物化第九章

2.表达式：RTlnpr/p＝2γM/ρr ——凸液面
RTlnp/pr＝2γM/ρr ——凹液面
3. 说明：
(1)凸液面：pr＞p；r↓，pr↑； 凹液面：pr＜p；r↓，pr↓。
(2)此公式亦适用于固体表面(固体升华)的粗略计算。
RTlnpr/p＝2γM/ρr RTlnp/pr＝2γM/ρr
——凸液面 ——凹液面
9.1.2 界面张力
一、界面张力
1.定义：沿着界面，作用在单位长度上的紧缩力； 2. 单位：N·m－1 3. 方向：沿着界面指向其紧缩方向；
平液面γ平行于液面； 弯液面γ相切于液面。
二、 γ的影响因素
1.物质本性：分子间作用力的区别造成；
(1)液体表面：极性越大，物质表面张力越大；
熔融盐或金属的表面张力较大。
(3)Δp与弯液面γ呈正比;γ与温度及液体性质有关。
(4)空气中的小气泡：两个界面→Δp＝4γ/r。
★水平放置的毛细管中装有非润湿性液体，在左端 加热，管内液体会如何变化？
a.不移动；b.向右移动；√c.向左移动；d.来回移动；
二、弯曲纯液面的蒸汽压
1. 比较：平液面p＝f(T，物性) ——克—克方程； 小液滴p＝f(T，r，物性) ——开尔文公式；
与同量溶剂在本体中所含溶质的物 质的量之差；
(2) 单位：mol/m2；
(3) 说明：正吸附Γ＞0；负吸附Γ＜0。
2. 吉布斯等温吸附式
(1) 推导：略
(2) (3)
表达式： 说明：
Β
aB RT
aB
T
适用条件：理想稀溶液； 温度一定: dγ/dc＜0：c↑，γ↓；Γ＞0；正吸附。
dγ/dc＞0：c↑，γ↑；Γ＜0；负吸附。
(3)凸液面Δp＞0；凹液面Δp＜0。
4.拉普拉斯方程 Δp＝2γ/r 单 位：N·m－2
注 意：凸液面r＞0；凹液面r＜0
Δp＝2γ/r＞0 Δp＝2γ/r＜0 Δp＝4γ/r＞0
说 明：
(1)附加压力与弯液面的底面半径无关，液面上任何 一点的Δp相同。
(2)Δp与弯液面的曲率半径呈反比： r↑，Δp↓；r→∞(平液面)，Δp＝0。
温度一定，弯曲液面与水平液面饱和蒸气压的关系为：
√(a)p凸>p平>p凹 (b)p凸<p平<p凹 (c)p凸=p平=p凹
封闭在钟罩内的大小液滴的变化趋势是: (a)小的变大, 大的变小
(√b)小的变小, 大的变大
(c)大小液滴变为半径相等为止
(d)不发生变化
9.2.2 溶液表面
一、溶液表面的吸附现象
9.1 界面张力
9.1.1 界 面 分 析 9.1.2 界 面 张 力 9.1.3 热力学公式
9.1.1 界面分析
1.表面分子受力：合力指向液体内部，即受力不均衡；
2.受力结果：表面分子 向液体内部运动，即力 求减小液体表面的面积 至最小；
气相
3.举例说明：小液滴呈 液相 球形——同样体积下球 形的表面积最小。
dγ/dc=0：c↑，γ→；Γ=0；零吸附。
应 用：Γ、c、dγ/dc的相互计算。
纯水的表面张力为γ1, 某溶质的表面张力为γ2, 且 γ2>γ1, 形成溶液后,溶质的表面浓度为CS, 本体浓 度C0,则( )
(a)CS>C0 √(b)CS<C0 (c)CS=C0 (d)CS=0
溶液表面层对溶质发生吸附, 当CB(表面浓度)>CB,0(本 体浓度), 则( )。
9.1.3 热力学公式
1.公式演变：
简单系统→多组分系统→具有界面效应的多组分系统； 2. 公式形式：略 3. γ的表达式：
G U H A A T ,s p ,n B A S ,s V ,n B A S ,s p ,n B A T ,s V ,n B
气-液界面，气-固界面
二、性质特征
1.性质：※有一定厚度； ※界面相的结构和性质与两相本体不同.
2.界面现象：由于界面相的结构和性质与两相本
体不同所造成的特殊表现。
3.影响因素： ※物质的分散度； ※分散度用比表面积表征；
→→物系质量一定，分散度越大，aS越大, 界面现象越明显。
三、主要内容
产生原 因 几种典型界面
√(a)称为正吸附, 溶液表面张力降低
(b)称为正吸附, 溶液表面张力不变 (c)称为负吸附, 溶液表面张力增加 (d)称为负吸附, 溶液表面张力降低
1.溶液表面降低Gs的途径：通过对溶质的吸附降低γ。 2.吸附分类：
正吸附——溶液的表面浓度高于其本体浓度； 负吸附——溶液的表面浓度低于其本体浓度。
3. 相关概念：
表面惰性物质：可使溶液表面张力升高的物质；
表面活性物质：可使溶液表面张力降低的物质。
二、吸附量的计算
1. 表面过剩(Γ)——吸附量 (1)定义：单位表面积中所含溶质的物质的量
9.2.1 弯曲纯液面
一、附加压力
1.产生原因：液面张力的存在；
pg
pg
p合 pl= pg+ p合
→平液面：pl＝pg；
→弯液面：pl＝pg±p合
p合 p合
2.定义：弯曲液面内外的压力差；
3.说明
def
p p(l) p(g)
(1)弯液面分类：凹面——小气泡，凸面——小液滴；
(2)附加压力方向指向液体内部；
4.公Βιβλιοθήκη Baidu在界面现象中的应用：
(1)条件：恒温恒压及系统中相的组成不改变；
(2)计算：dG＝dGS＝γdAs→→GS＝γAs
→→GS＝∑γiAsi(绝对吉布斯函数值)
(3)说明：界面现象产生的最终原因是GS自发减小
←或降界面面积减至最小； ←或通过一定手段降低γ。
9.2 气-液界面
9.2.1 弯曲纯液面 9.2.2 溶液表面
Surface Chemistry
9.0 引言
基本概念 性质特征 主要内容
一、基本概念
1.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。
2.表面：是指液体或固体与其饱和蒸气之间的界面；
但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液 体或固体的表面。
3.常见的界面：液-液界面，液-固界面，固-固界面。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
(2)一般的: 固体的表面张力大于液体的表面张力。
2.温度的影响：源于温度对分子间作用力的影响；
(1)一般的：温度升高→分子间作用力减小
→表面分子受力趋于均衡→γ减小；
(2) T→TC：液体表面的γ→0。
→→同一种界面在一定温度下具有一定的γ值 。