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表面化学

密切接触的两相之间的过渡区（大约几个分子层厚度）称

为界面，通常有液—气,固—气,固—液,液—液,固—固等界

面。若密切接触的两相中有一相是气体则称为表面。本章讨论

表面（包括界面）现象。

通常的情况下处于系统界面层的分子比物系内部的分子少

得多，因而可以忽略不计。

界面层分子受的力与内部分子受的力不同，因此表现出一

些特殊的性质，当物系的分散度很大时，则必需考虑界面层分

子的特殊性质和由此产生的界面现象。;§7-1表面吉布斯函数和表面张力

1、比表面和表面功

用比表面来表示物系的分散度，比表面的定义为单位体积的

物质所具有的表面积，或单位质量的物质所具有的表面积，分别

用As和Aw表示，即;§7-1表面吉布斯函数和表面张力

1、比表面和表面功

用比表面来表示物系的分散度，比表面的定义为单位体积的

物质所具有的表面积，或单位质量的物质所具有的表面积，分别

用As和Aw表示，即;其结果导致：

●液体表面有自动收缩的趋势；

●界面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势。

由于表面层的分子处于不对称的力场中，使表面层的分子受

到一个向内的拉力,因此要扩大表面积，必须对系统作功。

系统在温度、压力和组成不变的条件下，可逆地增加表面

积时对系统作的非体积功称为表面功，表面功与系统增加的

面积成正比，即

δW=σdA(7-1-1)

式中σ表示在温度、压力和组成不变的条件下，可逆地增加单

位表面积对系统作的非体积功，称为比表面功。

δWr‘=dG=σdA

所以σ又称为比表面吉布斯函数。单位是J.m-2。;2、表面热力学基本方程

以前在讨论热力学基本方程式时，都假设只有体积功，现在

考虑到表面功时，热力学基本方程式中应增加σdA一项。

G=G(T,p,nB,nC,…，A);σ是在指定相应变量不变的条件下，增加单位表面积时，系统

相应的热力学函数的增量。在温度、压力和组成不变的条件下，

可逆地增加单位表面积时，环境对系统作的非体积功就等???比

表面吉布斯函数。;σ是在指定相应变量不变的条件下，增加单位表面积时，系统

相应的热力学函数的增量。在温度、压力和组成不变的条件下，

可逆地增加单位表面积时，环境对系统作的非体积功就等于比

表面吉布斯函数。;δWr=dG=σdA

F·dx=σdA=2lσdx

所以，σdA=F/2l，这是作用在单位长度上使液体表面缩小的

力，称为表面张力，单位是N.m-1。当温度、压力和组成恒定时，;δWr=dG=σdA

F·dx=σdA=2lσdx

所以，σdA=F/2l，这是作用在单位长度上使液体表面缩小的

力，称为表面张力，单位是N.m-1。当温度、压力和组成恒定时，;液面对线圏沿着环的半径方向有向外拉的力。这也是垂直作

用于单位长度上的紧缩力。对于平液面来说，表面张力的方向

与液面平行，而对于弯曲液面来说，表面张力的方向总是在弯

曲液面的切面上。

比表面吉布斯函数数和表面张力是同一现象不同角度观察

的结果，因此表面张力与比表面吉布斯函数数值相等,量纲相同，

但它们的物理意义是不同的。;表9-2某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力;表7-11cm3立方体分散为小立方体时体积表面的变化;例7－120℃时，将1克汞分散成直径为7×10-8m微粒，试求过

程的ΔG。已知汞的密度为13.6×103kg.m-3，汞的表面张

力为483×10-3N.m-1。

解：1克汞的体积V=1×10-3/ρ，分散成直径为7×10-8m微粒的

粒数;§7-2液体的表面性质

1、弯曲液面的附加压力

在一定的外压下，水平液面下的液体所受的力等于外压，这

是因为水平面内表面张力也在水平面上，且各处表面张力互相

抵消，所以水平液面的表面张力不会影响液体内、外的压力。

弯曲液面下的液体，情况与平面液体