天大简明版物化第八章界面现象课件

1、第八章界面现象、界面羿龙、物理化学、1、学习通信PPT、学习要求：了解界面张力的定义、物理意义和测量方法；掌握la地点方程和kelvin方程及其应用。亚稳态和新相生成的热力学；固体表面的吸附重点是朗缪尔单分子层吸附等温线。掌握接触角和润湿、杨氏方程及其应用。掌握界面吸附、表面过量、石膏吸附等温方程及其应用。了解表面活性剂的结构特点和应用。2，学习通信PPT，7.1接口张力，7.2弯曲表面下的附加压力及其结果，7.3固体表面，7.4液体-固体接口，7.5溶液表面，第8章接口现象，简介，3，学习通信PPT，学习通信与气体接触的界面通常称为曲面。界面不是两相接触的几何面。有一定的厚度，通常约有几个分

2、子很厚，所以界面也称为“界面上”。界面的结构和特性与相邻两侧的身体不同。4，学习通信PPT，5，学习通信PPT，物质分散程度一般用比表面积表示，有两种常用的表达方法：一种是单位质量固体所具有的表面积；另一个是单位体积固体所具有的表面积。即6，学习交换PPT，7.1接口张力1。液体表面张力、表面工作和表面吉布斯函数，表面层分子与内部分子相比，不同力场，即与液体内部分子相邻的同一分子施加的力，由球体对称，各个方向的力相互抵消；但是表面层的分子处于逆场不对称的环境中。液体内部分子对表面层分子的吸引力远远大于液体表面的蒸汽分子对它的吸引力，使表面层的分子受到指向液体内部的一定张力，从而表现出独特的特性

3、。对于单组分系统，此特性主要源于同一物质的不同相密度；对于多组件系统，特性与接口层的配置不同，并且所有阶段的配置也不同。7，学习交换PPT，最简单的例子是液体及其蒸汽组成的表面。液体内部分子所受的力可以相互抵消，但表面分子的拉力大，气相分子的拉力小(因为气体上密度小)，因此表面分子受到拖向机体的作用力。此作用力使表面自动收缩到最小的趋势，并在表面层上显示一些独特的特性，如表面张力、表面吸附、毛细管现象、过饱和状态等。8，学习交换PPT在两相(尤其是气体-液体)界面上，引起液体表面收缩的单位长度的力，指液体方向，可以看作与表面相切的张力到处存在。作用于单位边界线的此力称为表面张力，单位为Nm-1

4、。surface tension:如果将带有活动边框的金属线框放在肥皂溶液中并拔出锁闩，那么活动边在下面会发生什么？9，学习AC PPT，l是滑动边的长度，因为胶片上有两个面。总边界长度是作用于单位边界的2l，即表面张力。10，学习交流PPT，在金属线框架中间绑线圈，一起浸泡在肥皂液体中，然后取出，形成液膜。(a)，(b)以线圈为边界的两侧表面张力大小相同的相反方向，因此线圈可以以任意形状移动到液体薄膜上(a)请参见图。通过线圈中心的液膜，线圈内部张力消失，外部表面张力立即将线圈拉直，清楚地显示出表面张力的存在(b)。11，在学习交换PPT，温度，压力不变条件下，液体在单位表面增加环境中需要的

5、系统的可逆非体积操作，表面操作。用公式表示：表面工作：表面层分子的应力情况与本体不同，因此，如果要将分子从内部移动到界面，反之，要增加表面积，就必须克服系统内部分子之间的作用力，给系统施加力。表面操作，称为Jm2单元。IUPAC定义表面张力。12、AC PPT学习、恒温和恒温下的可逆非容积操作等于系统的石膏函数变化、表面石膏函数、恒温和恒温压力下增加单位表面时系统的递增石膏函数(Jm-2单位)。三个物理意义不同，但值和度量单位必须在Nm1，即：13，学习交换PPT，考虑表面操作，热力学基本公式中相应地添加dAs:2。热力学公式，14，学习交换PPT，积分，当系统有多个接口时，在系统恒定温度和压

6、力下，接口吉布斯函数是许多接口现象的热力学原因。在一定温度和一定压力下，各相的物质量不变时，由于相界面面积的变化，系统的吉布斯函数为，15，学习通信PPT，3。界面张力及其影响因素，(1)界面张力对与物质性质相关的不同物质分子形成的化学键的不同、界面的分子有不同的影响。(金属接合) (离子接合) (极性共用接合) (非极性共用接合)。两种液体之间的界面张力介于两种液体表面张力之间。(2)温度对界面张力的影响温度提高体积膨胀，分子间距增加，相互作用减少，因此界面张力一般随温度的增加而减少。临界温度下，相界面消失，表面张力约为零。(3)随着压力等因素的影响压力增加，气象密度提高，表面分子受力不均匀

