表面物理化学总结
表面物理化学
表面物理化学
表面物理化学是物理化学中的重要分支之一，主要涵盖表面化学与物理。
表面物理化学探究固体表面物理化学过程的基本原理，在多相催化、电化学、能源化学以及纳米科技等领域具有广泛的应用。
例如，2007年的诺贝尔化学奖得主教授曾指出“整个纳米技术领域实际上就是由表面反应控制的”。
随着现代表面科学技术的快速发展和理论化学的进步，人们现在可以在原子和分子层次上揭示表面物理化学过程。
表面物理化学的重要研究方向之一是表面催化。
催化的核心使命是以更加经济、高效和环境友好的方式将原料转化为具有高附加值的化工品和燃料等，涉及化学、食品、医药、汽车以及石油化工等重大支柱性产业，在人类文明进步和经济发展中占有举足轻重的地位。
催化一般分为多相与均相催化。
在能源和化工等规模化化学工业生产中，90%以上的过程涉及多相催化。
物理化学界面第9章 表面现象总结
第9章表面现象和胶体化学1 基本概念1.1界面和表面不同物质或同种物质的密切接触的两个相之间的过渡区叫界面，如液态水和冰的接触面，水蒸气和玻璃的接触面等等。
表面是指固体对真空或固体和液体物质与其自身的蒸气相接触的面。
显然，表面包括在界面的概念之内，但通常并没严格区别两者，“表面”和“界面”互相通用。
1.2 表面能、表面函数和表面功表面上的物质微粒比他们处于体相内部时多出的能量叫表面能或总表面能。
由于表面的变化通常在等温等压条件下进行，因此这时的表面能实际上就是表面吉布斯函数。
在等温等压下且组成不变的条件下以可逆方式增加体系的表面积时所做的非体积功叫表面功，它在量值上等于表面吉布斯函数。
1.03 表面张力（比表面能）简单的说，表面张力就是单位面积上的表面能量，即比表面能，因为它与力有相同的量纲，故叫表面张力。
实际上，表面张力是表面层的分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力。
1.04 附加压力弯曲液面下的附加压力是指液面内部承受的压力与外界压力之差，其方向指向曲面球心。
1.5 铺展和铺展系数某一种液滴在另一种不相溶的液体表面上自行展开形成一层液膜的现象叫铺展，也叫展开。
铺展系数就是某液滴B在液体A的表面上铺展时比表面吉布斯函数的变化值，常用符号为S B/A1.6 湿润凡是液体沾湿在固体表面上的现象都叫润湿，其中又分为铺展润湿（液体在固体表面上完全展开），沾湿湿润（液体在固体表面形成平凹透镜）和浸没湿润（固体完全浸渍在液体中），三种湿润程度的差别是：浸没湿润〉铺展湿润〉沾湿湿润1.7 沾湿功和湿润功在定温定压下，将单位面积的固-液界面分开时外界所做的可逆功叫沾湿功。
这一概念对完全不相溶的两种液体间的界面也适用。
结合功是指定温定压下，将单位面积的液柱拉开时外界所做的可逆功，又叫内聚功。
它是同种分子相互吸引能力的量度。
1.08 接触角液体在固体表面达到平衡时，过三相接触点的切线与固-液界面所夹的最大角叫平衡接触角或润湿角，常用符号θ。
物理化学第八章表面
物理化学第八章表面一、表面化学的概念表面化学是研究发生在固体表面或液体表面的化学现象的科学。
在处理和制备材料、开发新工艺、研究反应机理以及在工业生产和实验室研究中，常常涉及到表面化学问题。
二、表面张力表面张力是液体表面分子之间的相互吸引力，是液体内部分子之间的相互排斥力。
其大小可以用表面张力系数γ表示。
三、弯曲液面的附加压力由于液面是弯曲的，所以液体在表面层内不仅要承受重力等一般压力，还要承受由于液面弯曲而产生的附加压力。
表面层内任一点上总压力与一般压力之差即为附加压力。
四、润湿现象润湿是指液体与固体接触时，液体会延固体表面铺展开来，这种现象叫做润湿现象。
润湿现象的产生与液体和固体的种类及它们之间的相互作用有关。
不同液体在不同固体表面上发生不同的润湿现象。
五、接触角和粘附功接触角是指液体在固体表面上附着时形成的液体-气体-固体三相交界处的切角。
接触角的大小反映了液体对固体表面的润湿程度。
粘附功是指液体润湿固体表面时，由润湿而在界面上产生的附加压力，其大小可用下式表示：W=2γcosθ(1-cosθ)其中γ为表面张力系数，θ为接触角。
六、降低表面张力的方法1、添加表面活性剂：表面活性剂可以显著地降低溶液的表面张力，并具有很好的润湿和乳化能力。
2、温度升高：温度升高可以增加分子的热运动，从而降低表面张力。
3、改变固体表面的性质：通过改变固体表面的性质（如通过化学吸附或物理吸附），可以降低表面张力。
七、应用表面化学的方法制备微纳米材料通过使用表面化学的方法，可以在固体表面上制备出各种微纳米材料。
例如，通过使用表面活性剂可以制备出纳米颗粒和纳米膜等材料。
通过使用分子束外延等方法可以在固体表面上制备出单层或多层原子膜。
这些技术在材料科学、电子学和生物学等领域中有着广泛的应用。
物理化学第十三章表面物理化学物理化学是化学的一个重要分支，它涉及到分子间的相互作用、物质的结构和性质以及它们之间的转化。
在物理化学的学习中，第十三章的内容是表面物理化学，它主要研究的是液体和气体界面上的分子相互作用和物理现象。
表面物理化学总结
第一章1.将分散相粒子的粒径在1~100 nm之间的系统称为胶体。
（1）分散相粒子的半径在1~100nm之间的系统，（2）胶体一般目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
（3）不少教材认为胶体的范围是1~1000nm 之间。
总之，胶体不是胶，是一个混合物，胶体这个名称是被沿用下来的。
胶体是一个具有巨大相界面的分散体系2.影响胶体性质的重要因素:(1)质点大小（2）质点形状和柔顺性（3）表面性质（包括电学性质）（4）质点－质点之间的相互作用（5）质点－溶剂之间的相互作用。
