界面化学第二章

合集下载

2.第二章液体界面性质

2、疏液壁毛细现象
如图1-6(b)所示，毛细管内液面呈现凸面，液面与管壁接触角
θ= 180º，∵P液>P气，∴管内液柱下降了一个高度h，附加压力ΔP与h的
关系为：
式整理后得：（1-26）式中：A —毛细管常数。
3 、不亲不疏管壁毛细现象 3 、不亲不疏管壁毛细现象
如图1-7 所示，毛细管内液面呈现凹面，液面与管壁接触角为θ （0º<θ<180º），如果这时液面仍是圆球面的一部分，而且液面曲率半径 R1=R2=R ∵cosθ= r / R ∴附加压力 : ΔP=2σ/R= 2σcosθ/ r (1-27) 毛细管内上升的高度或下降的高度可由下式求得：
(1-28) 实际上，毛细管内的液面不可能是球面的一部分，而是以毛细管中心轴为旋转轴的旋转曲面，所以用上式计算时，没有考虑弯曲面与球面的偏差。

经数学推导，毛细管内液柱的重量W可由下式求出： W= 2πr σcosθ 上式表明：毛细管内液柱的重量是由表面张力的垂直分力σcosθ和毛细管周
长2πr 的乘积的合力所支持。
③ 热力学关系式：（dH/dA)T,P =γ –T (dγ/dT)A,P 式中：(dH/dA)T,P - 恒温恒压条件下，改变单位表面积时，体系的焓的变化量。（dγ/dT )A,P -恒压恒定表面积条件下，表面张力的温度系数。常见液体的温度对表面张力的影响（表1.2）
三、温度影响
γVm2/3 =k ( tc –t )
由于体系增加的表面积 = 2l • h ∴体系增加的自由能 G = 2 l • hσ，在可逆条件下既有： W = G
2 l • hσ =F • h
∴ σ = F/ 2 • l
为表面面能又是作用在单位长度上液体表面的收缩力，这种力称

第二章(表面化学和胶体化学)PPT课件

可见光波长：
400 ～ 700 nm
在真溶液中，溶质颗粒太小（<10-9 m）,
光的散射极弱，看不到丁达尔效应。阳光从狭
缝射进室内形成光柱也是丁达尔效应。
（2）动力学性质（布朗运动）
在超显微镜下观察胶体溶液，可以看到胶体
粒子的发光点在介质中间不停地作不规则的运
动，称布朗运动。
-
24
布朗运动产生的原因：分散质粒子本身处于不断的热运动中。分散剂分子对分散质粒子的不断撞击。
① 离子选择性吸附 ② 离子交换吸附：
吸附和解吸的关系：动态平衡
-
17
制备As2S3溶胶
2H3AsO3 + 3H2S = As2S3 + 6H2O
H2S发生电离：H 2 S
H ++H S -
As2S3 选择吸附HS- 而带负电荷。
-
18
如：去离子水的制备（阴、阳离子交换树脂）
2 R -S O 3 H +C a 2 + (R -S O 3 )2 C a +2 H + 2 R -N (C H 3)3 O H + S O 4 2 - [R -N (C H 3)3 ]2S O 4 + 2 O H -
9
一克水分散成半径 1 × 10-9 m的小水滴，需要做功220J，增加的能量可将这一克水的温度升高50℃。
同一体系，其分散度越大，其表面能越大。
-
10
表面能
W•S
σ: 恒温恒压下增加单位表面
积所引起的系统能量增量
表面张力
σ: 与表面相切，垂直作用
于单位长度边界线上的力。
-
11
润湿和润湿角

第二章液体界面性质(2)

