合肥工业大学物理化学习题第十章界面现象合并 ppt课件
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最新大学物理化学经典课件6-3-界面现象教学讲义PPT
一、植 物 检 疫
3、植物检疫的主要措施：
（1）划分疫区和保护区。 （2）产地检疫和现场检疫。 （3）感染材料现场消毒处理。 （4）外检由检疫机关处理，检疫对象禁止输出或输入。 （5）可疑检疫对象要在隔离的苗圃种植或分离培养鉴定。
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6.2.3 分散度对化学反应的影响
• 分散度不仅影响物理性质，而且影响反应能 力（反应速度、化学平衡）。
• 只有分散到10-6cm以下，分散度的影响才能 明显表现出来。
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6.3 弯曲液面下的附加压力 6.3.1附加压力
演示：
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大学物理化学经典课件6-3-界面 现象
6.2.2 新相生成时的亚稳现象(续)
1. 蒸气冷凝时的过饱和现象
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2. 液体沸腾时的过热现象
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在多孔固体吸附液体蒸气时为什么会有毛细凝聚现象?
答：毛细凝聚是指固体在吸附蒸气时，在它的细小 的毛细孔中蒸气凝聚成液体，使吸附值大大偏高， 造成测固体表面积的实验失败。发生毛细凝聚的 原因是固体内有微孔，半径极小，这液体又能润 湿固体表面，接触角小于90°。在微孔中一旦形 成液体，液面是凹形的，所以微孔中液面的饱和 蒸气压比平面上的要低得多。在很低的蒸气压力 下，毛细孔内已达到气—液平衡，蒸气不断在毛 细孔内凝聚为液体，使吸附值偏高。防止的方法 是在做吸附实验时控制蒸气的压力，一般控制比 压在0.3以下，防止毛细凝聚。
表界面现象和吸附PPT课件
4. 弯曲液面上的饱和蒸气压
Kelvin公式： ln pr 2 M p0 RT r
意义： 表示同种液体的液滴和平面液体( r →∞)的饱和蒸气压与其曲率半径的 关系。
适用条件：温度、液体种类、密度和表面张力均不变。 应用： 人工降雨原理； 暴沸现象
32
第32页/共119页
液体沸腾时的过热现象
在 101.325 kPa、100℃的纯水中，离液面0．02 m的深 处，存在半径为10nm 的小气泡，此温度下纯水的表 面张力为 58.85mN·m－1，密度为 958.1kg·m－3，可算 出：
4πr2σ= 3.47×10-5J
： 将1g水分成半径为10－7 cm的小水滴时，小水滴的个数为
n
1
(4 r3 ) / 3
31 4 3.1416107
2.3871020
4πr2nσ=216 J
二者相差216J，即51.7cal
12
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dG = -SdT + VdP + σdA
• 复习一下物理化学里的热力学基本方程，麦克斯维关系式，导数关系。 • 看课本P10页公式1－10等。
3
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(b)气-固界面
4
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(c)液-液界面
5
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(d)液-固界面
6
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(e) 固-固界面
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(2) 界面现象
• 由于界面两侧的环境不同，因 此表面层的分子与液体内的分 子受力不同：
(1)液体内部分子的吸引力是对 称的，各个方向的引力彼此抵 销，总的受力效果是合力为零。
σT ＝σ0[1－K(T－T0)]
《界面现象和吸附》课件
《界面现象和吸附》PPT
课件
本课件将介绍界面现象和吸附的基本概念、影响因素、公式和应用案例。了
解界面现象和吸附，我们能更深入了解科学研究和应用的意义。
什么是界面现象？
1
定义
2
分类
3
影响因素
界面现象是指液体和固
界面现象可分为表面张
影响界面现象的因素包
体或两种不同液体之间
力现象和毛细现象。
括温度、表面特性和液
3
影响因素
影响吸附等温线的因素包括吸附剂和吸附物质的性质，以及温度和压力。
应用案例
1
界面现象在工业界
的应用
2
吸附现象在生物学
上的应用
3
基于界面现象和吸吸附现象在膜分离技术、
