界面现象和分散系统答案.ppt

第八章 界面现象与分散系统;学习要求：;For example, you could cut a block of gold into smaller and smaller pieces and it would still have the same color, melting temperature, etc. But at certain ranges of the nanoscale, gold particles behave differently. The image below shows how gold nanoparticles of different shapes and sizes are different colors. ;Equipment;BaWO4 nanowires;8.1 界面张力;引 言;常见的界面有：;2.气-固界面;3.液-液界面;4.液-固界面;5.固-固界面; 如： 多孔硅胶的比表面积可达300～700m2·g-1,活性炭1000～2000 m2·g-1。;§8.1 界面张力1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数; 在两相（特别是气-液）界面上，处处存在着一种张力，它可看成是引起液体表面收缩的单位长度上的力，指向液体方向并与表面相切。; 最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。; l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l， 就是作用于单位边界上的??面张力。; 在温度、压力不变的条件下，为使液体增加单位表面时环境所需要对体系作的可逆功，称为表面功。用公式表示为：;表面自由能：; 考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加 dAs一项，即：;积分得;3.界面张力及其影响因素;§8.2 弯曲液面的附加压力及其后果1.弯曲液面的附加压力——拉普拉斯方程; 1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：;1.曲率半径r1与毛细管半径r的关系： r1=r/cosq;最大气泡法测表面张力;2.微小液滴的饱和蒸气压——开尔文公式;这就是Kelvin公式，式中ρ为密度，M 为摩尔质量。;3.亚稳状态及新相的生成;p附;（4）过饱和溶液 一定温度下，溶液浓度已经超过了饱和浓度，而仍未析出晶体的溶液称为过饱和溶液。;§8.3 固体表面; 在相界面上某种物质的浓度不同于体相浓度的现象称为吸附(adsorbance)。具有吸附能力的固体物质称为吸附剂(adsorbent)，被吸附的物质称为吸附质(adsorbate)。;1.物理吸附与化学吸附;物理吸附与化学吸附;物理吸附;化学吸附;2.等温吸附; 对于一定的吸附剂与吸附质的体系，达到吸附平衡时，吸附量是温度和吸附质压力的函数，即：; 从吸附等温线可以反映出吸附剂的表面性质、孔分布以及吸附剂与吸附质之间的相互作用等有关信息。;(Ⅱ)常称为S型等温线。发生多分子层吸附。在比压接近1时，发生毛细管和孔凝现象。;(Ⅳ)多孔吸附剂发生多分子层吸附时会有这种等温线。在比压较高时，有毛细凝聚现象。例如在323K时，苯在氧化铁凝胶上的吸附属于这种类型。;3.吸附经验式——弗罗因德利希公式;4.朗缪尔单分子层吸附理论及吸附等温式;设：表面覆盖率;k1=p(1 - q )=k-1q;朗缪尔的生平简介;1.当p很小，或吸附很弱时，bp1，q = bp，q 与 p成线性关系。; 由Brunauer-Emmett-Teller三人提出的多分子层吸附公式简称BET公式。;BET公式;BET公式; 为了计算方便起见，二常数公式较常用，比压一般控制在0.05~0.35之间。; 吸附热的定义：;即;§8.4 液-固界面1.接触角与杨氏方程; 在气、液、固三相交界点，气-液与液-固界面张力之间的夹角称为接触角(contact angle)，通常用q 表示。; 接触角的大小可以用实验测量，也可以用公式计算： 杨氏(YoungT)方程;2.润湿现象; 铺展(spreading)是少量液体在固体表面上自动展开，形成一层薄膜的过程。 ; 习惯上人们更常用接触角来判断液体对固体的润湿： 把θ＜90°的情形称为润湿； θ＞90°时称为不润湿； θ=0°或不存在时称为完全润湿。;3.固体自溶液中的吸附;§8.5 溶液表面1.溶液表面的吸附现象; 定义: 即为表面过剩，单位为;吉布斯吸附公式;3.表面活性物质在吸附层的定向排列; 根据这种紧密排列的形式，可以计算每个分