第十一章表面化学与胶体化学-1.ppt

工科大学化学第十一章表面化学与胶体化学工科大学化学§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(l 1 )-液(l 2), 固(s 1 )- 固(s 2) 工科大学化学液-液界面气-液界面气-固界面 Ni液-固界面工科大学化学表面: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-固界面工科大学化学 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 A 0 (specific surface area) 分散度——把物质分散成细小微粒的程度称为分散度工科大学化学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: A 0=A s/ m 单位(量纲):面积·质量-1 ▲单位体积的物体所具有的表面积: A 0=A s/V单位(量纲):长度-1 式中, m和V 分别为物体的质量和体积, A s 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。工科大学化学可见,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(1cm 3) 分割成边长为 10 -9m的小立方体时,比表面增长情况: 1cm 3作为一个单体的表面积为 6×10 -4m 2 破碎后小立方体(10 21个)的总表面积为 6000m 2 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。工科大学化学本章之前,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。工科大学化学二、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。工科大学化学§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