第十一章表面化学与胶体化学-1.ppt

第十一章
表面化学与胶体化学
§1. 引言
一、几个概念
表面化学:研究相界面上的物质的特性及规律。 1. 界面和表面(surface and interface)
界面:密切接触的两相间的过渡区,有几个分子层厚,约10-9—10 -8 m,
五类界面:气(g)-液(l),气(g)- 固(s),
液(l)- 固(s),液(l1)-液(l2),
固(s1)- 固(s2)
液-液界面
气-液界面
气-固界面
Ni
液-固界面
表面:相接触的两相中的一相为气相相界面称为表面****惯)。如l-g,s-g。
不管是界面还是表面,实质都是不同相之间的交界面,所以可统称为表面或界面。
固-固界面
2. 界面(表面)现象
由相界面上物质特性与行为所导致的表观现象。如: 露珠为球形
微小液滴易蒸发
水在毛细管中会自动上升
3. 比表面A0(specific surface area)
分散度——把物质分散成细小微粒的程度称为分散度
比表面通常用来表示物质分散的程度,有两种常用的表示方法:
▲单位质量的物体所具有的表面积:
A0=As/m 单位(量纲):面积·质量-1
▲单位体积的物体所具有的表面积:
A0=As/V 单位(量纲):长度-1
式中,m和V分别为物体的质量和体积,As为其表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法和色谱法。
可见,当将边长为10-2m的立方体分割成10-9m的小立方体时,比表面增长了一千万倍。
把边长为1cm的立方体(1cm3)分割成边长为10-9m的小立方体时,比表面增长情况:
1cm3作为一个单体的表面积为 6×10-4m2
破碎后小立方体(1021个)的总表面积为6000m2
即:把一定量的物质分割得越小,则分散度越高,比表面也越大。
本章之前,我们只考虑体相性质,而忽略其表面的特性影响,因为体系的相界面的面积不大。但若体系的比表面积巨大时就不能忽略之,因为高度分散体系具有许多独特的表面效应、体积效应和量子效应等,并由此引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质的显著变化,如达到nm级的超细微粒,已成为新材料和多相催化方面的研究热点。
二、表面化学和胶体化学的关系
胶体:粒子粒径在1nm—100nm间的高度分散的多相体系。
胶体粒子的比表面积极大,表面效应极为显著。
表面(界面)化学是以多相体系为研究对象,研究在相界面发生的各种物理化学过程的学科,所以胶体化学与表面化学关系十分密切。
§2. 表面热力学性质
一、表面张力及其影响
1. 表面张力如图,体相内分子所受的力是对称的,可彼此抵销,但表面分子受力不对称。受到液相分子的拉力大,受
到气相分子的拉力小,
其作用力不能相互抵
销,所以表面分子受
到被拉入体相的作用
力(称为内压力)。
液体
蒸气
f≠0
f=0
表面层粒子受力分析示意图