金属腐蚀和油水分离等
酶和抗体的纯化等方面
通过研究界面现象和吸
领域发挥着重要作用。
有广泛应用。
请参阅以下文献和网站链接，以了解更多关于界面现象和吸附的内容。
附特性，开发出具有特
殊功能的新材料，如吸
附剂和催化剂等。
结论
1
界面现象和吸附对科学研究和应用的意义
了解界面现象和吸附有助于深入研究材料性质、液体流动和分离技术等领域。
2
未来发展方向和挑战
继续探索界面现象和吸附的新现象、新机制和新材料，并解决实际应用中的问题。
参考文献
1
相关的文献资料与网站链接
的大小来计算。
吸附现象
1
定义
2
种类
3
影响因素
吸附现象是指分子或原
吸附现象可分为化学吸
影响吸附现象的因素包
子从气体或溶液中被吸
附和物理吸附。
括温度、压力和固体表
课件
本课件将介绍界面现象和吸附的基本概念、影响因素、公式和应用案例。了
解界面现象和吸附，我们能更深入了解科学研究和应用的意义。
什么是界面现象？
1
定义
2
分类
3
影响因素
界面现象是指液体和固
界面现象可分为表面张
影响界面现象的因素包
体或两种不同液体之间
力现象和毛细现象。
括温度、表面特性和液
3
影响因素
影响吸附等温线的因素包括吸附剂和吸附物质的性质，以及温度和压力。
应用案例
1
界面现象在工业界
的应用
2
吸附现象在生物学
上的应用
3
基于界面现象和吸吸附现象在膜分离技术、
金属腐蚀和油水分离等
酶和抗体的纯化等方面
通过研究界面现象和吸
领域发挥着重要作用。
有广泛应用。
请参阅以下文献和网站链接，以了解更多关于界面现象和吸附的内容。
附特性，开发出具有特
殊功能的新材料，如吸
附剂和催化剂等。
结论
1
界面现象和吸附对科学研究和应用的意义
了解界面现象和吸附有助于深入研究材料性质、液体流动和分离技术等领域。
2
未来发展方向和挑战
继续探索界面现象和吸附的新现象、新机制和新材料，并解决实际应用中的问题。
参考文献
1
相关的文献资料与网站链接
的大小来计算。
吸附现象
1
定义
2
种类
3
影响因素
吸附现象是指分子或原
吸附现象可分为化学吸
影响吸附现象的因素包
子从气体或溶液中被吸
附和物理吸附。
括温度、压力和固体表
《天大考研资料 物理化学》第十章 表面现象
精选课件ppt
5
§ 10.1 界面张力
1. 液体的表面张力
肥皂膜
l
无摩擦、
可自由活动
dx
F
若使膜维持不变，需在金属丝上加一力F，其大小与金
属丝长度 l 成正比，比例系数 。因膜有两个表面，故有：
F2l
即： F/2l
：引起表面收缩的单位长精度选课上件p的pt 力，单位：N·m-1。 6
2.表面功
分为1018个
(直径1cm) 3.1416 cm2
(直径10nm) 314.16 m2
相差106倍
1g水的面积： ～5×10-4m2 /g ～500m2 /g(10nm水滴)
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表面积， 它对体系性质的影响绝对不可忽略！
其分散度用比表面积表示——单位质量或单位体积的 物质具有的表面积。
G As
T,p,N
γ：恒温恒压下，增加单位表面时系统所增加的Gibbs函数。 单位：J·m-2。
三者物理意义不同，但数值和量纲一样，单位 均可化为： N·m-1
精选课件ppt
8
4.热力学公式
对一般多组分体系： G f(T ,p,n B ,n C )
当系统作表面功时，G 还是面积A的函数—— G f(T ,p ,A s,n B ,n C )
d G Sd V T d ds p Aμ B dB n
B
γ A G s T,B (p a ,) n A U s S,B V (a ,) n A H s S,B ( pa ,) n A A s T,B (V a),n
恒T、p、 、恒组分 下积分，有：
17
例: ① 当玻璃管插入汞中或水中：
↓
c．气体分子溶于液相
界面现象PPT课件
c．气体分子溶于液相 ↓
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
13
§10.2 弯曲液面的附加压力及其后果 1. 弯曲液面的附加压力——Laplace方程
pg
一般情况下，液体表面是水
pl
平的，水平液面下液体所受压力
即为外界压力。
Δp = p内－p外
弯曲液面的附加压力
14
球形液滴(凸液面)，附加压力为： p p 内 p 外 p l p g
液体中的气泡(凹液面)，附加压力:
p p 内 p 外 p g p l
这样定义的p总是一个正值，方向指向凹面曲 率半径中心。
15
弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导：
当系统作表面功时，G 还是面积A的函数，若系 统内只有一个相界面，且两相T、p相同 ，
G f( T ,p ,A s,n B ,n C )
d G S d T V d p B ( ) d n B ( ) d A s B
G U H A
