第2章表面与界面性质

的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
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表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
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2.毛细管上升法
=2co1srg（h+3r）
r 毛细管半径 Δρ界面两相的密度差 g 重力加速度 h 高度差 θ 接触角
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3. 环法
F=mg=4πRγ f
4. 吊片法
5.最大气泡 压力法
6. 滴外形法
= r p=kp
2
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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
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
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2.1.2 影响表面张力的因素
3.温度 温度升高，表面张力下降。
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固-固界面
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2.1.1 表面张力和表面自由能
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气相
↙↓↘
↙↓↘
←↖↙↑↓↘↗→ 液 相
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（a）
（b）
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如果在活动边框上挂一重物，使重
物质量W2与边框质量W1所产生的重 力F（F=（W1+W2）g）与总的表面 张力大小相等方向相反，则金属丝
表面张力现象不仅存在于液体表面，也存在于 一切相界面上，特别是在互不混溶的两种液体 的界面上更为普遍。 常见油水界面的表面张力可查表。
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2.1.2 影响表面张力的因素
1. 物质本性-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
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气-液界面
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气-固界面
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液-液界面
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液-固界面
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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
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2.1.4 固体表面张力的测试 2. 利用高聚物液体或熔体的γ - T关系
一般液体的γ随T升高而减小。测定高聚物熔体在不同温 度下的表面张力，再外推至相当于固体状态时的某一温度下 的表面张力，即为该温度下固体的表面张力。
使用该法时要注意相变对表面张力的影响，尽管通常认为 影响不大，但所得结果只能是近似的。
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2.1.4 固体表面张力的测试
1. 临界表面张力法
齐斯曼（Zisman）等发现,同系
物液体在同一固体平面上的接触
角随液体表面张力降低而变小.
以其cosθ对液体表面张力作图,可
得一直线,将直线延长至
cosθ=1(即θ=0)之处,相应的表面
张力值称为此固体平面的临界表
面张力。
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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： dG dAs
把作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，
用 表示，单位是N/m。 也是增加单位表面积时所
必须对系统做的功，称为表面自由能，单位J/m2
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表面张力是液体本身固有的基本物理性质， 常见液体的表面张力可查表
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2.1.3 液体表面张力的测试
1. 滴重法
W=2πRγf γ=W/2πRf
=Vg 1 R 2 f
=Vg F
R
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那为什么有个系数F呢？
滴落的高速摄影示意图
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不再滑动。
这时
F 2 l
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。
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由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此 如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积， 就必须克服系统内部分子之间的作用力，对系统做功。
V m 2 / 3= K (T c T 6 .0 )
液体在不同温度下的表面张力可查表
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2.1.2 影响表面张力的因素
4.压力 表面张力一般随压力的增加而下降。因为压力增 加，气相密度增加，表面分子受力不均匀性略有好转。 另外，若是气相中有别的物质，则压力增加，促使表 面吸附增加，气体溶解度增加，也使表面张力下降。
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2.1.4 固体表面张力的测试 3. 估算法 — 利用固体的晶格间力
2.1.2 影响表面张力的因素
2.相界面性质 Antonow规则:
1， 2=1 2
，
1
2
分别为两个相互饱和的液体的表面张力
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界面
表2 20℃ 某些液-液界面张力 （两液体已相互达到饱和）
/mN m-1
界面
/mN m-1
水 – 正己烷
51.1
第二章 表面与界面的性质
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第2章表面与界面性质
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2.1 表面张力与表面活性
当任意两相接触时, 两相之间决非是一个没有厚 度的纯几何面,而是一个具有相当厚度的过渡区, 这 一过渡区通常称之为界面。
若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
但由于Biblioteka Baidu史的原因, 这两个概念常常混用。
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。