界面化学_2新

1、上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16 界面与胶体化学 科学也需要创造，需要幻想，有幻想才能打破传统的束缚，才能发展科学。 -郭沫若科学的春天上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16界面与胶体化学界面类型 现象或应用固-气 吸附、催化、污染、气-液色谱固-液 洗涤、净化、黏合、润滑液-气 涂层、润湿、泡沫液-液 乳液、净洗、三次采油上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-161.2 弯曲液体表面的现象 Young-Laplace公式 Klvin公式 毛细现象 弯曲液面下的附加压力上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲表面下的附加压力（1 1）凸液面：）凸液面

2、：剖面图附加压力示意图 液面上所有的点产生的指向凹面内部的总压力为ps ， Po为大气压力。凸面上受的总压力为： Po + ps 所以凸面上所受的压力比平面上大。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲表面下的附加压力（2 2）凹液面：）凹液面：剖面图附加压力示意图凹面上向下的总压力为： Po- ps 所以凹面上所受的压力比平面上小。 液面上所有的点产生的指向凹面内部的总压力为ps ， Po为大气压力。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲表面下的附加压力 液体表面存在着表面张力，在表面液体表面存在着表面张力，在表面张力的作用下弯曲液面的两边存在压力张力的作用下弯曲液

3、面的两边存在压力差差ps ，称为附加压力。，称为附加压力。 附加压力的方向总是指向曲率中心。附加压力的方向总是指向曲率中心。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 在毛细管内充满液体，管端有半径为R 的球状液滴与之平衡。 外压为 p0 ，附加压力为 ps ,液滴所受总压为： p0 + ps 上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 对活塞稍加压力，将毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA。克服附加压力ps环境所作的功与可逆增加表面积的吉布斯自由能增加应该相等。sddp VA上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-1

4、6杨-拉普拉斯公式sddp VA324 d4d3VRVRR24 d8dARAR R代入得：2sRp上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式杨杨- -拉普拉斯公式表明：拉普拉斯公式表明：a）液珠越小（即半径越小），液珠内外压力差越大。b）Ps为正值，即液珠内的压力大于液珠外的。c）对于凹液面（半径为负值），Ps为负值，凹液面下方液相的压力小于液面上方气相的压力。d）对于平液面（半径 = ） Ps = 0，即压差为零。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 若液面不是球面，而是曲面，可得曲若液面不是球面，而是曲面，可得曲面内外两边的压力差是面内外两

5、边的压力差是)11(21sRRP即：曲率半径越小，附加压力越大。即：曲率半径越小，附加压力越大。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 如果曲面是圆柱面，那么曲面上一个曲率半径是圆的半径，另一个曲率半径是 ，则有 Ps =R上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径之间的关系式：特殊式（对球面）s2RP一般式)11(21sRRP特殊式(对圆柱)Ps =R上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16杨-拉普拉斯公式 LaplaceLaplace公式不仅适用于液体表面，也适用于各种公式

6、不仅适用于液体表面，也适用于各种弯曲界面（如液液界面、固液界面等弯曲界面（如液液界面、固液界面等). ). 只是在有固体参与形成弯曲界面时，固体的表面只是在有固体参与形成弯曲界面时，固体的表面张力难以准确测定，给实际运用带来困难。张力难以准确测定，给实际运用带来困难。 该公式是多种测定表面张力方法的依据。该公式是多种测定表面张力方法的依据。应用公式时要注意弯曲液面曲率半径符号的选择。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16毛细现象上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16毛细现象ps=2/R=(1- g)gh因rlrg所以：ps=2/R=rlgh一般式：2 cosq/R=Drgh

7、上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式 弯曲液面存在体相内外压力差，使得体相内物质的化学势发生变化，从而导致体相液体的状态和性质也有改变。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式mg02 (l)2 ln()pVMRTpRRr这就是Kelvin公式，式中r为密度，M 为摩尔质量。 当具有平表面的大块液体分散为半径为R的小液滴时，小液滴的蒸汽压Pg与大块平面液体的饱和蒸汽压P0间服从下述关系上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式 KelvinKelvin公式也可以表示为两种不

8、同曲率半径公式也可以表示为两种不同曲率半径的液滴或蒸汽泡的蒸汽压之比，或两种不同大的液滴或蒸汽泡的蒸汽压之比，或两种不同大小颗粒的饱和溶液浓度之比。小颗粒的饱和溶液浓度之比。1212112lnRRMppRTr12s12112lnRRMccRTlr上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式对凹面，R取负值，R越小，小蒸汽泡中的蒸汽 压越低。对凸面，R取正值，R越小，液滴的蒸汽压越高， 或小颗粒的溶解度越大。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式20时水滴半径与水的蒸汽压的关系上一内容下一内容回主目录O返回2022-3

9、-16弯曲液面上的饱和蒸汽压开尔文公式 在应用Kelvin公式及Laplace公式时都认为和摩尔体积为常数，即在温度、压力一定时为定值。 实际上它也是液面曲率半径的函数，摩尔体积也与液体量多少有关。 弯曲液面曲率半径对表面张力的影响也只有到纳米级大小时才明显起来，而这样大小的液滴表面张力的物理意义已不明确了。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16静态法静态法使液体的表（界）面与液体体相成平衡状态。毛细升高法、滴外形法等毛细升高法、滴外形法等。半静态法半静态法测定过程中表（界）面周期性地形成和更新。气泡最大压力法、滴体积气泡最大压力法、滴体积法、滴重法等。法、滴重法等。动态法动态法测定

10、中液体表（界）面周期性伸缩变化与表（界）面形成的时间有关，从而求出不同时间的表（界）面张力。 震荡震荡射流法。射流法。上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16 一、毛细升高法一、毛细升高法（Capillary rise methodCapillary rise method） 当当=0=0 时（液体对毛细管壁润湿性好）时（液体对毛细管壁润湿性好）式中式中表示液表示液- -气两相的密度差气两相的密度差上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16精确测定时，应对弯月形部分加以校正。若毛细管很细，弯月面近于半球形，则：上一内容下一内容回主目录O返回2022-3-16原理： 是是将将金属圆环拉离液面瞬间金属圆环拉离液面瞬间，液膜对环的作用力液膜对环的作用力F F 应等于应等于拉起液体的重量拉起液体的重量mgm