2、浸湿：、 2、浸湿：、浸湿
指气- 固界面转变成液- 固界面的过程。见图1- 。指气固界面转变成液固界面的过程。见图 22。在恒温恒压下，设沾湿面积为一个单位面积，沾湿过程中体系的自恒温恒压下，设沾湿面积为一个单位面积，由能的降低或对外所做的功可用下式表示：由能的降低或对外所做的功可用下式表示： ∆G =σl-s–σg-s 同样浸湿功： –Wi = –∆G =σg-s -σl-s (1-69) 它是液体取代固体表面气体能力的量度。它是液体取代固体表面气体能力的量度。液体浸湿固体过程可自发进行。当 –Wi ≥ 0 液体浸湿固体过程可自发进行。在润湿过程中，浸湿功又称为粘附力(A), 在润湿过程中，浸湿功又称为粘附力粘附力即：–Wi = A =σg-s -σl-s （1-70）） A值表示液体在固体表面上的粘附能力。值表示液体在固体表面上的粘附能力。值表示液体在固体表面上的粘附能力 (1-68)
二、接触角与界面张力的关系—润湿方程接触角与界面张力的关系润湿方程
液滴在固体表面上的气\液固三相交汇点处的张力平衡如图固三相交汇点处的张力平衡如图1-24所示。所示。液滴在固体表面上的气液\固三相交汇点处的张力平衡如图所示是接触角定义固三相交汇点上液体表面张力和液交汇点上液体表面张力和液-固表图中 θ是接触角定义：指气、液、固三相交汇点上液体表面张力和液固表是接触角定义：指气、面张力之间的夹角。面张力之间的夹角。根据界面张力的概念，在平衡时，三个界面张力在交汇点处的矢量代数和根据界面张力的概念，在平衡时，等于零。等于零。即： 1-73式称为润湿方程，或杨氏方程。式称为润湿方程，杨氏方程。润湿方程式代入1-66式、1-70式和式和1-72式可得：式可得：将1-73式代入式代入式式和式可得粘附功：粘附功：浸湿功：浸湿功：铺展系数：铺展系数：（1-74a））（1-75a）） (1-76a) （1-73））

胶体与界面化学研究及其应用

胶体与界面化学研究及其应用第一章胶体与界面化学的基本概念胶体是一种特殊的物质形态，是指颗粒直径在1nm-1μm之间的非晶态或部分结晶态物质。

其产生和存在于两相界面上，包括固、液、气和液、液、气等多种系统。

界面化学是研究界面现象和过程的一门学科。

它涉及到固液、液液、气液、气固、固固等各种不同相邻的界面。

胶体与界面化学研究的目的在于深入探究胶体与界面现象与过程，以及在不同领域中的应用。

第二章胶体与界面化学的研究方法胶体与界面化学研究的方法主要包括理论计算、实验表征及应用研究三个方面。

理论计算：该方法通过数学建模，模拟不同物质在界面现象过程中的动态过程，并通过理论计算得出不同物质在不同环境下的相关参数；比如浓度，分子量等。

实验表征：该方法主要采用物理化学方法，探索材料的物理化学性质，并进行表征，包括粒径、分子量、表面性质、热力学性质及电化学特性等。

应用研究：该方法将理论模型和实验分析结合起来，研究不同胶体和界面现象的应用性能，如制备高效催化剂、改善溶剂的分离性能、提高涂层的耐腐蚀性能和实现生物相容性等。

第三章胶体与界面化学的应用举例汽车涂料：道路环境中酸雾和紫外线较强，需要涂料有良好的耐腐蚀性能和耐候性能。

胶体与界面化学的研究通过合成自组装的高分子微球涂层材料，提高了涂层的耐腐蚀性能和抗紫外线能力，延长了涂层的使用寿命。

化妆品：胶体在化妆品制造中扮演着重要的角色。

聚集态混悬液体系（如奶液、药浆等）需要胶体高效稳定剂来增加产品的保质期和稳定性。

生物医学：胶体与界面化学在生物医学领域的应用十分广泛。

例如，通过表面修饰的胶体颗粒制备功能性纳米材料，实现更高效的生物分子诊断与治疗；通过自组装胶体模板方法，制备不同形状和大小的胶体粒子，探究其在生物医学中的应用潜力。

