第一章 液体的表面.pptVIP

第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日前言表面现象有着广泛的应用。主要有：1、吸附如用活性炭脱除有机物；用硅胶或活性氧化铝脱除水蒸汽；用分子筛分离氮气和氧气；泡沫浮选等。2、催化作用在多相催化中使用固体催化剂以加速反应。如石油工业的催化裂化和催化加氢、胶束催化等。3、表面膜如微电子集成电路块中有重要应用的LB膜；在生物学和医学研究中有重要意义的LB膜和人工膜；能延缓湖泊水库水分蒸发的天然糖蛋白膜等。4、新相生成晶核生成或晶体生长是典型的新相生成，过冷、过热、过饱和等亚稳现象产生的主要原因也是由于新相生成。表（界）面化学是一门既古老又年轻的科学，它是研究界面的物理化学规律及体相与表相的相互影响关系的一门学科。第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日5、泡沫乳状液如油品乳化、破乳；泡沫灭火等。6、润湿作用如喷洒农药、感光乳液配制、电镀工件的润湿及利用润湿作用进行浮选等。7、洗涤如各种洗涤剂、洗发香波等。此外，在超细粉末和纳米材料的制备和粉末团聚的研究方面，表面现象都有重要的应用。由上可见，表面化学所研究的是包括从宏观到微观的相界面。无论是在科学研究中或是工业应用上，表面现象均有着极其广泛的应用。第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日几个概念分散度和比表面我们以比表面积（specificsurfacearea)来描述体系的分散程度。比表面：单位体积（或质量）物质所具有的表面积。第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日将边长为1cm的立方体加以切割立方体边长（cm)分割而得立方体数总表面积（cm2)比表面（cm-1)11661×10-1103606×1011×10-21066006×1021×10-310960006×1031×10-410126m26×1041×10-5101560m26×1051×10-61018600m26×1061×10-710216000m26×107可见超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日表面张力表面层粒子受力不均匀，产生内压力。表面有自动缩小的趋势，产生表面收缩力。表面层粒子受力分析表面张力：表面张力是指在液面上（对弯曲液面是在液面的切面上）垂直作用于单位长度上的使表面积收缩的力。单位为N.m-1（牛顿.米-1）或mN.m-1（毫牛顿.米-1）第一章液体的表面第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日实验:f无摩擦、可自由活动肥皂膜ldx若用钢丝制成一框架，如上图。一边为可以自由活动的金属丝，将此金属丝固定后，使框架沾上一层肥皂膜，若放松金属丝，肥皂膜会自动收缩以减小表面积。要使膜维持不变，需在金属丝上加一力f，其大小与金属丝长度l成正比，比例系数?。因膜有两个表面，故有：?为比例系数，称为表面张力系数，简称为表面张力。第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日表面吉布斯函数从皂膜实验中可以看出，液膜在外力f的作用下移动了dx距离，做功为：根据热力学基本关系，对于纯物质有：第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日在恒温，恒压下，可逆非体积功，功等于系统的吉布斯函变：所以：?等于系统增加单位面积时，吉布斯函数的增加，所以，?也称为表面吉布斯函数。单位J·m-2表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表面吉布斯函数三者的数值、量纲等同，但它们有不同的物理意义，是从不同角度说明同一问题。第9页，共30页，星期日，2025年，2月5日由热力学原理，dGT,P＜0为自发过程，所以这种分散度很大，吉布斯自由能很高的体系往往会发生dGT,P＜0的自动过程。∵dGT,P,n=?dA∴要使dGT,P,n＜0有两条途径：①?减小：后面将讲述的吸附过程。②dA减小：面粉、奶粉长时间放置会自动结块，水滴呈球形等。第10页，共30页，星期日，2025年，2月5日?金属键＞?离子键＞?极性键＞?非极性键,与压强有关与温度有关一般：温度升高,?↓；温度升高到临界温度Tc时，?→0一般：压强升高,?↓；影响表面张力的因素与