3.胶体体系分类:（1）溶胶（胶体分散体系）表面自由能很高，在热力学上是不稳定的，也是不可逆的，其组成相一旦发生分离，就不易再恢复原状。
（2）高分子溶液（高分子物质的真溶液－天然的或合成的）在热力学上是稳定的和可逆的，溶质从溶剂中分离后容易恢复原状。
（3）缔合胶体有时称为胶体电解质，在热力学上是稳定的4.分散体系：一种或多种物质以一定的分散度分散在另一种物质中所形成的体系。
分散相(disperse phase):被分散的物质，以颗粒分散状态存在的不连续相,相当于溶液中的溶质;分散介质（disperse medium）:有分散相在其中的均匀介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂。
当体系中的质点足够大（1nm~100nm），它与分散介质之间有明确的界面存在时，称为胶体分散体系5,分散体系通常有三种分类方法：按分散相粒子的大小分类：分子分散体系胶体分散体系粗分散体系按分散相和介质的聚集状态分类：液溶胶固溶胶气溶胶按胶体溶液的稳定性分类：憎液溶胶亲液溶胶液溶胶（sol）：分散介质为液体，如介质为水则称为水溶胶固溶胶（solid sol）：分散介质为固体气溶胶（aerosol）：分散介质为气体憎液溶胶: 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。
物理化学-表面物理化学
正吸附作用：平衡后，对于表面活性物质来说，它在表面层中所含比例要大 于它在本体溶液中的比例，即发生正吸附作用。
负吸附作用：平衡后，对于表面活性物质来说，它在表面层中所含比例要小 于它在本体溶液中的比例，即发生负吸附作用。
表 面 压：可以理解为是对浮片所产生的二维压力，其数值等于纯水的表面 张力与膜表面张力之差。
第十三章 表面物理化学
一、名词解释 比 表 面：即单位质量物质的表面积。
界 面：密切接触的两相间的过渡区，称为界面。如果其中一项为气相，这 种界面通常称为表面。
表面张力：在一定温度和压力下，垂直于单位长度的边界与表面相切，并指向 固体方向的力，称为表面张力，单位N/m。
表面自由能：在等温等压下，组成恒定的封闭系统，可逆的改变单位表面积， 所引起吉布斯自由能的变化值。用γ表示，单位为J·m-2。 ---------- 狭义 在指定各项应变量不变的情况下，每增加单位表面积时，系统热 力学能或Gibbs自由能等热力学函数的增值。 ---------- 广义
接 触 角：当系统达到平衡时，在气液固三相交界处，气液界面与固液界面的夹角。
二、重要知识点
1、比表面（A0） 表示：多相分散体系的分散程度。
定义：
单位质量物质的表面积
单位体积物质的表面积
2、表面张力
由于有前后两面 液气界面
F= 2γl 式中：γ称为表面张力，其单位为N·m-1
3、安托诺夫（Antomoff）规则
体积不变。则ΔG2
+γ·As
过程（3）是小液滴挥发，气相和液相的化学势相同，但小液滴表面消失， 则 ΔG3=-γ·As
解释的现象： （1）蒸汽中若不存在凝结中心，则可பைடு நூலகம்达到很大的饱和度。 （2）加沸石可以防止暴沸。
表面物理化学简答和论述
表面物理化学简答和论述1.什么是表面自憎现象？某种低能液体在高能表面铺展形成单分子铺展层后，多余低能液体在固体表面不能铺展而形成液滴的现象叫做表面自憎现象。
2．什么是毛细凝结？在亲液毛细体系中，液体在毛细管中能构成凹陷液面，毛细体系中液体的饱和状态蒸汽压离大于正常饱和状态蒸汽压，并使饱和状态蒸汽压在该体系中不易凝固的现象。
3．表面现象有着广泛的应用溶解:例如用活性炭硅醚有机物；用硅胶或活性氧化铝硅醚水蒸汽；用分子筛拆分氮气和氧气；泡沫离子交换等。
催化作用:在多相催化中使用固体催化剂以加速反应。
如石油工业的催化裂化和催化加氢、胶束催化等。
表面膜:例如微电子集成电路块中存有关键应用领域的lb膜；在生物学和医学研究中存有关键意义的bl膜和人工膜；能够减缓湖泊水库水分冷却的天然糖蛋白膜等。
新相生成：晶核生成或晶体生长是典型的新相生成，过冷、过热、过饱和等亚稳现象产生的主要原因也是由于新相生成。
泡沫乳状液：如油品乳化、破乳；泡沫灭火等。
润润现象：喷药农药、感光乳液酿制、电镀工件的润湿及利用润湿促进作用展开离子交换等。
冲洗工业。
4.影响表面张力的因素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构成化学键能够的大小，通常化学键越弱，表面张力越大。
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
(金属键)>(离子键)>(极性共价键)>(非极性共价键)温度的影响：温度增高，表面张力上升。
压力的影响：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5.接触角的测定角度测量法:一类应用领域最甚广、较便利直观、最轻易的方法；长度测量法――垂片法；借由测量法：主要用作液态粉末接触角测量影响接触角测量的因素除平衡时间和温度外，影响接触角稳定的因素还有接触角滞后和吸附作用。
表面物理化学知识点