能源：胶体和界面化学在生产和使用清洁能源的过程中也具有重要的应用。

例如，通过制备多孔性高分子材料，实现高效的催化能源转换，探索清洁能源的可行性。

第四章结论胶体与界面化学是一门重要的跨学科研究领域，其广泛的应用为我们带来了许多好处。

第二章液液界面-课件

第二章液－液界面2.1 表面活性剂溶液2.1.1 表面活性剂的结构和分类2.1.2 表面活性剂溶液的物理化学特性2.1.3 Gibbs吸附公式对各种表面活性剂溶液的应用2.2 表面活性剂在液－液界面上的行为2.2.1 表面活性剂溶液在表面上的吸附2.2.2 表面活性剂胶团化2.2.3 表面活性剂有序聚集体溶液2.3 液液界面张力理论2.3.1 液液界面张力理论2.3.2 乳状液、微乳液2.1 表面活性剂溶液2.1.1 表面活性剂的结构和分类1）表面活性剂（surfactant surfactant）：①在很低浓度（1%以下）可以显著降低溶剂的表（界）面张力，改变体系的界面组成与结构。

②在一定浓度以上时，可形成分子有序组合体。

2）表面活性剂的结构特征A：两亲分子：整个分子可以分为性质不同的两部分，一是不易与水分子接近的原子团（如CH链），即非极性部分，称为憎水基或亲油基。

另一部分是容易与水接近的原子团，即极性部分，称为亲水基或憎油基。

B：只有分子中疏水基足够大的两亲分子才显示SAa特性一般来说碳链长度要≥8CC: 如果疏水基过长，则溶解度过小，变为不溶于水的物质，亦非SAa，一般直链SAa在8—20碳原子左右D: 近年来，随L-B膜技术的发展，两亲分子不溶物也受到重视3）表面活性剂的分类亲水部分+亲油部分亲油部分饱和CH链：如饱和脂肪酸系列月桂、豆蔻、硬脂不饱和CH链：如油酸系列衍生物阴离子型表面活性剂亲水部分非离子型+离子型（阴离子、阳离子、两性离子）阳离子型表面活性剂两性离子型表面活性剂非离子型表面活性剂混合型表面活性剂阴离子型表面活性剂指具有阴离子亲水性基团的表面活性剂。

阴离子表面活性剂按亲水基结构主要可分为：（1）磺酸盐类–SO3Na烷基磺酸盐烯基磺酸盐烷基苯磺酸盐等（2）硫酸酯盐–OSO3Na脂肪醇硫酸盐（3）羧酸盐–COONa（4）磷酸酯盐阳离子型表面活性剂溶于水时亲水基呈现正电荷（1）高级脂肪胺伯胺、仲胺、叔胺型（2）季铵盐类烷基三甲基铵盐、双烷基二甲基铵盐、卞铵型其中季铵盐占有重要的地位。

界面化学_2新概要

界面类型固 -气固 -液液 -气液 -液
现象或应用吸附、催化、污染、气-液色谱洗涤、净化、黏合、润滑涂层、润湿、泡沫乳液、净洗、三次采油
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2018/11/10
1.2 弯曲液体表面的现象

弯曲液面下的附加压力
Young-Laplace公式毛细现象 Klvin公式
上一内容下一内容回主目录
返回
2018/11/10
1.3表（界）面张力的测定方法静态法—使液体的表（界）面与液体体相成平衡状态。毛细升高法、滴外形法等。半静态法—测定过程中表（界）面周期性地形成和更新。气泡最大压力法、滴体积法、滴重法等。动态法—测定中液体表（界）面周期性伸缩变化与表（界）面形成的时间有关，从而求出不同时间的表（界）面张力。震荡射流法。
对凸面，R'取正值，R'越小，液滴的蒸汽压越高，或小颗粒的溶解度越大。
对凹面，R'取负值，R'越小，小蒸汽泡中的蒸汽压越低。
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2018/11/10
弯曲液面上的饱和蒸汽压——开尔文公式
20℃时水滴半径与水的蒸汽压的关系
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2018/11/10
界面与胶体化学
Colloid and Interface Chemistry
科学也需要创造，需要幻想，有幻想才能打破传统的束缚，才能发展科学。
-------郭沫若《科学的春天》
上一内容
下一内容
回主目录
返回
2018/11/10
界面与胶体化学

