陕西科技大学：《无机材料物理化学》课程教学资源（PPT课件讲稿）第四章 表面与界面

第四章 表面与界面 T八N|DEsK

第四章 表面与界面

是述 理想晶体和玻璃体 实际晶体和玻璃体 例如:石英的粉碎。1kg直径为10-2米变成10-9米,表面积 和表面能增加143倍。由于高分散系比低分散系能量高得多, 必然使物系由于分散度的变化而使性质方面有很大差别 物理性质:熔点、沸点、蒸汽压、溶解度、吸附、 润湿和烧结等 化学性质:化学活性、催化、固相反应等

例如：石英的粉碎。1kg直径为10－2米变成10－9米，表面积 和表面能增加143倍。由于高分散系比低分散系能量高得多， 必然使物系由于分散度的变化而使性质方面有很大差别。 物理性质：熔点、沸点、蒸汽压、溶解度、吸附、 润湿和烧结等 化学性质：化学活性、催化、固相反应等 总述 理想晶体和玻璃体 实际晶体和玻璃体

理想晶体和玻璃体:假定任一个原子或离 子都处在三维无限连续 的空间中,周围对它作 用完全相同。 实际晶体和玻璃体:处于物体表面的质点, 其境遇和内部是不同的, 表面的质点由于受力不 均衡而处于较高的能阶, 所以导致材料呈现一系 列特殊的性质

理想晶体和玻璃体：假定任一个原子或离 子都处在三维无限连续 的空间中，周围对它作 用完全相同。 实际晶体和玻璃体：处于物体表面的质点， 其境遇和内部是不同的， 表面的质点由于受力不 均衡而处于较高的能阶， 所以导致材料呈现一系 列特殊的性质

角你提要 ●固体表面力场与表面能。 离子晶体在表面力场作用下,离子的极化与重排过程。 ●多相体系中的界面化学:如弯曲效应、润湿与粘附, 表面改性。 多晶材料中的晶界分类,多晶体的组织,晶界应力与电荷。 ●粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的胶体化学 性质如泥浆的流动性和触变性、泥团的可塑性等

内容提要 固体表面力场与表面能。 离子晶体在表面力场作用下，离子的极化与重排过程。 多相体系中的界面化学：如弯曲效应、润湿与粘附， 表面改性。 多晶材料中的晶界分类，多晶体的组织，晶界应力与电荷。 粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的胶体化学 性质如泥浆的流动性和触变性、泥团的可塑性等

第一节固体的裘面 主要内容:固体表面的特征、结构和固体的表面胎 定义表面一一把一个相和它本身蒸汽或真空接触的分界面。 界面一一把一相与另一相(结构不同)接触的分界面。 一、固体森面的特征 二、晶体表面结构 三、固体的森面能

第一节 固体的表面 主要内容：固体表面的特征、结构和固体的表面能 定义 表面－－把一个相和它本身蒸汽或真空接触的分界面。 界面－－把一相与另一相(结构不同)接触的分界面。 二、晶体表面结构 三、固体的表面能 一、固体表面的特征

固体表面的特征 1.固体表面的不均匀性,表现在: (1)绝大多数晶体是各向异性,因而同一晶体可以有许多性能不 同的表面。 (2)同一种物质制备和加工条件不同也会有不同的表面性质。 (3)晶格缺陷、空位或位错而造成表面不均匀。 (4)在空气中暴露,表面被外来物质所污染,吸附外来原子可占 据不同的表面位置,形成有序或无序排列,也引起表面不均匀。 (5)固体表面无论怎么光滑,从原子尺寸衡量,实际上也是凹凸 不平的

(1) 绝大多数晶体是各向异性，因而同一晶体可以有许多性能不 同的表面。 (2)同一种物质制备和加工条件不同也会有不同的表面性质。 (3)晶格缺陷、空位或位错而造成表面不均匀。 (4)在空气中暴露，表面被外来物质所污染，吸附外来原子可占 据不同的表面位置，形成有序或无序排列，也引起表面不均匀。 (5) 固体表面无论怎么光滑，从原子尺寸衡量，实际上也是凹凸 不平的。 1. 固体表面的不均匀性，表现在： 一、固体表面的特征

2.固体表面力场 定义: 晶体中每个质点周围都存在着一个力场,在 晶体内部,质点力场是对称的。但在固体表面, 质点排列的周期重复性中断,使处于表面边界上 的质点力场对称性破坏,表现出剩余的键力, 称之为固体表面力。 表面力的分类:(1)范得华力(分子引力) (2)长程力

晶体中每个质点周围都存在着一个力场，在 晶体内部，质点力场是对称的。但在固体表面， 质点排列的周期重复性中断，使处于表面边界上 的质点力场对称性破坏，表现出剩余的键力， 称之为固体表面力。 表面力的分类： 定义： (1) 范得华力(分子引力) (2) 长程力 2. 固体表面力场

(1)范得华力(分子引力) 是固体表面产生物理吸附或气体凝聚的原因。与液体内压、 表面张力、蒸汽压、蒸发热等性质有关。 来源三方面:定向作用力FK(静电力),发生于极性分子之间 诱导作用力F,发生于极性与非极性分子之间。 分散作用力F1(色散力),发生于非极性分子之间 表达式:F范=Fk+FD+FL1r7 说明:分子间引力的作用范围极小,一般为3~5A0。 当两个分子过分靠近而引起电子层间斥力约等于B/3, 故范得华力只表现出引力作用

(1) 范得华力(分子引力) 是固体表面产生物理吸附或气体凝聚的原因。与液体内压、 表面张力、蒸汽压、蒸发热等性质有关。 来源三方面：定向作用力FK(静电力) ,发生于极性分子之间。 诱导作用力FD ，发生于极性与非极性分子之间。 分散作用力FL (色散力) ，发生于非极性分子之间。 表达式：F范＝FK＋FD＋FL  1/r7 说明：分子间引力的作用范围极小，一般为3～5A0 。 当两个分子过分靠近而引起电子层间斥力约等于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用

(2)长程力: 属固体物质之间相互作用力,本质仍是范得华力 按作用原理可分为 A.依靠粒子间的电场传播的,如色散力,可以加和。 B.一个分子到另一个分子逐个传播而达到长距离的。 如诱导作用力

(2) 长程力： 属固体物质之间相互作用力，本质仍是范得华力。 按作用原理可分为： A. 依靠粒子间的电场传播的，如色散力，可以加和。 B. 一个分子到另一个分子逐个传播而达到长距离的。 如诱导作用力

晶体表面结构 超细结构(微观质点排列) 1.离子晶体表面 显微结构表面几何状态) 表面力的作用: 浪体:总是力图形成球形表面来降低系统的表面能。 体:使体表面处于较高的能量状态(因为固体不能流动) 只能借助于离子极化、变形、重排并引起晶格畸变来 降低表面能,其结果使固体表面层与内部结构存在差异

表面力的作用： 液体: 总是力图形成球形表面来降低系统的表面能。 固体: 使固体表面处于较高的能量状态(因为固体不能流动), 只能借助于离子极化、变形、重排并引起晶格畸变来 降低表面能，其结果使固体表面层与内部结构存在差异。 二、晶体表面结构 1. 离子晶体表面 超细结构(微观质点排列) 显微结构(表面几何状态)