河南师范大学：《物理化学》课程教学资源（PPT课件）第十一章 表面现象

第十一章表面现象 本章目录 11-1表面能与表面张力 11-2界面的热力学性质 11-3弯曲表面现象 11-4溶液的表面吸附、表面活性物质 11-5几种重要的界面现象及表面活性剂的作用 11-6溶液中固体表面的吸附 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 第十一章 表面现象 本章目录

11-1表面能与表面花力 本节要目 1界面与表面 2表面（界面）现象 3表面现象的实质 4表面功 5表面自由能 6表面张力 7影响表面张力的几种因素 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 § 11-1 表面能与表面张力 本节要目

界面与表面 (interface and surface 当任意两相接触时，两相之间决非是一个没有厚 度的纯几何面，而是一个具有相当厚度的过渡区， 这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体， 这种界面通常称为表面。但由于历史的原因，这 两个概念常常混用。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面。 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 界面与表面 (interface and surface) 当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚 度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这一过渡区通常称之为界面。若其中一相为气体， 这种界面通常称为表面。但由于历史的原因, 这 两个概念常常混用。 常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液 界面，液-固界面，固-固界面

表面（界面规象 处于任何相态的任何物质的表面与其体相相比较， 二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情 况等方面均有差别，由此而产生的各种物理和化学 现象称之为表面（界面）现象。 1gH20 表面积(m2) 表面能(J) 呈一球形水滴 4.84×10-4 3.5×105 10-7m微小质点 6000 434 表面现象涉及的范围很广：自然现象、工农业生产过 程、生理现象、科学研究、多相催化甚至日常生活 上页 下夏 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 表面(界面)现象 处于任何相态的任何物质的表面与其体相相比较, 二者在组成、结构、分子所处的能量状态和受力情 况等方面均有差别，由此而产生的各种物理和化学 现象称之为表面(界面)现象。 表面现象涉及的范围很广：自然现象、工农业生产过 程、生理现象、科学研究、多相催化甚至日常生活 1g H2O 表面积 (m2) 表面能(J) 呈一球形水滴 4.84×10-4 3.5×10-5 10-7 m微小质点 6000 434

表面规象的实质 任何两相界面上的分子与相的本体中的分子的处境 是不样的。 体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对 称的，各个方向的力彼此抵销。 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同 物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一 相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销， 因此，界面层会显示出一些独特的性质。 上页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 表面现象的实质 任何两相界面上的分子与相的本体中的分子的处境 是不一样的。 体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对 称的，各个方向的力彼此抵销。 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同 物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一 相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销， 因此，界面层会显示出一些独特的性质

表面规象的实质 气相 米 液相 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 气相 ←↑ ↓→ 液相 ↓ ↓ ↖↘ ↘ ↘ ↙ ↙ ↙ ↗ 表面现象的实质

表面功 (surface work) 由于表面层分子与本体中分子的受力情况不同，如 果要扩大表面就要把内层分子移到表面上来，这就 要与分子的引力相对抗而消耗一定量的功。 在等温等压组成不变的可逆条件下，当增加的表面 积为dA时，环境对体系作的功，称为表面功。即 δW=oA σ为比例系数，它在数值上等于在相应条件下增加单 位表面积时对体系做的可逆非膨胀功。 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 表面功（surface work） 由于表面层分子与本体中分子的受力情况不同，如 果要扩大表面就要把内层分子移到表面上来，这就 要与分子的引力相对抗而消耗一定量的功。 在等温等压组成不变的可逆条件下，当增加的表面 积为dA时，环境对体系作的功，称为表面功。即 为比例系数，它在数值上等于在相应条件下增加单 位表面积时对体系做的可逆非膨胀功。 W' =dA

表自由能(surface free energy) 根据热力学的观点，在等温等压组成不变的可逆条件下 dG=δW=odA G T,p,nB σ为此条件下体系增加单位表面积时，Gibbs自由能的 增加值，称为比表面Gibbs自由能，亦简称为表面自由 能，其单位是Jm2。 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 表面自由能(surface free energy) 根据热力学的观点，在等温等压组成不变的可逆条件下 为此条件下体系增加单位表面积时，Gibbs自由能的 增加值，称为比表面Gibbs自由能，亦简称为表面自由 能，其单位是J·m -2 。 dG =W' =dA T p nB A G , ,          =

表面我力 (surface tension) 因为J=Nm,所以o的单位也可以用Nm一1表示。可见 表面自由能（σ）又代表了单位长度上的力，这种垂直 作用于单位长度相表面上的力称之为表面张力。 在数值上，表面张力等与比表面自由能。 在方向上，表面张力是沿着相的表面与相的界面相 切，并促使其表面积缩小的方向。 上页 下页 回主目录 返回 2024年9月5日

2024年9月5日 表面张力（surface tension） 因为J＝N·m, 所以的单位也可以用N·m－1表示。可见 表面自由能()又代表了单位长度上的力，这种垂直 作用于单位长度相表面上的力称之为表面张力。 在数值上，表面张力等与比表面自由能。 在方向上，表面张力是沿着相的表面与相的界面相 切，并促使其表面积缩小的方向

影响表面我力的儿种因素 分子间吸引力：液体分子间吸引力愈大，表面张力 愈大。 相界面性质：表面张力的大小与其共存的另以相的 物质的性质有关。 温度：温度升高，界面张力下降。当温度接近临界 温度时，表面张力趋近于消失。 压力：压力升高，表面张力减小。可能与气体密度 的增加和气体在液体中的吸附有关。 上页 下页 回主目录 返国 2024年9月5日

2024年9月5日 影响表面张力的几种因素 分子间吸引力：液体分子间吸引力愈大，表面张力 愈大。 相界面性质：表面张力的大小与其共存的另以相的 物质的性质有关。 温度：温度升高，界面张力下降。当温度接近临界 温度时，表面张力趋近于消失。 压力：压力升高，表面张力减小。可能与气体密度 的增加和气体在液体中的吸附有关