1热力学基础1.表面物化是以不均匀体系内相与相的界面上发生的物理化学变化规律及体相与表面的相互影响关系为研究对象；（界面热力学，界面过程动力学，界面结构）2.界面是相与相之间的交界所形成的三维物理区域；3.界面分类：固气，固液，固固，液液，液气；4.习惯上称凝聚态物质相对其纯气相的界面称为表面；5.表面张力产生的原因: 因界面相内质点受力不均匀；内压：由于界面相内质点受力不均匀致界面上受指向液体内部且垂直于界面的引力，单位面积上的这种引力叫内压；6.表面张力：设想在液滴上画一圆周作分界边缘，边缘两侧，沿着表面的切线方向应有垂直于边缘的收缩引力在作用，单位长度上的这种收缩引力叫界面张力；7.表面张力与内压产生的原因相同，形式不同；8.表面Gibbs函是由于增大表面时外界克服表面张力对体系作功；等温、等压、组成不变条件下，体系的Gibbs函对表面的积的偏微分等于表面张力；也称表面张力为比表面Gibbs函；9.G（体相+表面相整个体系）= G内（将构成体系的所有质点当作内部质点）+ Gγ（把内部质点拉向表形成表面相时，外界做的功）;10.温度升高表面张力下降，从分子运动观点看，这是由于温度上升时液体内分子的热动力加剧，分子间距离增大，密度减少，从而减弱了对表面分子的引力；而气相因温度增加，密度反而增大，因此增加了对表面分子的引力，两种效应都使引力差减小，因而表面张力下降，当温度升高到临界温度时，气液两相密度相等，界面消失，表面张力等于0；11.关于压力对表面张力的影响数据很少，只能从偏微分中的固定条件看其影响关系；12.影响表面张力的其它影响：构成体相质点间相互作用力不同是内因，所接触气相本性不同，少量杂质也有很大的影响；物性；13.无厚表面相模型认为表面相体积为0；等温吸附量可正、可负，也可为0（这于所选的界面位置有关）14.Gibbs吸附公式：15.有厚表面相模型中等温吸附量不小于0；16.两种模型的关系：吸附量之间的关系；一致性：由G-D 方程可推出，表面张力的数值成表面相的位置无头17.弯曲表面的平衡条件：热平衡、力平衡、相间化学势平衡、化学反应平衡；18.热平衡：Tα= Tγ= Tβ；19.化学反应平衡（若有）：∑γiμi=020.力平衡与平面的情况不同的是两相间的压力不相等；弯曲界面两相间的压力差与表面张力有关；实例：空气中水滴（液相压力比气相大，液滴曲率半径大于0）；液体中气泡（气相压力比液相大，液体的曲率半径小于0）21.化学势平衡与平面不同的是：μα=μγ，μβ=μγ，μα（T, Pα）=μβ (T, Pβ), μα（T, P）≠μβ (T, P),22.有不溶物表面力平衡：云母片两侧分别是水膜和有机膜，由于水面表面张力大，且指向水那一侧，故云母片被拉向水那一侧；23.界面品种:两个不同体相构成的界面即为一个界面品种；无论有几个表面相，只要它们同处在构成界面的两个体相不变的一种界面上，称此界面是同品种的。
物理化学表面现象及胶体化学总结
1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。
产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。
2.通常用比表面来表示物质的分散度。
其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。
3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。
物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。
4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。
6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。
7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。
铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。
8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。
过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。
过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。
上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。
亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。
9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。
或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。
吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。
具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。
吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。
10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。
当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。
气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。
表面物理化学
§8-1 表面Gibbs自由能和表面张力
一. 分散度和比表面 界面----- 相邻两相间的一个过渡区域，厚度为单分子层
或几个分子层。
按两相物理状态不同，两相界面可分为5种类型：
l－g、s－g、l－l、l－s、s－s界面，
对l－g界面，s－g界面，常称表面。
物质的表面积的大小与物质被分散的程度有关，物
② 液体沸腾时的过热----亚稳态 沸腾现象是液体从内部形成气泡、剧烈汽化的结 果。 气泡内的蒸气压Pr* 至少要达到外压 P0与气泡所
受附加压力的绝对值之和时，液体才会沸腾，即
P P P 0