7、性改善，一般表面张力降低。16，学习交换PPT，7.2曲线液面附加压力，结果1。曲线液面附加压力拉氏方程，通常液体表面是水平，水平液体水平液体压力外部压力。17，学习交流PPT，球形液滴(凸面等级)，附加压力，液体中的气泡(凹面等级)，附加压力为。因此，p始终为正值，方向指向凹曲率半径的中心。表面张力的方向与液体水平相切，与两部分的边界线垂直。如果液体水平是平面的，则表面张力在此平面上。如果液体标高为表面，则表面张力位于此表面的剖切面上。一种解释是，在液体表面随机划一条分界线，将液体水平除以a，b，a部分表面层的分子吸引到b部分，一定是b部分对a部分具有相同的吸引力，相反的方向。这个表面层的任

8、何两个部分之间的相互吸引力导致了液体表面收缩的趋势。由于表面张力的存在，液体表面总是尽量减少，小水滴是圆球体，因为相同体积下球体的面积最小。18，学习交流PPT，1。曲线液面的附加压力拉普拉斯方程，为了推导曲线液面的附加压力p与曲线液面曲率半径的关系，凸液面AB，向心o，球半径r，球构件底部中心为O1，底面半径为R1，液体表面张力为。垂直于球体底面圆周的表面张力与水平分割力和垂直分割力，水平分割力相互平衡，垂直分割力指向液体内部，该单位周长的垂直分割力是cos。曲线曲面的p和曲面曲率半径的关系，19，学习交换PPT，1。弯曲表面的附加压力拉普拉斯方程是表面张力和垂直分力之间的角度。由于球体底面

9、的圆周为2r1，因此圆周上垂直分力的合力为：F=2r1cos，cos=r1/r由于球底面面积为R12，因此曲线曲面单位水平面上的附加压力F/A(压力)为：这个式子叫做拉普拉方程。拉夫斯拉方程表明，曲线表面的附加压力与液体表面张力成正比，与曲率半径成反比，曲率半径越小，附加压力越大。20，学习交换PPT，毛细管现象：接触角90o时，液体从毛细管中脱落。21，学习交流PPT，示例用最大气泡压力法测量液体表面张力。垂直于液体，深度h插入毛细管。上部通向气体，毛细管底部释放出小气泡，小气泡内的最大压力可以由u形压力计读取。此液体密度已知为1.6103kgm-3，毛细管半径为0.01m，毛细管插入液体深

10、度为0.01m，小气泡最大半径为207Pa。这种液体获取300K时的表面张力是多少？22，学习通信PPT，23，学习通信PPT，2。小水滴饱和蒸气压开尔文公式，24，学习通信PPT，推导饱和蒸气压和液滴曲率半径之间的关系：dn中的微量液体转移到小液滴表面，小液滴面积a: 4r2 (r dr) 2，面积增加：dA(2) p2v平板p凹面，25，学习通信PPT，示例298.15K水饱和蒸汽压2337.8Pa，密度0.9982gcm-3，表面张力72。7510-3纳米-1。从10-510-9m的其他值中分别计算球体小水滴和小气泡的半径。pr/p的饱和蒸汽压的比例是多少？26，学习交换PPT，27，学

11、习交换PPT，所谓毛细管冷凝现象，如果在一个微小的孔中吸附作用可以形成凹面水平，则与该表面平衡的蒸汽压力p在相同温度下应小于平面表面的饱和蒸汽压力P0，毛细管直径越低，凹面表面的曲率半径越小，与它平衡的蒸汽压力越低。也就是说，毛细管直径越低，在较低的p/p0压力下，孔中形成凝结液体。毛细管冷凝现象，微晶的溶解度很大，微晶表面吉布斯函数大小大，化学电位高，与平衡溶液的化学电位也要高，相应的溶解度也要大。28、学习交换PPT，准稳定状态热力学上不稳定，力学上可以暂时稳定的状态称为准稳定状态(或准稳定状态)。由于小颗粒物质的表面特殊性，新的相生成困难的四种不稳定状态(准稳态):过饱和蒸汽、过热液体、

