中国科学技术大学：《物理化学 Physical Chemistry》课程教学课件（讲稿）第十三章 表面物理化学

第十三章 表面物理化学 个嘴

第十三章 表面物理化学

实验现象1：用三通活塞连接两个玻管，各吹一 个肥皂泡A、B,且有rA>rB。旋转活塞使两气 泡内气体连通，肥皂泡会发生什么变化？ 实验现象2：用麦管吹肥皂泡， 若吹泡后用手指堵住进气口， 则气泡将在麦管下端稳定存在； 若若移开手指，会发生什么变 化？

实验现象1：用三通活塞连接两个玻管，各吹一 个肥皂泡 A、B，且有rA＞rB。旋转活塞使两气 泡内气体连通，肥皂泡会发生什么变化? 实验现象2：用麦管吹肥皂泡， 若吹泡后用手指堵住进气口， 则气泡将在麦管下端稳定存在； 若若移开手指，会发生什么变 化?

实验现象3：常温下在蜡 质平板上滴数滴不同大 小的水滴并罩上玻璃罩 ,过一段时间后会发生 什么现象？ 1. 化学重量分析中新生成的沉淀可以直接过滤吗？ 为什么？ 2. 蒸馏过程中的暴沸现象是什么原因？ 3. 人工降雨是什么原理？重结晶实验中为什么加入 晶种？ 4. 为什么会出现0℃以下水不结冰的现象？ 5.硅胶干燥的物理化学原理，等等

实验现象3：常温下在蜡 质平板上滴数滴不同大 小的水滴并罩上玻璃罩 ，过一段时间后会发生 什么现象？ 1. 化学重量分析中新生成的沉淀可以直接过滤吗？ 为什么？ 2. 蒸馏过程中的暴沸现象是什么原因? 3. 人工降雨是什么原理？重结晶实验中为什么加入 晶种？ 4. 为什么会出现0 ℃以下水不结冰的现象? 5. 硅胶干燥的物理化学原理， 等等

§13.1表面张力和表面吉布斯自由能 一、基本概念 二、界面存在的热力学条件 三、表面张力及表面吉布斯自由能 四、表面热力学基本公式

§13.1 表面张力和表面吉布斯自由能 一、基本概念 二、界面存在的热力学条件 三、表面张力及表面吉布斯自由能 四、表面热力学基本公式

一、界面与界面科学 界面：紧密接触的两相之间的过渡区域，几个分子 的厚度（并非几何学中没有厚度概念的平 面或曲面)。 界面科学： ·研究界面的性质及其随物质本性而变化的规律，即 界面性质随两相中物质性质的变化而变化的规律。 ·目前已有发展较系统的学科分支：“表面化学”、 “表面物理”等等

一、界面与界面科学 界面：紧密接触的两相之间的过渡区域，几个分子 的厚度（并非几何学中没有厚度概念的平 面或曲面）。 界面科学： • 研究界面的性质及其随物质本性而变化的规律，即 界面性质随两相中物质性质的变化而变化的规律。 • 目前已有发展较系统的学科分支：“表面化学”、 “表面物理” 等等

二、界面的种类 根据物质存在的形态：固S)、气(g)、液(0，界面有5 类： 气液：V-L 习惯上称之为“表面” 气固：VS (有一相为气相) 液液：L-L 液固：L-S “界面” 固固：S-S

二、界面的种类 • 根据物质存在的形态：固(s)、气(g)、液(l)，界面有 5 类： 气液：V-L 气固：V-S 习 惯 上 称 之 为 “ 表 面 ” （有一相为气相） 液液：L-L 液固：L-S 固固：S-S “界面

三、界面存在的热力学条件 两相间的界面（区域）稳定存在的先决条件是 “界面区域的生成自由能：△G>0” 若△G≤0，则偶然的扰动即可导致界面区域自 发地不断扩大，最后使一种物质完全分散在另 一种物质中，界面也就不再存在

三、界面存在的热力学条件 两相间的界面（区域）稳定存在的先决条件是 “界面区域的生成自由能：Gf s  0 ” 若 Gf s  0，则偶然的扰动即可导致界面区域自 发地不断扩大，最后使一种物质完全分散在另 一种物质中，界面也就不再存在

四、界面特性 1.界面是一个物理区域（厚约几个分子，<10nm), 并非几何平面； 界面是由一相过渡到另一相的过渡区域；界面也称 作界面相、界面区、界面层； 相应地，本体相为与界面相相邻的两均匀相。 2.界面层分子与内部（本体相）分子性质不同，两者 所处环境不同。 内部分子：受邻近各方向的力彼此抵消； 界面分子：受不同的两相中的物质分子的作用

四、界面特性 1. 界面是一个物理区域（厚约几个分子,  10 nm）， 并非几何平面； 界面是由一相过渡到另一相的过渡区域；界面也称 作界面相、界面区、界面层； 相应地，本体相为与界面相相邻的两均匀相。 2. 界面层分子与内部 (本体相) 分子性质不同，两者 所处环境不同。 内部分子：受邻近各方向的力彼此抵消； 界面分子：受不同的两相中的物质分子的作用

Surface Ttension 界面层分子与 内部（本体相） 所处环境 对于气-液相界面 界面分子 (表面)，表面层 内部分子 分子与液相内部分 子受力不同

界面层分子与 内部 (本体相) 所处环境 对于气-液相界面 （表面），表面层 分子与液相内部分 子受力不同

■表面分子受到指向液体内部的拉力，致使液体表面 有自发收缩成表面积最小的趋势。 ■亦即一个孤立（忽略重力）的液滴趋于呈球形，因 为球形是表面积与体积比最小的形状。 (表)界面边界线 界面上任一曲线

 表面分子受到指向液体内部的拉力，致使液体表面 有自发收缩成表面积最小的趋势。  亦即一个孤立（忽略重力）的液滴趋于呈球形，因 为球形是表面积与体积比最小的形状