A s T , p , n B ( ) A s S , V , n B ( ) A s S , p , n B ( ) A s T , V , n B ( )
：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。
7
（2）表面功
当用外力F 使皂膜面积增 大dA时，需克服表面张 力作可逆表面功。
W F d x 2 ld x d A
即：
W r dAs
：使系统增加单位表面所需的可逆功 ，称为表面功。
单位：J·m-2。 （IUPAC以此来定义表面张力）
8
分为1018个
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题
物理化学第六版第十章界面现象课后思考题摘要：1.物理化学第六版第十章界面现象概述2.课后思考题解答正文：一、物理化学第六版第十章界面现象概述物理化学第六版第十章主要讲述了界面现象，这是物理化学中的一个重要内容。
界面现象是指两种或多种物质相互接触时，由于它们之间的相互作用力不同，会发生的一系列现象。
这些现象包括表面张力、接触角、界面电荷等。
本章主要通过讲述这些现象，使读者了解并掌握界面现象的基本概念和相关知识。
二、课后思考题解答1.问题一：请简述表面张力的概念及其产生原因。
答：表面张力是指液体分子之间的相互作用力。
当液体与气体接触时，液体表面层的分子受到气体分子的吸引，使液体表面层的分子间距大于液体内部分子间距，从而使液体表面形成一个收缩的趋势。
这种使液体表面有收缩趋势的力称为表面张力。
2.问题二：请解释接触角的概念，并举例说明。
答：接触角是指液体与固体接触时，液体与固体的界面形成的角度。
接触角可以用来判断液体与固体的亲水性或疏水性。
当接触角小于90°时，液体与固体呈亲水性；当接触角大于90°时，液体与固体呈疏水性。
例如，水滴在玻璃板上时，水滴与玻璃板接触角大于90°，说明水与玻璃呈疏水性。
3.问题三：请简述界面电荷的概念及其产生原因。
答：界面电荷是指在两种介质接触的界面上，由于介质的极性不同，会产生电荷分布的现象。
当两种介质接触时，如果它们的极性不同，就会在接触界面上产生正负电荷。
这些电荷称为界面电荷。
例如，当金属与非金属接触时，由于金属表面的电子与非金属表面的电子互相转移，会在接触界面上产生界面电荷。
通过以上解答，我们可以更好地理解物理化学第六版第十章界面现象的相关知识。
天大物理化学第五版第十章_界面现象
B
B ( )d n B ( ) d A
s
A G U H A s A s A s A s T , p ,n B ( ) S ,V , n B ( ) S , p ,n B ( ) T ,V , n B ( )
14
弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导： 水平分力相互平衡， 垂直分力指向液体内部， 其单位周长的垂直分力为cos 球缺底面圆周长为2r1 ，得垂直分力在圆周上的合力为： F=2r1 cos 因cos = r1/ r ，球缺底面面积为 r 12 ， 故弯曲液面对于单位水平面上的附加压力 p 整理后得：
h 2 r g
17
当接触角0 < < 90o
r r1
cos
h
2 co s r g
9 0o , h 0 9 0o , h 0
液体在毛细管中上升 液体在毛细管中下降
18
2. 微小液滴的饱和蒸汽压－kelven公式
足够长的时间
原因：
p 小水滴 p 大水滴
23
(4) 过饱和溶液 溶液浓度已超过饱和 液体，但仍未析出晶体的 溶液称为过饱和溶液。
原因：小晶体为凸面, pr＞p ， 表明分子从固相中逸出的倾向大 ， 这造成它的浓度大，即溶解度大， 由此产生过饱和现象。
由于小颗粒物质的表面特殊性，造成新相难以生成，
从而形成四种不稳定状态（亚稳态）：
——过饱和蒸气，过热液体，过冷液体，过饱和溶液
饱和蒸气压p*反比于液滴的曲率半径
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饱和蒸气压与液滴曲率半径关系的推导：
dn的微量液体转移到小液滴表面 小液滴面积A：4r2 4(r+dr)2 面积的增量：dA = 8rdr
物理化学课件
把作用于单位边界线上的这种力称为表面
张力，用 或 表示。 表面张力的单位是： N m1
13
表面张力也可以这样来理解：
温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加
dA所需要对系统作的非体积功，称为表面功。用公式
表示为：
W ' dAs
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
ln 1
p p0
p p0
代入上式，得
p 2 M p0 RTR'
这是Kelvin公式的简化式 表明液滴越小，蒸气压越大
41
讨论：
1. 凸液面（小液滴）：ln pr 0 凸pr 液> 面p 上方的饱和蒸气压比平p 液面大；
2.凹液面（液中气泡）：pr < p 凹液面上方的饱和蒸气压比平液面小 •饱和蒸气压