12、过冷液体、过饱和溶液、29、学习交换PPT、3。准稳定状态和新的相生成，(1)过饱和蒸汽：产生蒸汽过饱和现象图，在t0温度下将蒸汽的压力慢慢增加到a点，蒸汽一般对液体达到饱和状态P0，但对小水滴没有达到饱和状态，因此蒸汽无法在a点凝结小水滴。在正常相平衡条件下凝结而未凝固的这种蒸汽称为过饱和蒸汽。蒸汽的压力必须继续上升到b点，达到小水滴的饱和蒸气压p，小水滴才能凝结。30、学习交换PPT因为新产生的水滴大于表面，化学潜力高于一般饱和蒸汽的化学潜力，蒸汽压力超过饱和蒸汽压力时，水滴还没有凝结。g，饱，l，平，g，饱l，平，l，微g，饱l，平，31，交科医生PPT，预问题水蒸气迅速冷却到25，就会

13、出现过饱和现象。25点水的表面张力已知为0.0725Nm1，当饱和蒸气压为水的平衡蒸气压的4倍时，最先形成的水滴半径是多少？这个水滴包含多少个水分子？解决方案：开尔文公式表示，该饱和蒸气压下落半径：32，学习交换PPT，每个小水滴的质量为：每个小水滴包含的分子数为：33，学习交换PPT，(2)过热液体应根据相平衡条件沸腾，但未沸腾液体称为过热液体。液体沸腾时，除了在液体表面气化外，液体内部还会自动产生微小的气泡。在液面h处形成小气泡的条件是必须能承受：并产生蒸汽过饱和现象的示意图。pi=p大气p静态压力p在正常沸点时饱和蒸汽压p P0 mgh p不会形成小气泡，液体也不会沸腾。所需温度：t正常

14、，因此容易产生暴利。34，学习交流PPT新产生的小气泡比表面大，化学势比普通到沸点的液体化学势高，因此当液体温度超过沸点时，没有发生微气泡逸出。，g，吃饱了，l，平了，g，饱了l，平了，g，微g，饱了l，平了，35，学习交流PPT，yend，1.0040mm的气泡，这种水开始沸腾的温度是多少度？超过100个水的表面张力为0.0589 Nm1，汽化热为40.7 kJmol1，解决方法：空气泡沫的附加压力为p=2/R，水沸腾时空气泡沫的蒸汽压至少与PP相同，使用克劳斯克拉贝尔龙求出蒸汽压为PP时的平衡温度，即沸腾温度。36，教研室医生PPT，37，教研室医生PPT，(3)过冷液体必须凝固，未凝固的

15、液体称为过冷液体。在特定温度下，微晶的饱和蒸气压大于晶体，熔点低于大晶体。如果温度不下降(还在正常凝固点)，液体内就不能形成小晶粒(晶粒)。例如，纯净水可以冷却到-40，而不会结冰。过冷液体的图表生成，38，学习交换PPT，新生成的小晶体比表面大，化学电位大，因此通常高于到达凝固点的液体化学电位，因此液体温度到达凝固点时，微小的晶体没有凝固。只有当微小晶体的化学电位小于或等于液体的化学电位时，微小的晶体才会在液体中析出。l、flat、s、flat、l、flat s、flat、s、micro l、flat s、flat、39、AC PPT学习，(4)在过饱和溶液恒温下溶液浓度饱和因为晶体的溶解度

16、与粒子的大小有关。结晶越小，其溶解度越大，未结晶情况下很难达到饱和。也就是说，当溶液的浓度达到大晶体的饱和时，小粒子可以继续溶解。小粒子不能存在。40，学习交换PPT因为新生成的微晶体比表面大，化学电位大，一般高于达到饱和浓度的溶液化学电位，因此当溶液浓度达到饱和浓度时，还没有因微小晶体的析出而产生。l，我饱了，l，我饱了s，平，s，微l，我饱了s，平，s，平，41，学习交流PPT，7.3固体，固体表面从宏观角度看似乎很光滑，但从原子水平看却很凹凸。但是固体可以在表面的外层空间将气体分子拖动到表面，减少表面分子不对称作用的程度，减少表面张力和表面吉布斯函数。42，学习AC PPT，在相界面上，某些物质的浓度与体相浓度不同的现象称为吸附。有吸附力的固体物质称为吸附剂，被吸附的物质称为吸附材料。常用吸附剂有硅胶、分子筛、活性炭等。固体表面自发地将气体浓缩到其表面，使气体的固体表面浓度(或密度)与气象上的浓度(或密度)不同。43，学习交换PPT，1。物理吸附和化学吸附，物理吸附时吸附剂和吸附剂之间的范德瓦耳斯重力相互作用；在化学吸附过程中，吸附剂和吸附剂之间发生化学反应，并通过化学键结合。44，学习交换PPT，物理吸附和化学吸附，45，学习交换PPT，物理吸附，1。吸附力