物理化学-表面现象与分散系统教学课件

第八章)表面现象与分散系统表面现象:相与相之间界面上发生的特殊现象众散系统:具有巨大相界面的系统表面现象∧分散系统(一)表面现象§81表面自由能与表面张力§8.,2纯液体的表面现象§83气体在固体表面上的吸附§84溶液的表面吸附§85表面活性剂及其作用k心表面现象表面张力纯液体表面现象溶液表面吸附表面活性剂§8.1表面自由能与表面张力Surfacefreeenergyandsurfacetension表原和界面surfaceandinterface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区,若其中一相为气体,这种界面通常称为表面。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。常见的界面有:气液界面,气-固界面,液-液界面,液-固界面,固-固界面。奇心国分散系统胶分类|光,力学性质电性质洛胶聚沉和努凝3表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂表面和界面surfaceandinterface)气-液界面气-固界面⑤③a气-固界面液-液界面液-固界面固-固界面液一固界面Cr铍层玻璃板奇心分散系统溶胶分类光,力学性质电性质溶胶聚沉和絮凝」4表面现象表面张力溶液表面吸附表面活性剂界面现象的本质蒸气相表面层分子与内部分子相比,它们所处的环境不同体相内部分子所受四周邻近相液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,其作用力未必能相互抵销,因此,界面层会显示出一些独特的性质。合心心分散系统溶胶分类光,力学性质电性质溶胶聚沉和凝表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂界历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。因此如果要把分子从内部移到界面,或可逆的增加表面积,就必须克服体系内部分子之间的作用力,对体系做功,此功称为“表面功”,即扩展表面而做的功。表面扩展完成后,表面功转化为表面分子的能量,因此,表面上的分子比内部分子具有更高的能量。奇心分散系统溶胶分类光,力学性质电性质溶胶聚沉和努凝」表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂1.表面能和表面张力定的温度和压力下,对一定的液体来说,扩展表面所做的表面功δw应与增加的表面积dA成正比。若以表示比例系数,则W′=alA若过程可逆,dG7,p=OlA元∴5W'=lG7,或可物理意义定温定压下,增加单位表面积引起系统吉布斯函数的增量o称为表面吉布斯函数或简称为表面能,其单位为Jmσ的单位也为Nm1,故又称为表面张力。此时它的物理意义为:在相表面的切面上,垂直作用于表面上任意单位长度切线的表面紧缩力。合心心分散系统「溶胶分类光,力学性质电性质洛我聚沉和凝表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂2影响表面张力的因素(1)物质的种类及共存相的种类(性质)20℃H2O0C6H6O)CCLOa/Nm-I0.07280.02890.0269o(H2O-C6H6)0.0326σ(H2OCCl4)0.045(2)温度:一般情况下,T个,↓。因分子间引力减弱如常压下的纯液体:aGaA、A,pC、aTP⊥APA,PIT,P合心心分散系统「溶胶分类光,力学性质电性质洛我聚沉和凝表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂3.表面张力应用GdG=odAOAT,P对纯液体在一定温度和压力下,σ为一定值。当体系分散时,dA>0,则dG>0,表明了体系更加不稳定。这就解释了为什么液滴呈球形和两个水珠碰在起会自发地合并成一个大水珠的原因。合心心分散系统溶胶分类光,力学性质电性质溶胶聚沉和凝表面现象面张力纯渡棒表面现象气固吸附」渡表面吸附表面性剂§8.2纯液体的表面现象Surfacephenomenaofpureliquid1弯曲液面的附加压力如果两相间存在弯曲液面,表面张力就会导致弯曲液面处两边的压力各不相