根据多组分热力学的基本公式
dU TdS pdV BdnB U U S,V , nB
B
对需要考虑表面层的系统，在体积功之外， 还要增加表面功，则基本公式为
dU TdS pdV dAs BdnB
B
U U S,V , As, nB
16
表面热力学的基本公式
考虑了表面功的热力学基本公式为
克服附加压力ps所作的
功等于可逆增加表面积的 Gibbs自由能
psdV dAs
p0 ps
R'
30
psdV dAs
V 4 R'3
3
dV 4 R'2dR'
As 4 R'2 dAs 8 R'dR'
代入 psdV dAs
得
ps
2
R'
张力，用 或 表示。 表面张力的单位是： N m1
13
表面张力也可以这样来理解：
温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积增加
dA所需要对系统作的非体积功，称为表面功。用公式
表示为：
W ' dAs
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
ln 1
p p0
p p0
代入上式，得
p 2 M p0 RTR'
这是Kelvin公式的简化式 表明液滴越小，蒸气压越大
41
讨论：
1. 凸液面（小液滴）：ln pr 0 凸pr 液> 面p 上方的饱和蒸气压比平p 液面大；
2.凹液面（液中气泡）：pr < p 凹液面上方的饱和蒸气压比平液面小 •饱和蒸气压
根据多组分热力学的基本公式
dU TdS pdV BdnB U U S,V , nB
B
对需要考虑表面层的系统，在体积功之外， 还要增加表面功，则基本公式为
dU TdS pdV dAs BdnB
B
U U S,V , As, nB
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表面热力学的基本公式
考虑了表面功的热力学基本公式为
克服附加压力ps所作的
功等于可逆增加表面积的 Gibbs自由能
psdV dAs
p0 ps
R'
30
psdV dAs
V 4 R'3
3
dV 4 R'2dR'
As 4 R'2 dAs 8 R'dR'
代入 psdV dAs
得
ps
2
R'
物理化学第10章界面现象ppt课件
他还导出了联系吸附量和界面张力随体相浓度变化 的普遍关系式即著名的吉布斯吸附等温式。1859年， 开尔文（Kelvin）将界面扩展时伴随的热效应与界 面张力随温度的变化联系起来。后来，他又导出蒸 汽压随界面曲率的变化的方程即著名的开尔文方程。
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面 科学领域做出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分 子膜的研究尤为突出。他于1932年获诺贝尔奖，被 誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研 究是从范德华开始的。1893年，范德华认识到在界 面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
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物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比：
as
As m
10.0.1 单位：m2·kg-1
对于以上水滴的例子，若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
αB
4.2.7
首 页 刚看的页 上一页 下一页 结 束
dU TdS pdV μB (α)dnB (α) 4.2.8
αB
dH TdS Vdp μB (α)dnB (α) 4.2.9
αB
dA SdT pdV μB (α)dnB (α) 4.2.10
αB
当体系作表面功时，G 还是面积A的函数
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体指的是 具有很大比表面的分散体系。对胶体和界面现象 的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。从历 史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现 今界面化学已独立成一门科学，有关“界面现象” 或“胶体与界面现象”的专著在国内外已有多种 版本。本课程主要介绍与界面现象有关的物理化 学原理及应用。它包括各种相界面和表面活性剂 的相关特性，界面上的各种物理化学作用，实验 的和理论的研究方法及其重要应用。对于准备考 研的同学，还应将其作为物理化学课程的一部分。