* r
当液体中的气泡很小时，Pr* 很小，温度升至正常 的沸点时，Pr* 仍然小于( P0 + ︱△P︱) , 此时 , 液体不 沸腾 ; 当温度继续升高时 , Pr* 增大, 直至 Pr *= P0 + ︱△P︱, 液体才开始沸腾, 此时的温度超过
10103 V0 1.00105 (m3 ) 998.3 m
4 3 4 V r 3.14 (10 9 )3 4.19 10 27 (m3 ) 3 3
V0 1.00 105 N 2.39 1021 (个) V 4.19 10 27
Pr * ---- 弯曲液面上的蒸气压 (Pa)
r
M
---- 弯曲液面的曲率半径
---- 液体的摩尔质量 ---- 液体的密度 ---- 液体的表面张力
(m)
(kg · -1) mol ( kg ·m- 3 ) ( N · -1 ) m
P 2M 1 ln ( ) RT r P
* r * 0
正常的沸点, 液体产生过热现象。
表面物理化学
一、表面张力与表面能
(1) 表面张力：液体表面存在着自动 缩小的趋势，或者说表面恒有一种抵 抗扩张的力，即表面张力，用符号σ 表示，其物理意义是垂直作用于单位 长度相表面上的力。单位为：N ·m-1。
表面活性物质：能显著降低水表 面张力的物质 它所引起液体表面的吸附是正吸附。 表面惰性物质：能使水的表面张 力升高的物质 它所引起液体表面的吸附是负吸附。
2. 表面活性物质 结构特征：具有两亲性集团是表 面活性物质在分子结构上的共同特 征。一类是极性基团(亲水基或疏油 基)，如―OH、―COOH 、―NH2、 ―SH、―COONa 、― SO3Na等； 另一类是非极性基团（亲油基或 疏水基）如直链或带支链的有机羟 基
(二) 液体表面的吸附和表面活性物质 1. 液体表面上的吸附 液体表面也会因某种溶质的加入 而产生吸附。在一定温度下，纯 液体的表面张力为一定值，若在 纯液体(如水)中加入某种溶质， 有两种情况。
(1) NaCl、KNO3等无机盐类以及 蔗糖、甘露醇等多羟基有机物 溶于水，可使水表面张力稍微 升高； (2) 肥皂、烷基苯磺酸盐(合成洗 涤剂)进入水中，在一定范围 内，使水的表面张力显著降低。
(3) 吸附原因：若加入的溶质能降低 溶剂表面张力，从而降低体系表面能， 则溶液表面层中将保留更多的溶质分子 （或离子），其表面层的浓度大于溶液 内部的浓度，这种吸附称为正吸附（简 称吸附）；反之，若加入的溶质将增高 溶剂的表面张力，则溶液表面层将排斥 溶质分子(或离子)，使其尽可能进入溶 液内部，此时溶液表面层的浓度小于其 内部浓度，这种吸附称为负吸附。
中科院固体表面物理化学期末考试总结
表界面的分类：气-液；气-固；液-液；液-固；固-固✧表面浓度✧分散度✧表面形貌非均匀性原因：由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同，由于悬挂键导致的化学性质活泼，以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异，固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。
✧位错密度✧表面粗糙度：✧原矢✧米勒指数（miller index）✧晶面间距d hkl✧✧✧表面自由能✧减小表面能的方法✧表面原子重排机理1：表面弛豫作用2：表面相转变3：吸附对纯净底物表面结构的影响层间距的变化；重组的表面结构的变化；吸附原子可以诱导表面重组✧内外表面内表面：多孔或多层材料，孔内或层间的表面比表面积：单位质量材料的表面积；用BET方法测量1.固体表面性质简介固体表面的性质结构特征：不同的位置有不同的性质表面运动：气体分子表面撞击速度；表面扩散系数（爱因斯坦方程）：外延生长原子的运动流程：a沉积/吸附在平台上-deposition；b沉积在原子岛上；c 平台上扩散-diffusion；d脱附-desorption；e成核-nucleation；f交互扩散-interdifusion；g粘附在平台上-attachment；h从平台上脱离-detachment；i：粘附在台阶上化学性质：表面浓度依赖于气体分子撞击速度R相界面（Gibbs界面）表面热力学函数其他类推：S，G，G s比表面自由能与温度的关系; ;Van der Waals and Guggenheim Equation:Where: T c为临界温度；为0Kし的表面张力；固体表面能的理论估算金属表面张力估算；偏析作用来自晶体或固溶体中的杂质或溶质在界面聚集的现象表面偏析公式：正规溶液参数扩散扩散：由热运动引起杂质原子、基质原子或缺陷输运的过程原因：原子或离子分布不均匀，存在浓度梯度，产生定向扩散扩散机理：间隙扩散，空位扩散，环形扩散表面扩散靠吸附原子或平台空位的运动实现。
表面物理化学在涂料中的知识点总结
表面物理化学在涂料中的知识点总结
表面物理化学是研究物质与表面相互作用的科学。
在涂料中，表面物理化学的知识点总结如下：
1. 涂料的润湿性：涂料涂覆在基材表面时，润湿性决定了涂层与基材之间的黏附力和涂层的均匀性。
表面张力、接触角等参数影响涂料的润湿性。
2. 耐磨性与硬度：涂料在使用中会接触到各种外界因素，如摩擦、刮擦等。
涂料的硬度和耐磨性决定了其表面的耐久性和抗损伤能力。
3. 化学吸附与化学反应：涂料与基材表面之间可能发生化学吸附和化学反应，从而影响涂层与基材的结合力与稳定性。
4. 表面能与表面自由能：涂料与基材表面的能量差异会影响涂层的附着性和稳定性。
表面自由能决定了涂料分散性、涂装工艺和涂膜质量。
5. 色泽与光学性能：涂料的颜色和表面光泽是涂料的重要特征，与光的吸收、反射和折射等光学性质有关。
6. 防腐蚀与抗氧化性：涂料在外界环境中需具备一定的防腐蚀和抗氧化能力，以保护基材免受腐蚀和氧化的侵害。
