《物理化学》课程教学资源：第七章 界面现象

第七章界面现象 界面无处不在,没有界面的世界是无法想象的。 混沌未分天地乱,茫茫渺渺无人见。 自从盘古破鸿蒙,开辟从兹清浊辨 >界面(表面)现象随处可见 球型的液滴和气泡、它们碰撞后的自动聚集长大; 桌面上水滴与汞滴的不同、及在玻璃管中呈凹和 凸液面; 液体的过热、过冷,溶液的过饱和; 活性炭的脱色、多孔硅胶的吸水干燥功能等

第七章 界面现象 ➢ 界面无处不在，没有界面的世界是无法想象的。 混沌未分天地乱，茫茫渺渺无人见。 自从盘古破鸿蒙，开辟从兹清浊辨。 ➢ 界面(表面)现象随处可见 ▪ 球型的液滴和气泡、它们碰撞后的自动聚集长大； ▪ 桌面上水滴与汞滴的不同、及在玻璃管中呈凹和 凸液面； ▪ 液体的过热、过冷，溶液的过饱和； ▪ 活性炭的脱色、多孔硅胶的吸水干燥功能等

第七章界面现象 表面(界面)现象的形成: 例: 边长l1=1cm的立方体。V=1cm3、总表面积 As1=612=6cm2; 分割成l2=10cm的小立方体(1021个),V总=1cm3, A、2=6l22×102cm2=6×107cm2; 表面积也增加一千万倍;表面能也增加一千万倍。 即是说:粉碎机对物料所做功转化为物料表面能。 即分散度愈高,表面能愈高

➢表面（界面）现象的形成： 例： ▪ 一边长l1=1cm的立方体。V=1cm3、总表面积 AS,1=6l1 2=6cm2； ▪ 分割成l2=10-7cm的小立方体(1021个)，V总=1cm3 ， AS,2 =6l2 2×1021cm2=6 ×107cm2； 表面积也增加一千万倍；表面能也增加一千万倍。 即是说：粉碎机对物料所做功转化为物料表面能。 即分散度愈高，表面能愈高。 第七章 界面现象

第七章界面现象 表面(界面)现象的形成: 处于表面(界面)的分子具有比其内部分子过剩的 能量。系统分散度愈大过剩能量愈大。 >分散度的度量—比表面:单位质量(或体积)的物质 的表面积 a==4单位:m2kg; 或a≡单位:m-1 多孔硅胶as=300-700m2g 活性炭as=100200mn2:g

➢表面（界面）现象的形成： 处于表面(界面)的分子具有比其内部分子过剩的 能量。系统分散度愈大过剩能量愈大。 ➢分散度的度量—比表面：单位质量(或体积)的物质 的表面积。 1 S 2 1 S m m kg ; − −   =  或 单位： 单位： V A a V A m A a S S S  第七章 界面现象 多孔硅胶 活性炭 2 1 300 700 m g − = −  aS 2 1 1000 2000 m g − = −  aS

第七章界面现象 高的表面能必将引起特殊的表面性质 人脑的总表面积比猿脑大10倍; 绿叶具有大的质量表面,提高了光合作用的量子 效率; 固体催化剂的催化作用,在于其高活性的表面; 达到nm级的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

➢ 高的表面能必将引起特殊的表面性质。 ▪人脑的总表面积比猿脑大10倍； ▪绿叶具有大的质量表面，提高了光合作用的量子 效率； ▪固体催化剂的催化作用，在于其高活性的表面； ▪达到nm级的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。 第七章 界面现象

第七章界面现象 >界面性质的应用: 轻工业(日化、造纸、涂料、橡胶); 催化化工; 材料制备及加工; 採油、选矿及冶金; 生物医药; 环境治理等

➢界面性质的应用： ▪轻工业(日化、造纸、涂料、橡胶); ▪催化化工; ▪材料制备及加工； ▪採油、选矿及冶金； ▪生物医药； ▪环境治理等。 第七章 界面现象

第七章界面现象 本章要求: 理解表面吉布斯函数和表面张力的概念、测量 及影响因素,理解界面变化的自发方向的判断; 掌握弯曲液面附加压力的概念及相关计算,掌 握开尔文方程,正确分析几种亚稳状态; 理解固体及溶液吸附概念及区别,掌握 Langmuri和Gibb吸附等温式的含义及计算; 了解几种润湿现象,掌握杨氏方程及计算 习题:P191,10.3-5,10.9-10,10.13,10.20

➢ 本章要求： ▪理解表面吉布斯函数和表面张力的概念、测量 及影响因素，理解界面变化的自发方向的判断； ▪掌握弯曲液面附加压力的概念及相关计算，掌 握开尔文方程，正确分析几种亚稳状态； ▪理解固体及溶液吸附概念及区别，掌握 Langmuri和Gibbs吸附等温式的含义及计算； ▪了解几种润湿现象，掌握杨氏方程及计算； 第七章 界面现象 习题：P191，10.3-5，10.9-10，10.13，10.20

第七章界面现象 本章内容: §6-1表面吉布斯函数和表面张力 §6-2弯曲液面的附加压力 §6-3分散度对物质性质的影响与亚稳状态 §6-4润湿现象 §6-5吸附现象

第七章 界面现象 ➢ 本章内容： §6-1 表面吉布斯函数和表面张力 §6-2 弯曲液面的附加压力 §6-3 分散度对物质性质的影响与亚稳状态 §6-4 润湿现象 §6-5 吸附现象

§7-1表面吉布斯函数和表面张力 、(比)表面吉布斯函数 二、表面张力 三、影响界面张力的因素 四、界面现象热力学

§7-1 表面吉布斯函数和表面张力 一、(比)表面吉布斯函数 二、表面张力 三、影响界面张力的因素 四、界面现象热力学

§7-1表面吉布斯函数和表面张力 、(比表面吉布斯函数 考查一个与蒸气平衡的纯液体,其内部及表面分子的受力情况: 由于有:pg<<p,则表面分子受到指向液体内部的拉力 表面功:克服内部引力形成新表面所做的功。为非体积功。 显然:8W∝dAs 气相 对于定温定压、可逆过程 dGTp=OW=y dAs aG ∷y=(aA S/T, P, n

§7-1 表面吉布斯函数和表面张力 一、(比)表面吉布斯函数 考查一个与蒸气平衡的纯液体，其内部及表面分子的受力情况： 由于有：ρ g << ρ l，则表面分子受到指向液体内部的拉力。 表面功：克服内部引力形成新表面所做的功。为非体积功。 W  dAS ' 显然： F≠0 F=0 对于定温定压、可逆过程： dGT p Wr dAS =  =   ' , S T p n A G , ,            =

一、(比)表面吉布斯函数 G Y=OAs)T, p,n (比)表面吉布斯函数(7-1-1) 物理意义:定温定压、定组成下,增加d4s表面积所 引起系统 Gibbs函数的增量。单位:J·m2 积分: 体+G 表 dG JG体 As das Jo 表 S 表/4S 单位表面积上的分子比同量内部分子过剩的 Gibbs能

物理意义：定温定压、定组成下，增加dAS表面积所 引起系统Gibbs函数的增量。 单位：J · m-2   = + AS S G G G dG dA 0  体 表 体 积分： 单位表面积上的分子比同量内部分子过剩的Gibbs能。 — —(比)表面吉布斯函数 S T , p,n A G            = (7-1-1)  = G表 AS  一、(比)表面吉布斯函数 G AS 表 = 