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面 科学领域做出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分 子膜的研究尤为突出。他于1932年获诺贝尔奖，被 誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研 究是从范德华开始的。1893年，范德华认识到在界 面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
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物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比：
as
As m
10.0.1 单位：m2·kg-1
对于以上水滴的例子，若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
αB
4.2.7
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dU TdS pdV μB (α)dnB (α) 4.2.8
αB
dH TdS Vdp μB (α)dnB (α) 4.2.9
αB
dA SdT pdV μB (α)dnB (α) 4.2.10
αB
当体系作表面功时，G 还是面积A的函数
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体指的是 具有很大比表面的分散体系。对胶体和界面现象 的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。从历 史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现 今界面化学已独立成一门科学，有关“界面现象” 或“胶体与界面现象”的专著在国内外已有多种 版本。本课程主要介绍与界面现象有关的物理化 学原理及应用。它包括各种相界面和表面活性剂 的相关特性，界面上的各种物理化学作用，实验 的和理论的研究方法及其重要应用。对于准备考 研的同学，还应将其作为物理化学课程的一部分。
《物理化学教学课件》第十章界面现象
界面现象的基本原理
表面张力
表面张力是物质表面分子或离子间的吸引力，使得物质表 面尽可能收缩。表面张力的大小与物质种类和温度有关。
润湿
润湿是指液体在固体表面铺展或被固体表面吸附的现象。 润湿与固体的表面能、液体的表面张力以及固体与液体之 间的相互作用力有关。
吸附
吸附是指物质在界面上的富集现象。吸附可以分为物理吸 附和化学吸附，物理吸附主要与物质在界面上的范德华力 有关，化学吸附则涉及到化学键的形成。
润湿是指液体在固体表面铺展并覆盖住表面的现象，而不润湿则是指液体不能在固体表面 铺展的现象。
润湿与不润湿产生的原因
润湿与不润湿现象的产生与液体和固体表面的分子间相互作用有关，当液体分子与固体表 面分子间的相互作用力大于液体分子间的内聚力时，就会产生润湿现象；反之则产生不润 湿现象。
润湿与不润湿的应用
能源
能源的储存与转化过程中涉及大量界面现象，如电池、燃料电池等，深入研究 界面现象有助于提高能源利用效率和降低环境污染。
环保
污水处理、大气污染控制等领域涉及大量界面现象，通过优化界面现象可实现 更高效的环保技术。
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毛细现象
毛细现象定义
毛细现象是指由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中上 升或下降的现象。
毛细现象产生的原因
由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中产生向上的附加压 力，从而使液体在细管中上升。
毛细现象的应用
毛细现象在自然界和日常生活中广泛存在，如植物的吸水、毛细血 管等。
润湿与不润湿
润湿与不润湿定义
04
界面现象的实验研究方法
表面张力测量方法
表面张力是液体表面所受到的垂 直于表面方向的力与表面每单位
10 界面现象.ppt
β相 体相
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并 使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
恒温恒压下增加皂膜面积dA时，力F需对体系所作的 最小功（可逆非体积功）：
wr Fdx2ldx dAs dG
wr/dAs G/AsT,p
G As
T , p,N
dw
' r
dA
F 2l
定义表面吉布斯函数： G(表面) = γA
皂膜在恒T、p下收缩时，即T、p、N恒定时，
dT G ,pdsA A sd
但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物 质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物 质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界 面层会显示出一些独特的性质。