7. 涂料分散性与流变性：涂料中的颜料、填料和添加剂需要均匀分散才能获得良好的涂膜质量，而流变性则影响涂料的流动性和施工性能。
第二章固体表面的物理化学特性
第二章固体表面的物理化学特性1：表面：一种凝聚态物质与另外的物质或者真空之间的过渡区域，一般有一个或者几个原子组成（0.5~10nm）（表面原子近程有序）2：范德瓦尔斯键：固体中的原子、离子、或分子之间存在一定的结合键，这种结合键与原子结构有关，最简单的固体可能是凝固太的惰性气体，惰性气体因其原子外壳电子层已经填满而呈稳定状态，通常惰性气体原子之间的结合键非常微弱，只有处于很低的文ushi才会液化和凝固，这种结合键称为范德瓦尔斯键，处惰性气体外，许多分子之间也可通过这种键结合为固体。
分子间和氢键都属于物理键或次价键3：氯化钠固体是离子键结合的，硅石共价键结合，铜是金属键结合，这三种间都较强，铜属于化学键或主价键。
4：常见金属的晶体结构主要有三种：面心立方（fcc）、密排六方（hcp）、体心立方（bcc）。
5：表面能：要形成新的表面，需要外界提供能量，是一些键发生断裂。
6：固体材料的界面有三种：表面（固体材料与气体或液体的分界面）；晶界（多晶材料内部成分、结构相同而取向不同地晶粒或亚晶之间的界）；相界（固体材料中成分、结构不同地两相之间的界面）。
7：理想表面：一种理论上认为的结构完整的二维点阵平面，表面的原子分布位置和电子密度都和体内一样。
8：清洁表面：是指在特殊环境中经过特殊处理后获得的表面，是不存在吸附、催化反应或杂质扩散等物理、化学效应的表面。
（其结构式TLK模型P23）9：晶体表面达到稳定态的方式：自行调整；依靠表面的成分偏析。
10：θ<90°称为润湿，θ>90°称为不润湿。
11：表面电子态（表面态）：能带其电子态就会和体内布洛赫波连结起来，在体内便有不为零的几率分布，严格说这就不是表面态，这称为表面共振。
12：表面态分类：外诱表面态；本征表面态。
13：表面态和界面态的重要性：表面的原子排列与体内不同；从电荷的分布来看，表面局部电子态波函数自最外一层原子面分别向体内和真空呈指数衰减，分布在表面两侧约1~1.5nm 范围内；表面态（或零界态）对半导体材料和器件的性质，尤其是对表面电导和光学性质有重大影响。
第十三章 表面物理化学
（2）求总表面积和比表面
n Vm /(22.4dm3 mol-1) (STP)
S AmLn
S比 S / m
m为吸附剂质量
（七） 固体的表面吸附
3. Freundlich吸附等温式：
(1) q kp1/n lg q lg k 1 lg p
n
(2) x k' p1/n m
lg q lg k 1 lg c n
基本观点
（1）他们接受了Langmuir理论中关于固体表面是均 匀的，吸附作用是吸附和解吸的平衡等观点
（2）不同的是他们认为吸附是多分子层的。当然 第一层吸附与第二层吸附不同，因为相互作用的对 象不同，因而吸附热也不同，第二层及以后各层的 吸附热接近于凝聚热。
（七） 固体的表面吸附
二常数BET吸附公式。
S1/ 2 0 S1/ 2 0
2. 表面压
0
能铺展 不能铺展
（五）液-固界面现象
（五）液-固界面现象
1. 粘附功
Wa G ls gs gl
2. 浸湿功
Wi G ls gs
3. 铺展系数 S G sg ls gl
4. 接触角
cosq s-g l-s
若表面反应为速控步
1. 单分子反应 A
B
A+ S
k1
S
k2
k3
S
S +B
k-1 r k2q A
k-3
(1) 若产物吸附弱
qA
aA pA 1 aA pA
r k2aA pA 1 aA pA
(2) 若产物也被吸附
qA
1
aA pA aA pA aB
pB
r
k2aA pA
1 aA pA aB pB
表面物理化学知识点
1热力学基础1.表面物化是以不均匀体系内相与相的界面上发生的物理化学变化规律及体相与表面的柑互影响关系为研究对象；（界面热力学，界面过程动力学，界面结构）2.界面是相与相之间的交界所形成的三维物理区域；3.界而分类：固气，固液，固固，液液，液气：4.习惯上称凝聚态物质相对其纯气相的界面称为表面：5.衣面张力产生的原因：因界面柑内质点哽力不均匀；内压：由于界面相内质点受力不均匀致界面上受指向液体内部且垂直于界面的引力，单位面枳上的这种引力叫内压：6.表面张力：设想在液滴上画一圆周作分界边缘，边缘两侧，沿着表面的切线方向应有垂直于边缘的收缩引力在作用，单位长度上的这种收缩引力叫界面张力；7.表面张力与内压产生的原因相同，形式不同；8.表而Gibbs函是由于增大表面时外界克服衷面张力对体系作功：等温、等压、组成不变条件卞，体系的Gibbs函对表面的积的偏微分等于表面张力；也称表面张力为比表面Gibbs 函;9.G （体柑+表面相整个体系）=（将构成体系的所右质点当作内部质点）+G Y（把内部质点拉向表形成表面相时，外界做的功）；10.温度升高表面张力卞降，从分子运动观点看，这是由于温度上升时液体内分子的热动力加剧，分子间距离增人，密度减少，从而减弱了对表面分子的引力；而气相因温度增加，密度反而增人，因此增加了对表面分子的引力，两种效应都使引力差减小，因而表面张力下降，当温度升高到临界温度时，气液两相密度相等，界而消失，表面张力等于0：11.关于压力对表面张力的影响数据很少，只能从偏微分中的固定条件看其影响关系：12.影响表面张力的其它影响：构成体相质点间相互作用力不同是内因，所接触气相本性不同，少量杂质也有很人的影响；物性：13.无厚表面相模型认为表面相体积为0：等温吸附量可正、町负，也可为0 （这于所选的界面位置有关）14.Gibbs吸附公式：15.有厚表面相模羽中等混吸附呂不小于0：16.两种模型的关系：吸附量之间的关系；一致性：rtlG-D方程可推出，表面张力的数值成表面相的位置无头17.