界面现象-wfz-1
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界面的结构和性质与相邻两 侧的体相都不相同。
例：水滴分散成微小水滴
分为1018个
直径：1cm 表面积：3.1416 cm2
直径：10nm 表面积：314.16 m2
表面积是原来的106倍
界面相示意图
一些多孔物质如：硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。
8
二、界面现象普遍存在 (1)润湿现象。 (2)毛细现象。 (3)固体表面的吸附作用。 (4)微小液滴易于蒸发。 (5)微小晶体易于溶解。
/mNm-1
1670 1140 685
527 12010 1000 905 4500 1030
17
（2） 与接触相的性质有关。
➢两种互不混溶的液体形成液-液界面时，界面层分子所处力场取 决于两种液体。所以不同液-液对界面张力不同。
表10.1.3 20°C 某些液-液界面张力（两液体已相互达到饱和）
60
66.18 19.01 21.9 18.6 23.81 23.7
80
62.61
16.2 21.53 21.3
极限情况：T→Tc时，γ→0
100
58.85 15.7 19.39
19
（4）压力的影响。
a．表面分子受力不对称的程度 ↓
P↑
b．气体分子可被表面吸附，改变, ↓
↓
c．气体分子溶于液相
物理化学
第十章 界面现象
The Interface Phenomena
1
界面与界面相 常见的界面有：
气-液界面
气-固界面
液-液界面
液-固界面
固-固界面
自然界中物质的存在状态：
气
气—液界面
液
液—液界面
固—液界面 固
固—气界面
固—固界面
界面：所有两相的接触面
界面现象
7
界面并不是两相接触的几何 面，它有一定的厚度，一般约几 个分子厚，故有时又将界面称为 “界面相”。
F 2l
即： F / 2l
：表面张力：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。
12
表面张力的方向
L L
对于平液面,表面张力的方向总是与外力相反,与液面平行且垂 直作用于分界线上。
13
（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 rWrFdFxdx 2l2dlxdxddAAss
在界面现象这一章中，将应用物理化学的基本原理，对界面的 特殊性质及现象进行讨论和分析。
10
§10.1 界面张力
1. 液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数
的由来：
体相内部分子所受四周邻近相同分子 的作用力是对称的
液体内部分子所受的力可以彼此抵销 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。
界面
/mN m-1
界面
/mN m-1
水 – 正己烷
51.1
水 – 正辛烷
50.8
水 – 氯仿
32.8
水 – 四氯化碳
45
水 – 正辛醇
8.5
水 – 乙醚 水–苯 水 – 硝基苯 水–汞 苯–汞
10.7 35.0 25.66 375. 357.
wk.baidu.com18
（3） 温度的影响
气相中分子密度↑
T↑
液相中分子距离↑
16
➢固体分子间的相互作用力远远大于液体的,所以固体物质要比液 体物质具有更高的表面张力。
物质
Cu Ag Sn 苯 冰 氧化镁 氧化铝 云母 石英(1010晶面)
表10.1.2 一些固态物质的表面张力
气氛
Cu蒸气 真空 真空 真空
t /°C
1050 750 215
5.5 0. 25 1850 20 -196
➢液体表面的分子恒受到指向液体内部的拉力，使表面有自动收 缩到最小的趋势，显示出独特性质，如表面张力、表面吸附、毛 细现象、过饱和状态等。
➢扩张表面需要做功
11
（1） 液体的表面张力 实验：
l
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：
9
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。
物质的分散度可用比表面积as来表示，其定义为
as = As/m
单位为m2kg-1。
可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有独
特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。
如由超细微粒制备的催化剂由于具有很高的比表面因而催化活性 较普通催化剂高；此外，将药物磨成细粉以提高药效、将金属做 成超细微粒以降低熔点都说明了超细微粒具有独特的表面效应。
↓ （有例外）
（表10.1.4) 不同温度下液体的表面张力
液体
水 乙醇 甲醇
CCl4 丙酮 甲苯 苯
0
75.64 24.05 24.5 26.2 30.74 31.6
20
72.75 22.27 22.6 26.8 23.7 28.43 28.9
40
69.58 20.60 20.9 24.3 21.2 26.13 26.3
G
即：
A s
T , p
：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。
表面张力、表面功、表面吉布斯函数，三者物理意 义不同，但量值和量纲等同，单位均可化为： N·m-1
15
2. 表面张力及其影响因素：
（1）与物质的本性有关——分子间相互作用力越大， 越大。
例：气－液界面： (金属键) > (离子键) > (极性键) > (非极性键)
表10.1.1 某些液态物质的表面张力
物质
正己烷 正辛醇 乙醇 乙醚 H2O NaCl LiCl Na2SiO3(水玻璃) FeO Al2O3 Ag Cu Pt
t / °C
20 20 20 25 20 803 614 1000 1427 2080 1100 1083 1773.5
/ mN m-1
18.4 21.8 22.3 26.43 72.75 113.8 137.8 250 582 700 878.5 1300 1800
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
dAsdAs 2ld2xldx 为为增增大大的的液液体体表面面积积
即：
W r
dA s
：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）
14