界面特征
两相间的界面并非几何平面，而是具有 一定厚度的界面层－－界面相
体相 α相
界面 相
界面特征：几个分子 厚、结构和性质与两 侧体相均不同
2.气-固界面
表面和界面(surface and interface)
3.液-液界面
表面和界面(surface and interface)
4.液-固界面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面和界面(surface and interface)
5.固-固界面
界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。
体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称 的，各个方向的力彼此抵销；
bipt物化第十章ppt
吸附类型-按吸附时作用力的本质来划分，有物理吸附和化学吸附
吸附力 吸附层 吸附热
吸附选择性 吸附可逆性 吸附速率
物理吸附
化学吸附
范德华力
化学键力(多为共价键)
单层或多层
单层
近似等于气体凝结热，较小， 近似等于化学反应热，较大，
ΔH＜0
ΔH＜0
无选择性(吸附量可不同) 有选择性
可逆
不可逆
快，易达平衡
慢，不易达平衡
动态平衡时：v吸= v脱
(k吸/k脱) ·p
bp
∴ θ= 1+(k吸/k脱) ·p = 1+ b p b：吸附平衡常数，越大,吸附能力越强
——Langmuir（兰格缪尔）吸附等温式
又∵θ=Va/Vam， Vam：饱和吸附量
Va
Vma
bp 1 bp
11 1 V a Vma Vmab
1 p
∴以1/Va对1/p作图，由截距和斜率就可求出Vam和b
F=2r1 cos, cos = r1/ r
p 2 --拉普拉斯方程
r
附加压力方向总是指向球的球心。
说明： ①该形式的Laplace公式适用于球形液面。 ②曲面内（凹）的压力大于曲面外（凸）的压力，Δp＞0。 ③r越小，Δp越大。对平液面：r →∞,Δp→0 ④Δp永远指向球心。 不规则液滴自发变为球形：
2. γ 的热力学意义
对一般多组分体系： G f (T、p、nB、nC、nD ) 当体系作表面功时，G还是面积A的函数
dG SdT Vdp dAs BdnB
B
同理,
dH TdS Vdp dAs BdnB
B
dU TdS pdV dAs BdnB
B
《界面现象》课件
界面现象在其他领域的应用
界面现象在其他领域也具有广泛的应 用，如能源、材料和电子等。在能源 领域中，利用界面现象可以提高燃料 的燃烧效率和减少污染物排放。
VS
在材料领域中，利用界面现象可以制 备功能材料和复合材料，提高材料的 性能和功能。在电子领域中，利用界 面现象可以制备电子器件和集成电路 ，实现电子设备的微型化和高效化。
分子模拟方法
总结词
利用计算机模拟分子间的相互作用和运动， 预测界面现象。
详细描述
分子模拟方法是利用计算机模拟分子间的相 互作用和运动，从而预测界面现象的一种方 法。这种方法可以对分子间的相互作用进行 详细的模拟，从而深入理解界面现象的微观 机制。分子模拟方法需要具备较高的计算机 编程和数值计算能力，并且需要选择合适的 模拟算法和力场参数。
表面能
表面能是表面分子所具有的能量 ，它反映了表面分子间的相互吸
引力。
表面能的大小决定了物质表面的 稳定性，如液体的蒸发速度、晶
体表面的生长速度等。
表面能的应用包括表面改性、涂 层技术、纳米材料制备等领域。
表面活性剂
表面活性剂是一种能够显著降低 表面张力或界面张力的物质。
表面活性剂分子通常具有亲水基 团和疏水基团，能够在界面上形
计算机仿真方法
总结词
通过模拟系统整体行为，预测界面现象。
详细描述
计算机仿真方法是利用计算机模拟系统的整体行为，从而预测界面现象的一种方法。这 种方法可以对系统整体行为进行模拟，从而提供对界面现象的整体认识。计算机仿真方 法需要建立合理的仿真模型，选择合适的仿真算法和参数，并对仿真结果进行科学分析
。
交叉学科
此外，界面现象还与生物学、医学、环境科学等交叉学科密切相关。通 过跨学科的研究，可以拓展界面现象的应用领域，推动相关领域的发展 。
界面现象与双电层结构资料课件
离子吸附与排斥作用
01
实验研究力，研究双电层结构的变化。
界面张力法
通过测量电导率随电解质浓度的变化，分析双电层结构对电导率的影响。
电导法
利用光学显微镜观察界面现象，了解双电层结构对表面形貌的影响。
光学显微镜观察法
通过模拟分子在双电层结构中的运动，分析双电层结构对分子运动的影响。
分子动力学模拟
有限元分析
蒙特卡洛模拟
利用有限元方法计算双电层结构中的电势分布和电荷密度。
通过模拟粒子在双电层结构中的分布，分析双电层结构对粒子分布的影响。
03
02
01
比较实验与模拟结果的一致性