材料表界面第二章液体表面

• 由热力学第二定律，dQR=Tdห้องสมุดไป่ตู้，得：
dU TdS PdV σdA (2 6)
2.2 表面张力的热力学定义
• 根据焓：H=U+pV, 自由能：F=U-TS 自由焓：G≡H-TS 微分得： dH=dU+PdV+VdP dF=dU-TdS-SdT dG＝dH-TdS-SdT
导出表界面张力的热力学方程：
W
4
r12
(
r1 r2
1)
4.85101 Jm2 4 3.1416 (103 m)2 (105 1)
6.09101 J
2.2 表面张力的热力学定义
• 热力学第一定律告诉我们可逆条件下生成单位表面时内能的变化:
dU=dQR dWR (2 5)
• 系统功包括膨胀功和表面功:
dWR pdV σdA
2.1表面张力和表面自由能
表面张力示意：
如果在金属线框中间系一线圈，一 (a)
起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。
由于以线圈为边界的两边表面张
力大小相等方向相反，所以线圈成任
意形状可在液膜上移动，见(a)图。
•表面张力的作用
(b)
如果刺破线圈中央的液膜，线圈
内侧张力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张力的存在。
理想表面
清洁表面
吸附表面
清洁表面:指不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附、催化反应或杂质扩散等物理化学效应的表面。表面上会发生与体内结构和成分不同的变化。
结构变化
驰豫
指表面层之间以及表面和体内原子层之间的垂直间距ds 和体内原子层间距d0相比有所膨胀和压缩的现象。可能涉及几个原子层。

界面化学基础习题参考答案

在cmc附近表面活性剂溶液的一些物理性质如表面张力比电导摩尔电导渗透压以及浊度等都会发生突变如表面张力渗透压随浓度增大时几乎不再增加而摩尔电导则出现剧烈降低但电导率仍然随浓度增大而增大出现这些看似反常的现象主要是由于当浓度达cmc后表面吸附达饱和这时若继续加入表面活性剂则在溶液本体中将会形成胶束
界面化学基础习题参考答案第一章 1．一个小水滴的体积 V
2 其特点是一级微商和二级微商 2 皆为负值且服从特劳贝规则。第三类曲线的特点是：溶液表 c c
面张力在低浓度时急剧下降，很快达最低点，随后溶液表面张力随浓度变化趋于缓慢，逐渐趋于一个稳定值，这类曲线对特劳贝规则适用，其另一特点是，降低溶液表面张力的有效值和效率（cmc）都较高（cmc 小）。 2．加入溶质后使溶液表面张力降低的性质叫表面活性，用解答）。
1 dr ，当加入表面活性物质后， , 0 为正吸附，反之，则为负吸附。 RT d ln c
d RTd ln a Ad
RT ln a
A
1 1 dr 代入得 RT d ln a
公式导出过程如下
dU TdS pdV dA i dni dU TdS pdV dA i dni SdT Vdp Ad ni di
1 mol 甲醇的体积为 32/0.8=40cm3 每个甲醇分子的半径为
40 3 3 8 r cm 2.5110 cm 23 4 6.02 10
1 cm3 的表面积 S=
1
3 1.2 108 cm2 1.2 104 m2 r
1
总表面积 S’=4.8×105m2 ΔG=4.8×105×22.05×10-3·J·m-2 =1.06×104J·m-2 9．不能。因为当水沿毛细管上升到管口时，曲率将发生变化，直到曲率半径增加到附加压力与毛细上升的静水压相等时，液面停止上升，可见，当水上升到弯管的最高点时，便停止变化。 10． p

胶体与界面化学课件第二章(2)

