物化第六章 表面化学2.pptVIP

溶液的表面吸附等温等压条件下，体系的总吉布斯能越低，体系越稳定。所以纯液体会自动收缩，以求降低表面积，少量纯液体会收缩成表面积最小的球形，使表面上总的表面吉布斯能最低。溶液的表面吸附而溶液为求降低体系吉布斯能，除自动收缩外，会自发调节溶质在表面层和本体中的分布。表面活性物质将自发富集在表面层，溶液本体和表面层之间出现浓度差。浓差引发扩散，而力图使溶液本体和表面层浓度均一。当这两种相反的作用达平衡，溶质在表面层和本体溶液中维持一个稳定的差值，以达到体系的表面吉布斯能降到最低，这种现象称为溶液的表面吸附。弯曲液面的蒸气压作定积分得对球形液面开尔文公式开尔文公式也可以表示为两种不同曲率半径的液滴或汽泡的蒸气压之比：半径为r的弯曲液面的饱和蒸气压水平液面的饱和蒸气压弯曲液面的表面张力液体的摩尔质量液体的密度开尔文公式1.凸液面，r＞0，pr*＞p*；且半径越小，蒸气压越大，越容易蒸发；所以大的液滴越大，小的越小。开尔文公式2.凹液面，r＜0，pr*＜p*；且半径越小，蒸气压越小；所以液体内部的小气泡很难形成、长大。自学P292例开尔文公式的应用Kelvin公式也可以用于固体在液体中的溶解平衡。根据Henry定律，溶质的蒸气压pB与其在溶液中的活度aB成正比：pB=kaB将其代入Kelvin公式，可得1.微小晶体的溶解度晶体溶解度与其粒径成反比，越小的晶体溶解度越大。“陈化”方法开尔文公式的应用2.毛细管凝结与固体相润湿的液体在多孔性物质的毛细管内形成凹液面，孔中液体的平衡蒸气压低于液体的正常蒸气压，所以在体系蒸气压低于正常饱和蒸气压时即可能在毛细管中发生凝结。等温蒸馏、土壤保水作用、硅胶干燥作用、冬季北方的水泥路面易冻裂等。亚稳状态亚稳状态出现在新相生成时，是由于新相种子生成困难而引起的。1.过热液体2.过饱和蒸气3.过冷液体4.过饱和溶液第三节铺展与润湿讨论一种界面取代另一种界面引起的表面化学问题。◆液体的铺展◆曲固体表面的润湿液体的铺展（spreading）在纯净的水面上滴加不溶性油，可能产生以下情况：（1）铺展成一薄膜，此薄膜在均匀分布于表面上形成“双重膜”之前会产生干涉色。“双重膜”是一厚至足以形成双界面的薄膜，每一界面互为独立并各具特征的表面张力；液体的铺展（spreading）在纯净的水面上滴加不溶性油，可能产生以下情况：（2）油停留于水面上，形成双凸透镜的液滴，这种情况称为不铺展；液体的铺展（spreading）在纯净的水面上滴加不溶性油，可能产生以下情况：（3）铺展成为单分子层，过剩的油仍保持透镜状并维持着平衡。液体的铺展（spreading）一种液体能否在另一种不互溶的液体上铺展，取决于两种液体本身的表面张力和两种液体之间的界面张力。一般说，铺展后，表面吉布斯能下降，则这种铺展是自发的。大多数表面吉布斯能较低的有机物可以在表面吉布斯能较高的水面上铺展。?A和?A,B企图维持液体A不铺展；?B的作用是使液体铺展，如果?B(?A+?A,B)，则液体A能在液体B上铺展。液体的铺展（spreading）液相B液相A气相?B?A?A,B实际应用中用铺展系数S判断液体能否铺展：自学P301例液体的铺展（spreading）几种有机液体在水面上的铺展系数液体的铺展（spreading）液体S/(N·m-1)结论正一十六烷

正一辛烷

正一辛醇0.0728－(0.0524＋0.0300)＝-0.0093

0.0728－(0.0508＋0.0218)＝+0.0002

0.0728－(0.0085＋0.0275)＝+0.0368不能在水面上铺展

仅能在纯水面上铺展

能在污染水面上铺展固体的润湿液体在固体表面粘附的现象称为润湿(wetting)三类：1.沾湿2.浸湿3.铺展粘附过程lss-g界面l-g界面ll-s界面s浸润过程gls铺展过程s铺展过程接触角（contactangle）?＜90°，润湿（亲液性固体）lsgA??s-l?s-g?l-g接触角（contactangle）?≥90°，不润湿（憎液性固体）A?l-gsg??s-l?s-gl杨氏公式