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物理化学电子教案—第十二章 第十二章 界面现象 12.1 表面吉布斯自由能和表面张力 绪论 绪论 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 表面和界面(surface and interface) 界面现象的本质 界面现象的本质 界面现象的本质 比表面（specific surface area） 分散度与比表面 分散度与比表面 表面功（surface work） 表面自由能(surface free energy) 表面自由能(surface free energy) 表面自由能(surface free energy) 表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） 表面张力（surface tension） , 界面张力与温度的关系 界面张力与温度的关系 影响表面张力的因素 高度分散多相体系的表面能 12.2 弯曲表面下的附加压力与蒸气压 弯曲表面下的附加压力 弯曲表面下的附加压力 弯曲表面下的附加压力 杨-拉普拉斯公式 Young-Laplace特殊式的推导 Young-Laplace方程的推导 Young-Laplace方程的推导 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 弯曲表面上的蒸汽压——开尔文公式 表面张力的测定 表面张力的测定 溶液表面的吸附 溶液的表面张力 溶液的表面张力 溶液的表面张力 表面活性物质 表面活性物质 表面活性物质 Gibbs吸附公式 Gibbs吸附公式 Gibbs吸附公式 Gibbs吸附公式 正吸附和负吸附 Gibbs公式的应用-液面吸附的计算 Gibbs公式的应用-液面吸附的计算 两亲分子在气液界面上的定向排列 12.5 液-固界面现象 接触角(contact angle) 接触角(contact angle) 接触角 接触角(湿润作用) 12.6 表面活性剂及其应用 表面活性剂分类 常用表面活性剂类型 常用表面活性剂类型 常用表面活性剂类型 常用表面活性剂类型 表面活性剂溶液性质 表面活性剂溶液性质 胶束(micelle) 胶束(micelle) 胶束(micelle) 胶束(micelle) 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 临界胶束浓度(critical micelle concentration) 吉布斯吸附公式通常也表示为如下形式： 1.dg/dc20，增加溶质2的浓度使表面张力下降，G2为正值，是正吸附。表面层中溶质浓度大于本体浓度。表面活性物质属于这种情况。 2.dg/dc20，增加溶质2的浓度使表面张力升高，G2为负值，是负吸附。表面层中溶质浓度低于本体浓度。非表面活性物质属于这种情况。 ㈢以σ对lna2(lnC)作图，自图求得(эσ/эlna)or (эσ/эlnC)即可求得Γ2⑴。自σ的数据可得表面压π即纯水的σ与溶液的σ之差。自Γ2⑴可得每个分子所占的面积。此处应指出， Γ2⑴是-个过剩量，即使它等于零（即无吸附），表面上仍有溶质分子。故此计算时，表面上的溶质分子数应以吸附的加上原有的。 ㈣溶液表面的吸附 根据希施柯夫斯基提出的经验公式，我们可推倒出对有机物的同系物及一些表面活性剂的吸附公式。 在恒温条件下，Γ=KC/a+C K,a为常数，C溶液的本体浓度 Γ C Γ=K’C Γ=Γ∞=K 根据上式以Γ-C作图得曲线形状如图： ①当浓度很低时，Ca, Γ=KC/a=K’C 即Γ与C成正比 ②浓度适中时，Γ随C上升而上升，但不成正比关系，斜率逐渐变小。 ③当浓度较大时，图Ca, Γ=K=Γ∞ 此式的意义是：溶液很浓时，吸附量是常数，与C无关。即吸附量不随浓度增加而增加。通常即说吸附已达饱和。 *吸附层结构 虽然Γ是表面过剩，但因溶液很稀，故原来在表面上的（即假设无吸附时）溶质量比Γ小很多。可忽略不计。故将Γ当作单位表面上溶质的总摩尔数，此时1mol溶质所占面积是：A=1/Γ；单个吸附分子所占面积a=1/N0Γ.据此可计算出不同吸附量时分子可占之最大面积，有了分子可占面积之后，就可与自分子结构计算出来的分子本身大小相比较，从而了解吸附