物理化学：界 面 现象知识点总结

1、界 面 现 象 知识点总结,基本要求,正确理解界面张力、界面过剩量（吉布斯界面过剩量）、比表面积等概念； 掌握界面相的热力学基本方程和平衡条件； 掌握拉普拉斯方程、能正确应用方程计算毛细管上升与下降高度； 掌握开尔文方程、并能应用其解释亚稳平衡等现象； 掌握吉布斯等温方程、并能应用其解释正吸附和负吸附等现象 ； 了解润湿和铺展的热力学原理，正确理解铺展系数与杨氏公式； 正确理解固体表面的物理吸附和化学吸附，掌握各种半经验模型，特别是兰缪尔模型的意义和应用，理解毛细管凝结现象,表面张力随温度的升高而减小， 当温度接近临界温度时变为零,界面张力界面中单位长度的收缩张力,界面张力增加单位面积时系统必

2、须得到的可逆界面功（非体积功,符号,单位,关系,界面张力,纯液体的表面张力,2.单位界面过剩量,AA，BB的位置难以准确确定，强度性质的变化非常复杂。 可采用模型方法解决,1878年：吉布斯界面模型将界面层抽象为无厚度、无体积的平面界面相,2.单位界面过剩量,1940年：古根海姆界面模型界面相有厚度、有体积,单位界面过剩量,吉布斯界面模型,以溶剂1为参照，即按溶剂进行统一折扣， 则,将界面层抽象为无厚度无体积的平面界面相， 以符号 表示； 体相的强度性质与实际系统中 相和 相的强度性质如浓度完全相同，但体积有所差别,物质在界面层中被富集或被排开(反富集)的现象称为吸附,正吸附作用,负吸附作用,

3、溶质i在界面层中被富集,溶质i在界面层中被排开,单位界面过剩量,吸附,比表面As0,界面相的热力学基本方程,1)、从力的角度：界面中单位长度的收缩张力；它沿界面的切线方向作用于边缘上，并垂直于边缘,2)、从功的角度：增加单位面积时系统必须得到的可逆界面功（非体积功,3)、从热力学函数的角度：分别与单位面积的热力学能、焓、吉氏函数和亥氏函数联系起来了,界面相的热力学基本方程,拉普拉斯方程,接触角,完全润湿,完全不润湿,润湿： 90o,完全润湿时,如液体能润湿毛细管，则液体上升，否则下降； 毛细管内液体上升（或下降）高度与毛细管半径成反比、与 液体表面张力成正比； 可利用实测高度和接触角求得液体的

4、界(表)面张力,毛细管上升或下降,液滴或毛细管中凸面液体的饱和蒸汽压大于平面液体的饱和蒸汽压； 饱和蒸汽压随液滴半径或毛细管中凸面液体半径的减小而增大,毛细管中凹面液体的饱和蒸汽压小于平面液体的饱和蒸汽压； 饱和蒸汽压随毛细管中凹面液体半径的减小而减小,开尔文公式,液滴或毛细管中凸面液体的饱和蒸气压,毛细管中凹面液体的饱和蒸气压,加入凝结核心,新出现的必定是微小液滴,亚稳状态,加入气化核心,微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和蒸气压。 加入凝固核心,微小晶体的饱和蒸气压大于一般晶体的饱和蒸气压。 加入凝固核心。 陈化延长保温时间使结晶粒子大小趋向均一的方法,二元系,对于稀溶液,吉布斯等温方程

5、,正吸附,负吸附,1)曲线A,NaCl、Na2SO4、KOH、NH4Cl、KNO3等无机盐类，及蔗糖、甘露醇等多羟基有机物,2)曲线B,醇、醛、酮、羧酸、酯等有机物,正吸附,3)曲线C,肥皂、8碳以上直链有机酸的碱金属盐、高碳直链烷基硫酸盐和苯磺酸盐等表面活性剂,吉布斯等温方程,润湿与铺展,铺展系数,黏附功,只有当粘附功大于结合功时，液体才能铺展在固体上,结合功,黏附润湿,不润湿,与 之间的夹角,接触角与杨氏方程,接触角,杨氏方程,表面活性剂添加少量即能显著降低水气界面和水油界面的界面张力的表面活性物质,亲油基：通常含有8个碳原子以上的碳链。 亲水基：可以是带电基团，如羧酸根、磺酸根、磷酸根等

6、阴离子，季胺等阳离子，或两性离子如氨基酸；也可以是羟基、醚基等极性基团,表面活性剂,氨在炭上的吸附等温线,气体在固体表面的吸附,吸附作用通常是放热的,CO在铂上的吸附等压线,物理吸附和化学吸附 可以相继或同时发生,物理吸附与化学吸附,兰缪尔吸附模型要点 固体表面力场不饱和，可吸附气体分子或溶质分子； 吸附层是单分子层； 固体表面是均匀的； 吸附的分子间无相互作用,兰缪尔吸附等温式,多孔物质 孔径分布,易液化的蒸气，不仅可以在多孔性吸附剂表面上发生多分子层吸附，而且还可以在吸附剂的毛细孔隙中凝结为液体，称为毛细管凝结现象,蒸气开始凝结的毛细管半径ri。显然，凡是半径小于ri的微孔，蒸气都可在其中

7、凝结,毛细管模型,两个重要的界面相的强度性质 界面张力，单位界面过剩量 重要的公式 拉普拉斯方程 毛细管上升或下降 开尔文公式 吉布斯等温方程 铺展系数与杨氏公式 兰缪尔吸附等温公式,1. 对于纯物质的微小液滴，液滴内部的压力应大于气相压力，定量描述则用（ ）公式。 有一露于空气中的圆球形液膜（类似于空气中的肥皂泡），其直径为D，表面张力为 ，则该液膜所受到的附加压力为（ ）。 将一定量的纯水可逆地使其表面积增加 所需的功为 ，若将掺有少量表面活性剂的水溶液可逆地使其表面积也增加 所需的功为 ，则 （ ） 如一液滴在固体表面上发生粘附润湿，则接触角应（ ） 。 一般而言，气体在固体表面的吸附过程，其热力学函数 （ ）0， （ ）0,解,3,2,1,10. 将半径为R的毛细管插在某液体中，如果液体能完全润湿毛细管，则毛细管中液体所成凹面的曲率半径等于毛细管的半径r。液体在毛细管中的上升高度h可利用 计算。在300K时，某液体的密度和表面张力为 ，现将直径为 的毛细管插入到这种液体中，液体能完全润湿毛细管，试求以下问题: （1） 液体在毛细管中的上升高度为多少？ （2） 为