由于U、H、A、G、S、V均为广度量，因此
d U U U s Td S S S s pd V V V s id n n ns dA dU TdS pdV idn dU TdS pdV idn dU s TdS s pdV s idns dA
(
G A
)T
,
P
,
nB
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，这就是广义的表面自由能
表面自由能定义

(
G A
)
p,T
,nB
保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表
面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号或表示，单位为J·m-2。
B
dH TdS VdP dA BdnB
B
dF SdT PdV dA BdnB
B
dG SdT VdP dA BdnB
B
由此可得：

(
U A
) S ,V ,nB

(
H A
) S ,P,nB

(
F A
)T
,V
,nB

R1' R2' ,则 :
Ps

2
R'
(1)在毛细管内充满液体，管端有半径为R’ 的球状液滴与之平衡。外压为
p0 ，附加压力为 ps ,液滴所受总压为： p0 + ps （2）对活塞稍加压力，将毛细管内液体压出少许，使液滴体积增加dV，相应地其表面积增加dA。克服附加压力ps环境所作的功与可逆增加表面积的吉布斯自由能增加应该相等。

胶体界面化学(华东理工大学)-2

版
பைடு நூலகம்
权
所
有
最大泡压法
利用毛细管向被测液体鼓泡在气泡形成时经历一个半径由大变小再变大的过程按 ∆p = 2σ / r 当气泡为半球形半径最小时压差最大测量此最大压差结合毛细管半径 r 即可求得σ 2σ r 2σ ∆p = ∆ρgh ∆ρgh = r ∆ρghr 2σ σ= a2 = 2 ∆ ρg 上式只在 r/a<0.05 才适用校正按Laplace公式 ∆p =
戎
宗
明
即
2004 年 3 月 10 日修改
第
5
页
表面与胶体化学课程
Langmuir 膜天平
动态表面张力的实验测定方法
最大泡压法可以测定>10 毫秒的动表面张力必须借助闪光测速仪或有频率响应的微压传感器可测 10 ~ 100 泡/秒
∆p
t有效 t死
t间隔
有效时间 ∆pmax对应于半泡测速仪为出泡间隔时间两者应扣去死时间 Austin通过对气泡摄影得出死时间计算公式 t 死 ms = 31.9 − 0.0042S S-每分钟泡数注有效时间与表面寿命不同有效时间——在气液界面上吸附的时间表面寿命——在表面积不变的条件下由新鲜 t=0 老化至 t 的时间滴重法
实验中可采用变通的办法同内径的毛细管的高度则 ∆ρgr1r2 ∆h σ= 2( r1 − r2 )
即测量液体在不
理论上毛细管上升法也可测定液液界面张力若存在接触角的问题则不适用于界面张力的测定
此法是测定液体表面张力的一种绝对方法较早应用这种方法工作的是 Bashford 和 Adamas 这种方法所需仪器简单测定结果也较精确一般可达到千分之几而且实验条件可严格控制由于测定时是将毛细管内的弯月面当作球面的一部分最好接触角为零否则由于接触角的滞后作用难得到准确结果另外管内径须洁净但对毛细孔截面形状要求不严格碱性溶液对玻璃毛细管有一定的腐蚀性因此此法在实际应用中受到一定的限制