通过对比实验和模拟的结果，分析双电层结构的实际表现与理论预测的符合程度。
分析误差来源
找出实验和模拟中可能存在的误差来源，如测量误差、模型简化等。
最后，本研究主要关注了单一物质或简单混合物在界面上的行为，对于复杂体系的研究还有待加强。在实际环境中，界面上的物质种类繁多且相互作用复杂，因此未来研究可以拓展到更广泛的领域，以揭示更多界面现象与双电层结构的相互作用机制。
为了进一步深化对界面现象与双电层结构相互作用机制的理解，未来研究可以从以下几个方面展开
VS
界面现象和双电层结构之间的相互作用可以通过离子吸附和排斥作用来实现。当表面电荷与离子之间存在相互作用时，离子可能会被吸附到表面或被排斥离开表面，从而影响双电层结构的形成和稳定性。
电荷转移与电子转移
在界面现象和双电层结构之间的相互作用中，电荷转移和电子转移也是重要的机制之一。当表面电荷与离子之间发生相互作用时，可能会发生电荷或电子的转移，从而改变表面的电荷性质和双电层结构的状态。
界面现象涉及到物质在表面或界面上的吸附、反应、传递和相变等过程，对物质的性质和行为产生重要影响。
01
实验研究力，研究双电层结构的变化。
界面张力法
通过测量电导率随电解质浓度的变化，分析双电层结构对电导率的影响。
电导法
利用光学显微镜观察界面现象，了解双电层结构对表面形貌的影响。
光学显微镜观察法
通过模拟分子在双电层结构中的运动，分析双电层结构对分子运动的影响。
分子动力学模拟
有限元分析
蒙特卡洛模拟
利用有限元方法计算双电层结构中的电势分布和电荷密度。
通过模拟粒子在双电层结构中的分布，分析双电层结构对粒子分布的影响。
03
02
01
比较实验与模拟结果的一致性
通过对比实验和模拟的结果，分析双电层结构的实际表现与理论预测的符合程度。
分析误差来源
找出实验和模拟中可能存在的误差来源，如测量误差、模型简化等。
最后，本研究主要关注了单一物质或简单混合物在界面上的行为，对于复杂体系的研究还有待加强。在实际环境中，界面上的物质种类繁多且相互作用复杂，因此未来研究可以拓展到更广泛的领域，以揭示更多界面现象与双电层结构的相互作用机制。
为了进一步深化对界面现象与双电层结构相互作用机制的理解，未来研究可以从以下几个方面展开
VS
界面现象和双电层结构之间的相互作用可以通过离子吸附和排斥作用来实现。当表面电荷与离子之间存在相互作用时，离子可能会被吸附到表面或被排斥离开表面，从而影响双电层结构的形成和稳定性。
电荷转移与电子转移
在界面现象和双电层结构之间的相互作用中，电荷转移和电子转移也是重要的机制之一。当表面电荷与离子之间发生相互作用时，可能会发生电荷或电子的转移，从而改变表面的电荷性质和双电层结构的状态。
界面现象涉及到物质在表面或界面上的吸附、反应、传递和相变等过程，对物质的性质和行为产生重要影响。
界面现象-物理化学-课件-09
－表面张力，沿着液体表面,垂直作用于单位长度 线段上的紧缩力，单位N ·m-1
7
(a)
(b) 表面张力存在
8
另一方面，当用外力F，使金属丝非常缓慢地向下移动 dx ，皂膜面积增大dAs，则表面张力作可逆表面功：
δ' Wr' Fdx 2 l dx dAs
δWr' dAs
9
G δWr' F dAs 2l As面积的表 面吉布斯函数三者的数值 、量纲等同，但它们有不 同的物理意义，是从不同角度说明同一问题。
2. 热力学公式
对一般多组分体系，未考虑相界面面积时：
G f (T, p,nB , nC , nD )
11
dG SdT Vdp dAs μBdnB
B
讨论1
在T,P,n一定,则dG=dAs
设在等温等压下内部分子移到表面，使系统表面积自一可 忽略的面积增加到As，表面吉布斯函数自G0s增加到Gs
将上式积分：
s
Gs
s G0
dG
AS
0
dAS
G AS
dG dG s d ( AS ) dAS AS d
pe h r r
21
例1〕将正丁醇（摩尔质量 M＝0.074kg· -1）蒸气 mol 聚冷至 273K，发现其过饱和度约达到4时方能自行 凝结为液滴，若 273K时正丁醇的表面张力 σ＝ 0.0261N· -1，密度 ρ＝1×103kg· -3 ，试计算 m m （a）在此过饱和度下所凝结成液滴的半径 r ； （b）每一液滴中所含正丁醇的分子数。 解: （a）过饱和度即为 Pr P ，根据开尔文公式
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A. 吸附为单分子层 C. 吸附为动态平衡
B. 吸附为多分子层 D. 吸附剂表面均匀
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5
G
1 比表面Gibbs函数的定义式为 _________A___T_,_p_,N_______.
2 引起各种过饱和现象(例如蒸气的过饱和, 液体的过冷或过热, 溶液的过饱和等)的原因是 _____生__成__的__新__相__是__高__度__分__散__的__, _表 _面__积__大__,_表__面__G__ib_b_s_函__数__大___ .