弯曲表面的平衡条件：热平衡、力平衡、相间化学势平衡、化学反应平衡；18.热平衡：T«=T Y=TP'19.化学反应平衡（若有）：20.力平衡与平面的情况不同的是两相间的压力不相等：弯曲界面两相间的压力差与表面张力仃关；实例：空气中水滴（液相压力比气相大，液滴曲率半径大于0）;液体中气泡（气相压力比液相大，液体的曲率半径小于0）21.化学势平衡与平面不同的是：H a=pv, p a（ T, P® ）=卩0 （T, PP）, pa （T, P） nfepp （T, P）,22.有不溶物表面力平衡：云母片两侧分别是水膜和有机膜，由于水面表面张力人，且指向水那一侧，故云母片被拉向水那i侧：23.界而品种:两个不同体相构成的界面即为一个界面品种：无论有几个表面相，只要它们同处在构成界面的两个体相不变的一种界面上，称此界面是同品种的。
物理化学第十三章表面物理化学
第Ⅲ类，溶液表面张力在溶质浓度很低时 急剧下降，至一定浓度后溶液表面张力随浓度 变化很小。属于这一类的溶质主要是含长碳链 的羧酸盐、硫酸盐、磺酸盐、苯磺酸盐和季铵 盐——表面活性剂。
→分子间作用力减小→表面张力减小。
Vm2 3 k Tc T 6.0
式中，Tc为临界温度。
可见：当温度趋于临界温度时，饱和液 体和饱和蒸气性质趋于一致，相界面消失， 液体表面张力趋于零。
（4）压力影响 压力增大，一般使界面张力下降：压
力增加→气相密度增加→两相间密度差 减小。
对于固体和液体表面下降幅度很小。
对于凸面：表面张力的合力方向是指 向液体内部；则P内=P外+Ps
对于凹面：表面张力的合力方向是指 向液体内部；则P内=P外-Ps
故：对于凸面：附加压力Ps = P内- P外 对于凹面：附加压力Ps = P外- P内
附加压力产生的原因：表面张力的存在。
二、附加压力的计算
对于曲率半径为R´的小液滴或液体中的小
五、 弯曲液面上的蒸气压 开尔文公式
微小液滴因具有较大的比表面，因而其饱 和蒸气压要比平面液体高。其值与物质的本 性、温度、压力、液滴的大小有关。
RT
ln
pg
p
0 g
2M R
（开尔文公式）
pg0：平面液体的饱和蒸气压，pg为非平面
液体的饱和蒸气压；、M和R分别为液体的
密度、摩尔质量和液滴半径。
气泡：
ps
2
R
___球面条件下的杨-拉普拉斯公式 。 小结：
表面物理化学概要
第一章 表面物理化学概要§1-0 表面、界面1- 0.1 气—液、气—固界面称为表面；各相之间存在界面，有气—液、气—固、液—液、液—固、固—固等五类相间界面。
气—液、气—固界面被简称为表面。
1- 0.2 液（固）体表面态分子结构的特点以下着重介绍气—液界面、气—固，简称之为表面。
气—液、气—固表面具有以下特点：①厚度——约几个分子厚（十几个？）；②四周分子分布不对称，靠气体一边分子稀薄，对于液（固）体来说，表面分子缺少邻位分子（对于固体表面形成不饱和键，形成活性中心）；③液（固）体表面层分子分布密度减小；④液（固）体内部分子：周围分子对它（B ）的吸引力呈对称分布；液（固）体表面分子：周围分子对它（A ）的吸引力不对称，合引力垂直表面朝向液体（固）内部，⑤表面层分子所受的引力合力被支承力平衡，故并不移动；⑥表面层结构呈现为被拉紧的橡胶皮膜状态。
a b c图1§1-1 表面张力与表面能1-1.1表面张力系数在表面上任一假想的线段把表面分成两部分A 与B ，如图2，线段长为δL ，B 给A 的张力（引力）为δF ，垂直于δL ；A 给B 的张力为F 'δ，也垂直于δL （δL 的方向如ab 、cd ）。
表面张力系数为 LFδδσ=[]米牛顿单位==σ图2实验表明：气—液表面，σ与液体种类有关，σ还与温度、压力（压强）有关。
1-1.2表面张力的物理特性1-1.2（1）引胁强和斥胁强 (1.1) 液体内的相互引力和相互斥力在液体内作一小截面（假想地，如CC ’），液体被小截面分为（Ⅰ）、（Ⅱ）两部 图3分，（Ⅰ）、（Ⅱ）两部分存在着相互作用，可分为相互引力和相互斥力。
图3（b ）中标出（Ⅱ）部分对（Ⅰ）部分的引力和斥力（与引力和斥力关联着引胁强和斥胁强），它们分别表为引力F =S P ⋅=引 和斥力F S P ⋅=斥）。
(1.2) 液体内相互斥力①液体内相互斥力有效作用距离很短，几乎接触时才起作用，故图3（b ）中标出液体（Ⅱ）部分对（Ⅰ）部分的引力合力作用点画在液体（Ⅰ）部分内，出液体（Ⅱ）部分对（Ⅰ）部分的斥力的作用点画在小截面（如CC ’）上；引力引力F =S P ⋅=引 ； 斥力斥力F =S P ⋅=斥②液体各部分的斥力起源于分子之间的斥力，所以斥力胁强仅仅与分子密度有关，与小截面的取向方位无关。
表面物理化学知识点
1.表面物化是以不均匀体系内相与相的界面上发生的物理化学变化规律及体相与表面的相互影响关系为研究对象；（界面热力学，界面过程动力学，界面结构）
2.界面是相与相之间的交界所形成的三维物理区域；
3.界面分类：固气，固液，固固，液液，液气；
4.习惯上称凝聚态物质相对其纯气相的界面称为表面；
5.表面张力产生的原因:因界面相内质点受力不均匀；内压：由于界面相内质点受力不均匀致界面上受指向液体内部且垂直于界面的引力，单位面积上的这种引力叫内压；
77.末铺展系数：两种液体互溶至饱和时的铺展系数；
78.浸渍指固体完全浸没入液体中的过程；是原来的固气界面被固液界面所代替，而液体表面没变化；
79.浸渍功反映在固体表面上取代气体的能力；即浸渍过程可自发；
80.不是所有液体和固合格均可发生浸渍，只有固体的表面gibbs函比固液界面gibbs函大时，才能发生。
81.在铺展作用中，是对搞液体收缩表面的能力而产生的铺展力量，又称粘附张力：
82.对于同一物系：
铺展是润湿的最高标准；
