《物理化学》第10章界面现象 .pptx

第10章界面现象interfacephenomena

界面(相界面/界面相)：密切接触的两相之间的过渡区(约几个分子的厚度)

界面的类型：气—液、气—固、液—液、液—固、固—固

表面surface

界面现象的原因：“表里不一”

分散度：比表面;γ称为比表面吉布斯自由能，单位：J.m–2，物理意义：定温定压定组成条件下，系统增加单位表面积时所增加的吉布斯自由能，也即单位面积表面层的分子比相同数量的内部分子所多出来的那部分能量。如：20℃的纯水，γ=0.07275

;三、表面张力的影响因素

相互接触的两相物质的性质、温度、压力等。

四、表面张力的测定方法

最大气泡压力法、毛细管升高法、滴重(体积)法、拉环法等。

;1)水平液面，r=∞，?P=0

2)凸液面，r0，?P0

3)凹液面，r0，?P0

4)空气中的液泡(如肥皂泡)，?P=2×2γ/r;§10.3固体表面

吸附adsorption：在相界面上某种物质的浓度不同于体相浓度的现象。吸附剂adsorbent、吸附质adsorbate;四、朗缪尔Langmuir吸附等温式(单分子层吸附理论，1916)

基本假设：a、固体表面对气体分子只能发生单分子层吸附

b、固体表面各处的吸附能力均等

c、被吸附分子之间不存在相互作用

;P170)例:239.55K时测得不同平衡压力下CO气体在活性炭表面上的吸附量V(即单位质量活性炭所吸附的CO气体的体积——已换算成标准状况下的值)如下：;六、吸附热力学

自发ΔG0

混乱度减小ΔS0

故ΔH=ΔG+TΔS0放热

吸附热可用量热计测定(积分吸附热)，或由吸附等量线计算(某吸附量下的微分吸附热，实际应是等量吸附热)：

克劳修斯—克拉佩龙方程：;接触角θ：气、液、固三相交界处(O点)气—液界面和固—液界面之间的夹角。接触角越小，表明液体对固体的润湿程度越高。通常以θ=90o(半球状)为分界线：

θ90o为能润湿，θ=0o(铺展)或不存在为完全润湿；

θ90o为不润湿，θ=180o(球状)为完全不润湿。

润湿对人类生活和生产(洗涤/???染/焊接/机械润滑/注水采油等)起着十分重要的作用。;§10.5溶液表面;+;具有两亲性，能够在极性不同的两相界面上相对富集，从而减少两相的接触，降低其界面张力。

要稳定存在于水中就必须尽可能减少憎水基和水的接触：

憎水基伸出液面，形成定向排列的单分子层(膜)——溶液表面；憎水基互相靠在一起，形成各种形状的胶束(球状、棒状、层状)——溶液内部。

临界胶束浓度criticalmicelleconcentration：形成胶束所需表面活性剂的最低浓度。离子型的cmc约1~10mmol.dm–3。;