而减小。 思考题：抽成真空的密闭玻璃容器中，放置大小不等的球形汞滴，试问长时间的恒温放置后，有什么现象？ 答: 大小汞滴都将蒸发为汞蒸气 由Kelvin公式，可知小汞滴的蒸气压大于大汞滴的蒸气压