9 实践表明, 水磨米粉比干磨米粉细得多或省劲得多, 这是因
为 __湿__磨__产__生__的__新__表__面__是__粉__|水__界__面__,_干__磨__形__成__的__是__粉__|空__气__界_ 面,
5 在有机物溶液的分馏或蒸馏实验中, 常要往液体里加一些沸 石, 其目的是: _使__微__小__气__泡__易__于__生__成__, _降__低__液__体__过__热__程__度__. __.
6 有两块玻璃板和两块石腊板当中均夹有水, 欲将两种板分开, _____玻_板璃会更费劲, 这是因为 ____水__能__润__湿__玻__璃__, _分__开__玻__璃__板时 _新__产__生__大__面__积__的__水__-_空__气__界__面__, _因__为__水__的__比__表__面__G_i_b_b_s_函__数__较__大__, _所__以__外__界__须__提__供__较__大__的__功__;_而__分__开__石__腊__板__时__水__因__不__能__润__湿__石__腊__ _而__自__动__缩__成__球__滴__,_新__产__生__的__水__的__表__面__小___ .
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
8 气固相反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已达平衡. 在其它 条件不变情况下, 把CaCO3(s)的颗粒变得极小, 则平衡__B_.
A. 向左移动
B. 向右移动
C. 不移动
9 如图在毛细管中装入润湿性液体, 当在毛细管左端加热时, 则管内液体将 __B___.
A. 向左移动 C. 不发生移动
B. 向右移动 D. 来回移动
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加热
p2 T,
r
3
10 天空中有大小不等的小水滴, 在运动中, 这些水滴的变化趋 势是__B___ .
A. 大水滴分散成小水滴, 半径趋于相等 B. 大水滴变大, 小水滴缩小至消失 C. 大小水滴的变化没有规律 D. 不会有什么变化
11 摩尔浓度相同的下列各物质的稀水溶液中, 含___A_的溶液 表面张力最大, 而___B__是其中较好的表面活性剂.
sl
Bl .s新生微晶的蒸气压低 D. 相变热散失速度恒较快
6 为测定催化剂比表面, 常用低温N2吸附法, 此条件下N2在催 化剂表面上是__A____.
A. 物理吸附 C. 发生毛细凝结
B. 单分子层吸附 D. 铺满单分子层的饱和吸附
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2
7 表面活性物质最重要的一个特征是____C___ . A. 表面张力大 B. 分子量很大, 易被吸附 C. 吉布斯吸附量为大的正值 D. 吉布斯吸附量为大的负值
A. 硫酸 B. 硬脂酸 C.甲酸 D. 苯甲酸
12 适宜于作油水型(O/W)乳化剂的HLB值的范围是___D_ ; 适 宜作水油型(W/O)乳化剂的HLB值的范围是___A___ .
A. 2~6 B. 8~10 C. 6~12 D. 12~18
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4
13 微小晶体与普通毛施细加管的插最入大液压体力中为, 从_p毛_m_a细_x _管__p上_0_(大端__气吹__气_压_,_）由__下__g端_h_缓__2慢_r.
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6
4 已知某溶质溶于水后, 溶液表面张力 与浓度c的关系为 = 0－aln(1 + bc), 其中0为纯水表面张力, a,b为常数, 则此溶 液中溶质的表面超量与浓度c的关系为 __Γ___R__T_(a_1b_c_b_c_)_____ .
第十章、界面现象
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么 性质? __B____
A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 __A__.
A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 3 表面张力与下述哪些因素无关? __B__
D. 不一定
A. 物质本身性质 B. 物质总表面积 C. 温度 D. 压力 E. 与此物质相接触的其它物质
A. 微小晶体的蒸气压较大 B. 微小晶体的熔点较低 C. 微小晶体的溶解度较大 D. 微小晶体的溶解度较小
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气 体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
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7
7 图示一带活塞的玻璃管两端分别
有一大一小的肥皂泡. 现将活塞打开,
若肥皂泡不会马上破裂, 将会出现 ___大_泡_变__大_,_小__泡_变__小___的现象, 这是因为 _小_泡_曲__率_半__径_较__小_,_泡_内__气_体__受_到__较_大__的_附__加_压___
力而向大泡迁移
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1
4 润湿角 < 90 的条件是 __D__ .
A. s > sl－ l C. sl > s + l cos
B. sl > s + l D. s > sl
g
5 纯液体实际凝固温度比正常 凝< 9固0点低, 其原因是 ___A___.
A. C.
新生微晶的化学 s势高 冷却速度不能无限慢