《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 表面现象与分散系统

液体表面现象溶液表面吸附表面活性剂气固喷附表面张力表面现象分数系统分散系统分类光力学性质溶胶制备聚沉和絮辉电性质

1 溶胶制备 聚沉和絮凝 电性质 光力学性质 分散系统分类 表面活性剂 溶液表面吸附 气固吸附 液体表面现象 表面张力

88.1表面吉布斯函数与表面张力一、表面吉布斯函数（表面能）deflaGaA二、表面张力三、影响表面张力的因素四、表面自由能（巨大表面系统）2

2 §8.1 表面吉布斯函数与表面张力 一、表面吉布斯函数（表面能） 二、表面张力 三、影响表面张力的因素 四、表面自由能（巨大表面系统） T P def A G ,       =   

一、表面吉布斯函数从图上可看出蒸气相液相内的分子所受作用力之合力为零；液相表面分子所受作用力之合力不为零，合力指向液相内部。液相若要扩大表面积，即将液相内部分子拉到表面上来，需克服向内的拉力而做功。此功称为“表面功”。做功后，表面功转化为表面分子的能量。所以表面分子比内部分子具有较高的能量

3 一、表面吉布斯函数 从图上可看出 液相内的分子所受作用力之合 力为零; 液相表面分子所受作用力之合 力不为零,合力指向液相内部。 若要扩大表面积，即将液相内部分子拉到表面 上来，需克服向内的拉力而做功。此功称为“表面 功”。做功后，表面功转化为表面分子的能量。所 以表面分子比内部分子具有较高的能量。 液相 蒸气相

在一定温度和压力下，对一定液体来说表面功：SW=odA若表面扩展过程可逆，则SW,'= odA=(dG) rp又可表示为defaG=AT,p

4 若表面扩展过程可逆，则 Wr ’ = dA= (dG)T,p 又可表示为 在一定温度和压力下，对一定液体来说： 表面功：W’ = dA , def T p G A      =    

一、表面吉布斯函数（表面能）lefaG---表面吉布斯函数一FaAJT.单位：J.m2物理意义：①从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积引起系统吉布斯函数的增量即为表面能。②单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额的吉布斯函数。-G内G表9A5

5 一、表面吉布斯函数（表面能） , def T p G A      =     -表面吉布斯函数 单位：Jm-2 物理意义： ①从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积引 起系统吉布斯函数的增量即为表面能。 ②单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额 的吉布斯函数。 A G -G 表 内  =

二、表面张力PaG单位：NmlQA物理意义：表面紧缩力定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意单位长度切线的紧缩力。例如：肥皂膜肥皂膜铁圈铁圈棉线棉线ba1

6 二、表面张力 单位：Nm-1 物理意义：表面紧缩力。 定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意 单位长度切线的紧缩力。 例如： T P def A G ,       =    a b

三、影响表面张力的因素1.α是强度性质，与物质的种类及共存相的种类（性质）、T、p等有关。20℃H,0()CCI(l)C,H()o/N.m-l0.07280.02890.02690.0326o(H,O-C,H6)0.045(H,0-CCI4)对于纯液体，若不特别指明，共存的另一相就是指标准压力时的空气或饱和蒸气。合7

7 三、影响表面张力的因素 1. 是强度性质，与物质的种类及共存相的种类（性 质）、T、p等有关。 20℃ H2O(l) C6H6 (l) CCl4 (l) /Nm-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O- C6H6 ) 0.0326 (H2O-CCl4 ) 0.045 对于纯液体，若不特别指明，共存的另一相就 是指标准压力时的空气或饱和蒸气

2.温度影响：一般情况下，T个，。因分子间引力减弱说明：固体表面分子与液体情况一样，但是固体的表面能或表面张力目前不能准确的通过实验测量一般比液体要大得多。8

8 2. 温度影响： 一般情况下，T ，。因分子间引力减弱 说明： 固体表面分子与液体情况一样，但是固体的表 面能或表面张力目前不能准确的通过实验测量 ，一般比液体要大得多

四、表面能（巨大表面系统）例1：20℃，pe下，将1kg水分散成10-m半径的小水滴需做功多少？已知g=0.0728N·ml，p=1000kg·m3解：W' = 6AA = 0(A, -A)0A,=0×n×4元r2而1kg = n × (4/3元r3×p)n=2.4×1023个W=3×10-3g/r=218kJ而218kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能量。对于1kg水（0.0485m2），表面能约为3.5×10-3J。对于整个系统的自由能来说，可忽略不计。由此可见，当固体或液体被高度分散时，表面能相当可观。9

9 四、表面能（巨大表面系统） 例1： 20℃，p下，将1kg水分散成10-9m半径的小水 滴需做功多少？已知 =0.0728 Nm-1 ,  =1000 kgm-3 解： Wr ’ = A = (A2 – A1 )  A2 =   n  4 r 2 而 1kg = n × ( 4/3r 3  ) n = 2.4  1023个 Wr ’ =310-3/r=218 kJ 而218 kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能量。对 于1kg水(0.0485m 2)，表面能约为3.510-3J。对于整个 系统的自由能来说，可忽略不计。由此可见,当固体或 液体被高度分散时，表面能相当可观

88.2纯液体的表面现象Surface phenomena of pure liquid一、弯曲液面的附加压力△p=2α/r二、曲率对蒸气压的影响----Kelvin eq2MgInp1RTrp三、液体的润湿与铺展四、毛细管现象10

10 §8.2 纯液体的表面现象 Surface phenomena of pure liquid 一、弯曲液面的附加压力 p= 2/r 二、曲率对蒸气压的影响-Kelvin eq. 三、液体的润湿与铺展 四、毛细管现象   RTr M p pr 2 ln =