（3）表面吉布斯函数：
恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变
W r dGT ,p dA s
例：水滴分散成微小水滴
分为1018个
直径：1cm 表面积：3.1416 cm2
直径：10nm 表面积：314.16 m2
表面积是原来的106倍
界面相示意图
一些多孔物质如：硅胶、活性炭等，也具有很大的比表面积。
8
二、界面现象普遍存在 (1)润湿现象。 (2)毛细现象。 (3)固体表面的吸附作用。 (4)微小液滴易于蒸发。 (5)微小晶体易于溶解。
/mNm-1
1670 1140 685
527 12010 1000 905 4500 1030
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（2） 与接触相的性质有关。
➢两种互不混溶的液体形成液-液界面时，界面层分子所处力场取 决于两种液体。所以不同液-液对界面张力不同。
表10.1.3 20°C 某些液-液界面张力（两液体已相互达到饱和）
60
66.18 19.01 21.9 18.6 23.81 23.7
80
62.61
16.2 21.53 21.3
极限情况：T→Tc时，γ→0
100
58.85 15.7 19.39
19
（4）压力的影响。
a．表面分子受力不对称的程度 ↓
P↑
b．气体分子可被表面吸附，改变, ↓
↓
c．气体分子溶于液相
物理化学
第十章 界面现象
The Interface Phenomena
1
界面与界面相 常见的界面有：
气-液界面
气-固界面
液-液界面
液-固界面
固-固界面
自然界中物质的存在状态：
气
气—液界面
液
液—液界面
固—液界面 固
固—气界面
固—固界面
界面：所有两相的接触面
界面现象
7
界面并不是两相接触的几何 面，它有一定的厚度，一般约几 个分子厚，故有时又将界面称为 “界面相”。
F 2l
即： F / 2l
：表面张力：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。
12
表面张力的方向
L L
对于平液面,表面张力的方向总是与外力相反,与液面平行且垂 直作用于分界线上。
13
（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 rWrFdFxdx 2l2dlxdxddAAss
在界面现象这一章中，将应用物理化学的基本原理，对界面的 特殊性质及现象进行讨论和分析。
10
§10.1 界面张力
1. 液体的表面张力，表面功及表面吉布斯函数
的由来：
体相内部分子所受四周邻近相同分子 的作用力是对称的
液体内部分子所受的力可以彼此抵销 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。
界面
/mN m-1
界面
/mN m-1
水 – 正己烷
51.1
水 – 正辛烷
50.8
水 – 氯仿
32.8
水 – 四氯化碳
45
水 – 正辛醇
8.5
水 – 乙醚 水–苯 水 – 硝基苯 水–汞 苯–汞
10.7 35.0 25.66 375. 357.
wk.baidu.com18
（3） 温度的影响
气相中分子密度↑
T↑
液相中分子距离↑
16
➢固体分子间的相互作用力远远大于液体的,所以固体物质要比液 体物质具有更高的表面张力。
物质
Cu Ag Sn 苯 冰 氧化镁 氧化铝 云母 石英(1010晶面)
表10.1.2 一些固态物质的表面张力
气氛
Cu蒸气 真空 真空 真空
t /°C
1050 750 215
5.5 0. 25 1850 20 -196
➢液体表面的分子恒受到指向液体内部的拉力，使表面有自动收 缩到最小的趋势，显示出独特性质，如表面张力、表面吸附、毛 细现象、过饱和状态等。
➢扩张表面需要做功
11
（1） 液体的表面张力 实验：
l
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：
9
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。
物质的分散度可用比表面积as来表示，其定义为
as = As/m
单位为m2kg-1。
可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积，因而具有独
特的表面效应，成为新材料和多相催化方面的研究热点。
如由超细微粒制备的催化剂由于具有很高的比表面因而催化活性 较普通催化剂高；此外，将药物磨成细粉以提高药效、将金属做 成超细微粒以降低熔点都说明了超细微粒具有独特的表面效应。
↓ （有例外）
（表10.1.4) 不同温度下液体的表面张力
液体
水 乙醇 甲醇
CCl4 丙酮 甲苯 苯
0
75.64 24.05 24.5 26.2 30.74 31.6
20
72.75 22.27 22.6 26.8 23.7 28.43 28.9
40
69.58 20.60 20.9 24.3 21.2 26.13 26.3
G
即：
A s
T , p
：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。
表面张力、表面功、表面吉布斯函数，三者物理意 义不同，但量值和量纲等同，单位均可化为： N·m-1
15
2. 表面张力及其影响因素：
（1）与物质的本性有关——分子间相互作用力越大， 越大。
例：气－液界面： (金属键) > (离子键) > (极性键) > (非极性键)
表10.1.1 某些液态物质的表面张力
物质
正己烷 正辛醇 乙醇 乙醚 H2O NaCl LiCl Na2SiO3(水玻璃) FeO Al2O3 Ag Cu Pt
t / °C
20 20 20 25 20 803 614 1000 1427 2080 1100 1083 1773.5
/ mN m-1
18.4 21.8 22.3 26.43 72.75 113.8 137.8 250 582 700 878.5 1300 1800
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
dAsdAs 2ld2xldx 为为增增大大的的液液体体表面面积积
即：
W r
dA s
：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）
14
（3）表面吉布斯函数：
恒温、恒压下的可逆非体积功等于系统的吉布斯函数变
W r dGT ,p dA s