83.润湿角：将一液滴放在一个理想平面上，如果另一个相是气体，则三相接触达到平衡时，从三相交界O处取一长度微元沿液-气界面做切线，通过液体而与固-液界面所夹角就是接触角；可由表张力直接求，如下：
9.G（体相+表面相整个体系）= G内（将构成体系的所有质点当作内部质点）+Gγ（把内部质点拉向表形成表面相时，外界做的功）;
10.温度升高表面张力下降，从分子运动观点看，这是由于温度上升时液体内分子的热动力加剧，分子间距离增大，密度减少，从而减弱了对表面分子的引力；而气相因温度增加，密度反而增大，因此增加了对表面分子的引力，两种效应都使引力差减小，因而表面张力下降，当温度升高到临界温度时，气液两相密度相等，界面消失，表面张力等于0；
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第一章1.将分散相粒子的粒径在1~100 nm之间的系统称为胶体。
（1）分散相粒子的半径在1~100nm之间的系统，（2）胶体一般目测是均匀的，但实际是多相不均匀体系。
（3）不少教材认为胶体的范围是1~1000nm 之间。
总之，胶体不是胶，是一个混合物，胶体这个名称是被沿用下来的。
胶体是一个具有巨大相界面的分散体系2.影响胶体性质的重要因素:(1)质点大小（2）质点形状和柔顺性（3）表面性质（包括电学性质）（4）质点－质点之间的相互作用（5）质点－溶剂之间的相互作用。
3.胶体体系分类:（1）溶胶（胶体分散体系）表面自由能很高，在热力学上是不稳定的，也是不可逆的，其组成相一旦发生分离，就不易再恢复原状。
（2）高分子溶液（高分子物质的真溶液－天然的或合成的）在热力学上是稳定的和可逆的，溶质从溶剂中分离后容易恢复原状。
（3）缔合胶体有时称为胶体电解质，在热力学上是稳定的4.分散体系：一种或多种物质以一定的分散度分散在另一种物质中所形成的体系。
分散相(disperse phase):被分散的物质，以颗粒分散状态存在的不连续相,相当于溶液中的溶质;分散介质（disperse medium）:有分散相在其中的均匀介质，或称连续相，相当于溶液中的溶剂。
当体系中的质点足够大（1nm~100nm），它与分散介质之间有明确的界面存在时，称为胶体分散体系5,分散体系通常有三种分类方法：按分散相粒子的大小分类：分子分散体系胶体分散体系粗分散体系按分散相和介质的聚集状态分类：液溶胶固溶胶气溶胶按胶体溶液的稳定性分类：憎液溶胶亲液溶胶液溶胶（sol）：分散介质为液体，如介质为水则称为水溶胶固溶胶（solid sol）：分散介质为固体气溶胶（aerosol）：分散介质为气体憎液溶胶: 半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中，有很大的相界面，易聚沉，是热力学上的不稳定体系。
一旦将介质蒸发掉，再加入介质就无法再形成溶胶，是一个不可逆体系，如氢氧化铁溶胶、碘化银溶胶等。
憎液溶胶的特性：特有的分散程度多相不均匀性热力学不稳定性亲液溶胶:半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中，一旦将溶剂蒸发，大分子化合物凝聚，再加入溶剂，又可形成溶胶，亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。
6. 界面是两相接触的交界部分具有一定厚度（约有几个分子的厚度）的过渡区。
与界面相邻的两个均匀相称为本体相，其中任何一相的变化都会影响到界面的性质。
表面：液体－气体固体－气体界面: 液体－液体液体－固体固体－固体7. 质点的不对称性在决定胶体体系的各种性质上均非常重要。
胶体质点按其形状可分为球型、片状和线性等线形高聚合物分子由于环绕碳－碳键和其他键的旋转而显示出一定程度的柔顺性。
8. 溶剂化作用:胶体质点一般是溶剂化的，其厚度常约为1个分子层左右，这种与质点紧密相连的溶剂应该当作质点的一部分来看待。
在一定条件下，高分子溶质或胶体粒子相互连接，形成空间网状结构，而溶剂小分子充满在网架的空隙中，成为失去流动性的半固体体系，称为凝胶。
9. 溶胶的制备1）分散法 1.研磨法 2.超声波分散法 3.电弧法 4.胶溶法2）凝聚法 1.化学凝聚法 2.物理凝聚法溶胶的净化1）渗析法2）超过滤法10. 成核与生长在沉淀过程中，新相的生成包括两个阶段：（1）成核（结晶中心的形成）（2）生长（晶体的长大）这两种过程的相对速度决定了所形成质点的大小，当成核的速度高而晶体生长的速度低时，就可以获得高度的分散体系。
开始成核的速度决定于发生相分离前所能达到的过饱和程度。
当所用的物质溶解度很低时，溶胶就最容易制得2. 质点生长的速度主要取决于下列因素：（1）所能得到的物质质量。
（2）介质它控制物质向质点表面扩散的速度。
（3）物质的正确取向及与质点晶格相对应的难易程度。
（4）抑制晶体生长的杂质在质点表面上的吸附情况。
（5）质点与质点的聚结作用。
单分散溶胶：指人们可以制取指定的胶体尺寸、形状和组成皆相同的溶胶。
制备条件：晶核的形成必须限制在刚形成溶胶时的相对短的时间内。
这种情况有时可利用在过饱和溶液中撒播晶种得到，也可以在一个快速爆发均匀成核的条件下获得。
制备方法：1）金属盐水溶液高温水解法；（2）金属络合物高温水解法；（3）微乳液法；（4）溶胶－凝胶转变法11.高分子的定义：把相对分子量大于10000的物质称为高分子或大分子高分子的分类：天然高分子合成高分子聚合作用有两种不同类型（1）加聚聚合加聚作用并不使化学成分发生改变，通常只靠一种链锁机构来进行。
（2）缩聚聚合缩聚作用是一种官能团之间的化学反应，在这种反应中伴有某种小分子消失，经常为水的消失。
12. 1.乳液聚合定义单体在乳化剂作用和机械搅拌下，使单体在水中分散成乳状液，由水溶性引发剂引发而进行的聚合反应2.乳液聚合的机理在整个乳化体系中，单体分配于三个不同的相中：（1）作为一种稳定的乳状液的液珠；（2）少量溶于水相；（3）加溶于胶团之中。
