第四章界面现象和吸附1.ppt

滴重法的校正因子f 滴体积法的校正因子F 三、毛细管上升和下降现象 解： 四、弯曲表面上的蒸汽压——Kelvin公式 因此：对小液滴： ln(pr /p )0, pr p ；毛细管中的凹液面： ln( pr / p )0, pr p 。即在凹液面上方或小气泡中，液体的蒸气压将小于平面时的蒸气压。 即 p凸液面 p 平液面 毛细管中凹液面 1 、过饱和蒸气 气体变成液体时，最初凝聚的是极小液滴。由 kelvin 公式知， p r p ，若外压 p 外 在 p r 和 p 之间，则蒸气对通常液体来讲，已达饱和状态，应凝聚成液体；但对微小液滴来讲，还没有达饱和状态，所以没有新相生成。 人工降雨的原理 当云层中的水蒸气达到饱和或过饱和状态时，在云层中用飞机喷撒微小的 AgI 颗粒或干冰，使其成为水的凝结中心，一开始就形成半径较大的液滴，云层中的水就易于凝结成水滴——雨点。 微小晶体的溶解度 4、过热液体　 液体变成气体时，最初生成的是小气泡。气泡在液体中，呈凹液面，则 p r p ，如：在 101.325kPa ，373K 的纯水中，液体变成气体时，设生成的气泡半径为 10-8 m ，则 p r =94.34kPa 。 5、毛细管凝结 ∴必须加热使 p r p 时，才有小气泡产生，液体沸腾。此时 T T b （正常沸点），像这样按相平衡条件应当沸腾而没有沸腾的液体称为过热液体。 例：在298K时，平面水面上的饱和蒸气压为3168 Pa，求在相同温度下，半径为3nm的小水滴上的饱和蒸气压。纯水的表面张力为0.072 N/m，水密度ρ=1×103 kg/m3。 例：373 K时，水的表面张力为0.0589 N/m，密度958.4 kg/m3，问直径为1×10-7 m的气泡内，在373 K时的蒸气压是多少？在101.325 kPa外压下，能否从373 K的水中蒸发出直径为1×10-7 m的气泡？ 例：某晶体相对分子质量是80,在300K其密度为0.9kg dm-3;若晶体与溶液间界面张力为0.2Nm-1。微小晶体直径为0.1×10-6m，则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍? 解： 作业： 1、计算直径为0.01mm和0.01μm的水珠在20℃时的蒸汽压力，结果说明什么？20℃时，平面水的饱和蒸汽压为2306 Pa，纯水的表面张力为0.072 N/m，水密度ρ=1×103 kg/m3。 2、设甘油在半径为0.4×10-3m的玻璃毛细管中升高26.8×10-3m，甘油密度为1.26×103 kg/m3,计算甘油的表面张力。接触角取0°。 3、半径为0.6×10-3m的玻璃毛细管插入汞中，汞面下降12×10-3m，汞的密度为13.6g/cm3，求汞的表面张力。接触角为140°。 第三节 润湿和铺展 一、润湿现象和润湿角（接触角） 1、润湿现象：凝聚态物体表面上一种流体取代另一种流体的过程。 2、分类：润湿有沾湿、铺展和浸湿三种。 ③ΔG0或Wa?0是液体黏附润湿固体的条件，即粘湿过程可自发进行。 因为： 3）铺展过程 铺展过程 ②液体1（油）在液体2（水）表面铺展 置一油滴于水面，展开形成油膜，过程失去水-气界面，生成油-水和油-气界面，设油滴展开单位面积，体系的自由能变化： 二、接触角与Young方程 ②在气-液-固三相接触点O处，三个界面的张力合力为0 ③Young方程应用 ⑤Young方程的局限 对理想固体表面推出，对真实表面不适用。 本身或表面污染，表面在化学组成上不均一；原子或离子排列的紧密度不同，不同晶面具有不同的表面能；表面粗糙不平。 例：已知水和异戊醇在未发生互溶和互相饱和后各自的表面张力及水-异戊醇的界面张力如下： 界面 水/空气 异戊醇/空气 水/异戊醇 未互溶时σ 72.8 23.7 5.0 （mN/m) 互相饱和后σ 25.9 23.6 5.0 （mN/m) 若将一滴纯异戊醇滴在水面上，刚开始会有何现象发生？随时间延长会有什么变化，为什么？ 解：为判断一液体在另一液体上能否铺展的问题。 一滴纯异戊醇滴在水面上，铺展系数： S?0，铺展过程自发进行，异戊醇可在水面上自动展开。 随时间延长，异戊醇不断溶解于水中，水相的表面张力降低 S=25.9-(23.6+5.0)=-2.7 mJ/m20 异戊醇不能再铺展，在水面上成聚集状态。 例：已知水-萘体系的数据如下：25℃水在萘上的接触角为90°，水的表面张力为72mN/m。求：1）每cm2萘在水中