界面和表面特性

《表面活性剂、胶体基础与应用》

主讲钟岩亮

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化妆品专业基础课程本节目标教学内容：化学界面的概念、类型、特征。表面张力教学要求：理解化学界面的概念、了解其类型。掌握表面张力的概念。2参考学习教材：颜肖慈,罗道明编著.界面化学,化学工业出版社,2005.朱步瑶,赵振国主编.界面化学基础,化学工业出版社.1996.顾惕人主编.表面化学,科学出版社,2003.沈钟等.《胶体与表面化学》水滴为什么是圆形而不是方形它们为什么可以漂在水面上水在毛细管中为什么会上升水ps大气毛细玻璃管为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么气泡比液滴更容易破裂？毛细现象为什么会产生？天空为什么会下雨？人工降雨依据什么原理？为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能消除过热现象？水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成液滴？为什么？活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭剂？什么是表面活性剂？选择性的加入一些表面活性剂，为什么起到净化水质的作用？思考界面和表面张力界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，如果其中一相为气体时，我们习惯上将这种界面称之为表面。常见的界面主要包括：气-液、气-固、液-液、固-固、固-液界面6表面严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液体或固体的表面。按物质聚集状态，界面可分为五类：固－气（S-g）、固－液（S-l）、固－固（S-S）、液－气（l-g）、液－液（l-l）气-液界面8气体液体气-液界面气-固界面9气-固界面H2Ni2液-液界面10甲苯水液-液界面液-固界面11玻璃片汞水液-固界面固-固界面12镀铬层铁管固-固界面Cr镀层界面现象的本质对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。表面层分子与内部分子相比，所处的环境不同。

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，其作用力往往不能相互抵销，因此，界面层会显示出一些独特的性质。界面现象的本质

最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。

液体内部分子所受的力可以彼此抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大，受到气相分子的拉力小（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力。

这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。界面现象的起因表面层分子与内部分子所处的环境差别很大体系内部本体分子四周都是相同分子，受到来自周围的力大小相等，方向相反，相互抵消界面层分子处于两相交界，不仅受到本体内部相同分子的作用，而且还会受到另一相中性质不同分子的作用，这两种力通常难以抵消，引起一些特殊的界面性质，如表面张力、表面吸附等15表面张力的本质表面张力是分子力的一种表现.它发生在液体和气体接触时的边界部分.是由于表面层的液体分子处于特殊情况决定的.液体内部的分子和分子间几乎是紧挨着的,分子间经常保持平衡距离,稍远一些就相吸,稍近一些就相斥,这就决定了液体分子不像气体分子那样可以无限扩散,而只能在平衡位置附近振动和旋转.在液体表面附近的分子由于只显著受到液体内侧分子的作用,受力不均,使速度较大的分子很容易冲出液面,成为蒸汽,结果在液体表面层(跟气体接触的液体薄层)的分子分布比内部分子分布来得稀疏.相对于液体内部分子的分布来说,它们处在特殊的情况中.表面层分子间的斥力随它们彼此间的距离增大而减小,在这个特殊层中分子间的引力作用占优势.这种表面层中任何两部分闻的相互牵引力,促使了液体表面层具有收缩的趋势,由于表面张力的作用,液体表面总是趋向于尽可能缩小,因此空气中的小液滴往往呈圆球形状.16力的三要素：大小、方向、作用点表面张力：作用点在表面/弯曲面的切面，表面收缩体现方向，单位长度上的力是大小。与力的本质区别：作用在单位长度上的力，是二维空间的压力概念。与力、压强、能量不同，但有联系平面弯曲液面mg表面张力的本质18液体空气表面张力导致液体表面自动收缩荷叶效应毛细现象19表面活性与表面活性剂各种水溶液表面张力与浓度的关系大致可以分成三种：第一种：表面张力在低浓度时随着浓度急剧降低（曲线1），某些物质在添