胶团环境对于聚合反应的引发似乎最为有利。
乳液聚合的优缺点：优点：（1）聚合热易扩散,聚合反应温度易控制；（2）聚合体系即使在反应后期粘度也很低，因而也适于制备高粘性的聚合物；（3）能获得高分子量的聚合产物（4）可直接以乳液形式使用。
缺点：需破乳,工艺较难控制。
在制备溶胶的过程中，常生成一些多余的电解质，如制备Fe(OH)3溶胶时生成的HCl。
少量电解质可以作为溶胶的稳定剂，但是过多的电解质存在会使溶胶不稳定，容易聚沉，所以必须除去。
•溶胶的净化: 将溶胶制备过程中引入或产生的过量电解质或其它杂质除去, 以提高溶胶的稳定性和纯度。
•净化的方法主要有渗析法和超过滤法。
简单渗析：将需要净化的溶胶放在羊皮纸或动物膀胱等半透膜制成的容器内，膜外放纯溶剂。
是净化溶胶的最常用方法。
利用胶粒不能透过半透膜的特点，分离出溶胶中多余的电解质或其它杂质。
利用浓差因素，多余的电解质离子不断向膜外渗透，经常更换溶剂，就可以净化半透膜容器内的溶胶。
为加快渗析作用，可加以搅拌，加大渗透面积，适当提高温度或加外电场。
第七章定义：双电层是由带电表面（表面层）和极性介质中的过剩反离子组成。
在固－液界面处，固体表面上与其附近的液体内通常会分别带有电性相反、电荷量相同的两层电子——双电层。
过剩反离子：是指中和同离子后多余的反离子。
以弥散状态分布于介质之中。
形成：在极性介质中，表面电荷影响它附近的离子分布。
带相反电荷的离子（反离子）被表面吸引，带相同电荷的离子（同离子）则受排斥而离开表面，这种运动再加上热运动，就形成了双电层。
界面带电的原因:1、电离: 对于可能发生电离的物质而言，则表面带电主要是其本身发生电离引起的。
如：硅胶粒子为SiO2的多分子聚集体，表面上的SiO2 生成H2SiO3，H2SiO3是弱酸，部分电离出SiO32-离子;2、离子吸附; 有些物质如石墨、纤维等在水中不能离解，但可以从水中或水溶胶中吸附H+ 、OH-或其他离子，从而使粒子表面带电。
许多溶胶的电荷常属于此类。
溶胶粒子（胶核）是多分子聚集体，与介质之间有巨大界面，表面能很大，能选择吸附作为稳定剂的离子到界面上来。
胶粒在形成过程中，胶核优先吸附某种离子，使胶粒带电。
法扬司(Fajans)规则：优先吸附与溶胶粒子有相同元素的离子实验表明：凡是与溶胶粒子中某一组成相同的离子则优先被吸附。
在没有与溶胶粒子组成相同的离子的存在时，则胶粒一般先吸附水化能力较弱的阴离子，而使水化能力较强的阳离子留在溶液中，所以通常带负电荷的胶粒居多3、离子的溶解量不均衡: 离子型固体电解质形成溶胶时，由于正、负离子溶解量不同，使胶粒带电。
例如：将AgI制备溶胶时，由于Ag+较小，扩散速度快，比I- 容易脱离固体表面而进入溶液，使AgI胶粒带负电4、晶格取代：黏土粒子中，晶格中Al3+ 被Ca2+，Mg2+ 取代后，从而使黏土晶格带负电。
为维持电中性，黏土表面必然要吸附某些正离子，这些正离子又因水化而离开表面，并形成双电层。
晶格取代是造成黏土颗粒带电的主要原因双电层：当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
平板型模型扩散双电层模型Stern模型平板型模型(1879年亥姆霍兹提出): 正负离子整齐地排列于界面层的两侧, 电荷分布情况就如同平行板电容器, 两层间的距离很小, 与离子半径相当。
扩散双电层模型(1910年古依和1913年查普曼提出):溶液中的反离子应呈扩散状态分布在溶液中, 而不是整齐地排列在一个平面上。
双电层由紧密层和扩散层构成。
移动的切动面为AB面由于离子的溶剂化作用，胶粒在移动时，紧密层会结合一定数量的溶剂分子一起移动，所以滑移的切动面（滑动面）由比Stern层略右的曲线表示。
从固体表面到Stern平面，电位从ϕ0直线下降为ϕδ。
ϕδ为斯特恩面上的电势，称为斯特恩电势。
切动面至溶液本体间的电势差称为ζ电势。
等电点: 当电解质浓度增大时, 介质中反离子的浓度加大而更多地进入滑动面内, 使扩散层变薄, ζ电势在数值上变小. 当电解质的浓度足够大时, 可使ζ电势为零. 此时的状态称为等电点. 处于等电点的粒子是不带电的, 电泳, 电渗的速度也必然为零, 溶胶非常易于聚沉. ζ电势只有在固液两相发生相对移动时才能呈现出来. ζ电势的大小反映了胶粒带电的程度, 其值越高表明胶粒带电越多, 扩散层越厚带电的固体或胶粒在移动时，移动的切动面与液体本体之间的电位差称为电动电势。
在扩散双电层模型中，切动面AB与溶液本体之间的电位差为ε电势；在Stern模型中，带有溶剂化层的滑移界面与溶液之间的电位差称为ε电势。
ε电位总是比热力学电位低，外加电解质会使ε电位变小甚至改变符号。
只有在质点移动时才显示出ε电位，所以又称电动电势。
电动现象：由于胶粒带电，而溶胶是电中性的，则介质带与胶粒相反的电荷。
在外电场作用下，胶粒和介质分别向带相反电荷的电极移动，就产生了电泳和电渗的电动现象，这是因电而动。
胶粒在重力场作用下发生沉降，而产生沉降电势；带电的介质发生流动，则产生流动电势。
这是因动而产生电。
以上四种现象都称为电动现象。
电泳: (electrophonesis) :在外电场作用下, 胶体粒子在分散介质中定向移动的现象。
电泳现象表明胶体粒子是带电的。
电渗(electro-osmosis): 在多孔膜(或毛细管)的两端施加一定电压, 液体(分散介质)将通过多孔膜而定向移动的现象(即固相不动而液相移动)。
外加电解质对电渗速度影响显著，随着电解质浓度的增加，电渗速度降低，甚至会改变电渗的方向。
电渗方法有许多实际应用，如溶胶净化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。