《物理化学》第十章界面现象.doc

界面现象
*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。
*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：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表面积。即：

As为其表面积。
把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。
*可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。
*把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力（或看做引起液体表面收缩的单位长度上的力），用g 表示，单位是N·m-1。
在两相(特别是气-液)界面上，处处存在着一种张力，它垂直与表面的边界，指向液体方向并与表面相切。
F的计算： （l是滑动边的长度，因膜有两个面，所以边界总长度为2l， 就是作用于单位边界上的表面张力。）
F=γl（水滴，仅为液体与空气一界面）
一薄膜，于中间弄破，其形状为：同一溶液，同一界面在边界张力处处相等，若形成凹凸，则说明表面张力不同，则不符合实际，所以形状仅可能为圆。
温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加dA所需要对系统作的功，称为表面功。用公式表示为： （式中
为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对系统做的可逆非膨胀功。）
广义的表面自由能定义：保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。
狭义的表面自由能定义：
12、
13、在恒温恒压、各相中物质的量不变时：
14、温度升高，界面张力下降，当达到临界温度Tc时，界面张力趋向于零。这可用热力学公式说明：
运用全微分的性质，可得：
等式左方为正值，因为表面积增加，熵总是增加的。所以γ随T的增加而下降。
界面张力及其影响因素：
分子间相互作用力的影响： 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。γ(金属键)> γ (离子键)>γ(极性共价键)>γ (非极性共价键)
（2）温度的影响：温度升高，表面张力下降。
（3）压力的影响：表面张力一般随压力的增加而下降。
16、γ与T的经验式：
gγVm2/3 =k（Tc-T-）（ 式中Vm为摩尔体积，k为普适常数，对非极性液体，k =×10-7 J·K-1 。}
弯曲液面附加压力及其后果
DΔp = po —po =0
1、(1)在平面上：研究以AB为直径的一个环作为边界，由于环上每点的两边都存在表面张力，大小相等，方向相反，所以没有附加压力。 设向下的大气压力为po，向上的反作用力也为po ，附加压力Dp等于零。
液面正面图
在凸面上： 研究以AB为弦长的一个球面上的环作为边界。由于环上每点两边的表面张力都与液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以会产生一个向下的合力。 所有的点产生的总压力为
Dp ，称为附加压力。凸面上受的总压力为： po+Δp （po为大气压