胶体与界面化学课件第二章

分类
根据物质状态和界面性质，胶体与界面化学可分为气-液界面化学、液-液界面化学、固-气界面化学和固-液界面化学等。
胶体与界面化学的应用领域
1 2
3
能源
胶体与界面化学在能源领域的应用包括燃料油脱硫、提高燃油燃烧效率、太阳能电池等。
环境
胶体与界面化学在环境保护领域的应用包括水处理、空气净化、土壤修复等。
界面吸附与润湿现象
界面吸附是指物质在界面上的吸附现象，这种吸附可以改变界面的性质，如表面张力、电学性质等。
润湿现象是指液体在固体表面铺展的现象，或者固体在液体中浸湿的现象。润湿现象与生产、生活密切相关，如防水材料的制备、金属的防锈等。
04
胶体与界面化学的应用
在石油工业中的应用
01
02
生物医学
胶体与界面化学在生物医学领域的应用包括药物传递、生物材料表面改性、细胞培养等。
胶体与界面化学的发展历程
19世纪
胶体与界面化学的起源，主要研究物质在气-液和固-液界面的性质。
20世纪
随着科技的发展，胶体与界面化学逐渐成为一门独立的学科，并广泛应用于各个领域。
21世纪
随着纳米科技和生物技术的快速发展，胶体与界面化学在能源、环境、生物医学等领域的应用越来越广泛。
通过吸附、催化等手段，降低空气中的污染物浓度，提高空气质量。
土壤修复
利用表面活性剂等物质，改善土壤性质，降低土壤污染程度。
在制药工业中的应用
药物制备
利用胶体与界面化学原理，制备高效、低毒、易吸收的药物剂型。
药物输送
通过微胶囊、脂质体等技术，提高药物的靶向性和生物利用度。
药物稳定性
通过控制药物表面的性质，提高药物的稳定性和保存期限。

界面化学北京化工大学第二章表面活性剂及其溶液行为

极性基位置的影响硫酸基在碳氢链中的位置越靠近中间者越大。碳氢链中其它取代基的影响在碳氢链中引入苯基、双键、极性基等均可使 cmc增大。碳氟链化合物与同碳原子数的一般表面活性剂相比，其cmc值一般低得多。亲水基团的影响离子型表面活性剂的cmc值远大于非离子表面活性剂。疏水基团相同时，离子表面活性剂的cmc大约为非离子表面活性剂的100倍。
胶态电解质溶液—十二烷基硫酸钠的性质
2.2 表面活性剂溶液的胶团化
2.2.1 cmc值（表面活性剂的重要性质之一）
表面活性剂在溶液中会从单体（单个离子或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团。溶液性质发生突变的浓度，称为临界胶束浓度（critical micelle concentration），此过程称为胶团化作用。
按表面活性剂在水和油中的溶解性可分为水溶性和油溶性表面活性剂；按分子量分类，可分为高分子表面活性剂（分子量大于104）、中分子量表面活性剂（分子量在103~104）、低分子量表面活性剂（分子量小于103）
还可以按表面活性剂的功能来分类，分为乳化剂、洗涤剂、起泡剂、润湿剂、分散剂、铺展剂、渗透剂、加溶剂等。
2.3 表面活性剂的亲水亲油性
2.3.1 亲水亲油平衡值(HLB值) 表面活性剂是由亲水基团和亲油基团所组成，其亲水性和亲油性的强弱是影响表面活性剂性能的主要因素。每一种表面活性剂都有一定的亲水基团具有亲水能力，并对亲油基团的亲油能力具有一定的平衡关系，这种关系称亲水亲油平衡值。(Hydrophile lyophile balance)即HLB值，是个相对值。
表面活性剂及其溶液行为
§1.表面活性剂 §2.嵌段共聚物 §3.表面活性剂与微乳液
§4.表面活性剂与囊泡

APC章固液界面高等物理化学

SiO2
pH=2
等电点
Al2O3
pH=9
等电点
2022/1/11
溶剂影响
溶剂/溶质作用强烈，溶解度上升，吸附量降低
溶剂/吸附剂作用强烈，竞争吸附，吸附量降低
例：苯甲酸－水－硅胶
溶度小
0.01M时吸附量小;
苯甲酸－CCl4－硅胶
溶度大
0.01M时吸附量大
2022/1/11
极性基数量
极性基数量：LinnerLinner研究碳自水溶液中吸附脂肪
粘附功
浸湿功
内聚功
铺展系数
接触角
2022/1/11
接触角(contact angle)
在气、液、固三相交界点，气-液与气-固界面张
力之间的夹角称为接触角，通常用q表示。
若接触角大于90°，说明液体不能润湿固体，如汞
在玻璃表面；
若接触角小于90°，液体能润湿固体，如水在洁净
的玻璃表面。
接触角的大小可以用实验测
“吸附量随碳链的增加而有规律的增加”。
• 例1：碳自水溶液中吸附脂肪酸
• 吸附质：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸
• 判断：吸附量顺序？
• 吸附量的顺序：甲酸＜乙酸＜丙酸＜丁酸
• 原因：非极性吸附剂总是易自极性溶剂中
吸附非极性组分。
2022/1/11
硅胶自四氯化碳中吸附脂肪醇
• 吸附质：
乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正辛醇
• 由于溶质的溶解度越小，表示溶质与溶剂的相互作用
力相对较弱。因此，被吸附的倾向越大，越容易被吸
附。
• 范例1：
脂肪酸的碳氢链越长，在水中的溶解度越小，被活性碳
吸附的越多；若在四氯化碳溶剂中，脂肪酸的碳氢链越长

第二章2 Laplace-Kelvin公式

Δρ Rg (h + R / 3) r= 2cos θ
毛细管上升法理论完整，方法简单，有足够的测量精度。应用此法时除了要有足够的恒温精度和有足够精度的测高仪外，还须注意选择内径均匀的毛细管。
2.3.5 表面张力的测定方法
2.最大气泡压力法用最大气泡法测量液体表面张力的装置如图所示：将毛细管垂直地插入液体中，其深度为h 。由上端通入气体，在毛细管下端呈小气泡放出，小气泡内的最大压力可由 U 型管压力计测出。
w = Δ ρ Vg
= 2 π rf
如果待测的液体不能湿润管尖材料，r取内径，反之取外径。
由实验测得的每滴液体重mg，由密度确定每滴液体体积，这样便可得到 R/v1/3。由表查出相应的f 值，正确的γ值为：《界面化学》p19表1－4 Δ ρ Vg Δ ρ Vg γ = = β 2 π rf ( V / r 3 ) r 此方法也可用于液-液(如油-水)界面张力的测定，即使一种液体在另一种液体中形成液滴，并按下式计算界面张力γ12：如：水和油的密度差。 γ 12 = ( ρ1 − ρ 2 ) gV / 2π rf
图2－10
2．3．3 毛细升高的精确解
事实上，凹月面不可能是一个绝对的球面，也即在凹月面上，每一点的曲率半径都不一定相等。其次，只有在凹月面的最低一点，毛细上升的高度才为h，在其它各点上，毛细上升的高度都应以y表示，y为凹月面上某一点离开平液面的距离。也即在凹月面的每一点上，曲率都应当与 ΔP=Δρgy相对应。对毛细上升问题的精确处理，就是要考虑对以上二个偏差的修正。
c c
表达为对比温度Tr的普遍化函数，适用于非氢键液体，误差通常小于5% ⑵液体混合物与气体间的界（表）面张力 ⑶液液界面张力
G σ = ∑ i niσ ( Asiσ + μiσ )

物理化学-界面化学2

13
(3) 过冷液体
C
P
O`
O
A`
A
tf′ tf
t
这种按照相平衡条件，应当凝固而未凝固的液体，称为过冷液体。
14
(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。
第二节弯曲液面的附加力及其后果
• 一、弯曲液面的附加压力方程 • 1、附加压力
PgγBiblioteka γPl• △P = P内- P外
△P
•
= Pl- Pg
• 对于液珠（凸液面）
第二节弯曲液面的附加压力及其后果
• 对于液体中气泡（凹液面）
• △P = P内- P外= Pg- Pl。
弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导：
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
15
第二节弯曲液面的附加压力及其后果
• （4）过饱和溶液：
• 例1：25℃时，101.325KPa下将直径为 1um的毛细管插入水中，问需要多大压力才能防止水面上升？（已知25℃时水的表面张力为71.97×10－3N·m-1）
第二节弯曲液面的附加压力及其后果
二、微小液滴的饱和蒸汽压－开尔文（kelven）公式
足够长的时间
原因：
p 小水滴
p 大水滴
饱和蒸气压p*反比于液滴的曲率半径
10
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