物理化学第八章表面
物理化学第8章 表面物理化学
如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
2.增溶作用
定义：非极性有机物如苯在水中溶解度很小， 加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度 大大增加，这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶 的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分 子形成的胶束中。
2、公式 （1）形式： ⊿p=2ϭ/r
（2）结论： ①凸液面： r >0，则 ⊿p > 0。
液滴越小，附加压力越大
②凹液面 ： r< 0，⊿p<0。
③水平液面：r为无穷大， ⊿p= 0。
④对于液泡（如肥皂泡）:
⊿p =
4ϭ r
因为肥皂泡有两个气液界面，且两个球形界面的
半径几乎相等，方向均指向液泡中心。
①液体能润湿毛细管（如水能润湿玻璃）： 呈凹形曲面，且液面上升一定高度。
p'
p ''
p0
M H2O
N Hg
r g h =⊿ p = 2 ϭ
r
曲率半径 r与毛细管半径R的关系：
R´ = R
cosq
联立以上二式，可得：
2ϭcosq
h=
r gR
②液体不能能润湿毛细管（如汞不能润湿玻璃）： 呈凹形曲面，且液面下降一定高度。
可见光的波长约在400~750 nm之间。
二、溶胶的力学性质
主要指： Brown 运动
扩散
沉降和沉降平衡
1、Brown运动(Brownian motion)
通过超显微镜，可以看到胶体粒子不断地 作不规则的“之”字形运动，这就叫布朗运 动。
产生原因：分散介质分子以不同大小和方向 的力对胶体粒子不断撞击而产生的。
物理化学课件：第八章 表面现象
第一节 表面积与表面Gibbs能
比表面（specific surface area）
比表面：指单位质量(或单位体积)的物质所具有的表面积 有两种常用的表示方法：
as
A; m
aV
A V
式中，m 和 V 分别为物质的质量和体积，As为其表面 积。本章的研究对象即是具有巨大比表面积的系统。
液例滴8-1为：球分形割，半试径计为算r的分液割滴后，的使液成滴为总半表径面积r1 A11和r0 原的液小滴液表滴面，积若 A之比。
Tricor （非诺贝特 ）
Triglide （非诺贝特 ）
降血脂，纳米晶2004.12 NanoCrystal
FDA批准
technology
(Elan/Abbot)
降血脂，纳米晶
NanoCrystal technology
达到nm级的超细微粒，具有巨大的比表面积，因而具有许 多独特的表面效应。
界面现象的本质
克服附加压力Δp所作 的功等于可逆增加表面积 的Gibbs能
ΔG = ΔpdV = dAຫໍສະໝຸດ ΔppgR'
ΔpdV = dA
R ' r dr
V 4 r3,
3
A 4r 2 ,
所以 dV 4r 2dr 所以 dA 8rdr
代入得： p 2
r
球形曲面
Δp
pg
R'
dr
附加压力的大小与曲率半径和液体的表面张力有关
（3）凹液面的曲率半径为负值，因此附加压力也是负值， 凹液面下的液体受到的压力比平液面下的液体受到的压力小。
什么时候考虑Δp? – 依据粒子尺度
室温下小水滴：r=1mm, Δp=200 Pa
r=10nm, Δp=145 atm 当颗粒半径可以用mm描述时，可忽略Δp； 当颗粒半径小至纳米级时，由于Δp巨大，颗粒许多性 质发生改变，与普通液体和固体不同，需考虑Δp 。
物理化学 第八章界面现象及胶体
(1)过饱和蒸气 P473
压力超过通常液体的饱和 p 蒸气压的蒸气为过饱和蒸气. 过饱和蒸气的压力尚未达 到该液体微小液滴的饱和蒸 P’ p0 气压(见图示). 减轻过饱和程度的方法 是引入凝结中心, 使液滴核 心易于生成(如人工降雨).
O
液相区
B A
气相区
T0
T
• 过饱和蒸气的产生
(2)过热液体 温度高于沸点的液体为过热液体. 过热液体是因为液体内微小气泡难以生成 而不能在正常沸点沸腾所造成的(见图示).
/(10－3
N· － 1) m 2900 2150 1880 485 227 110 1200 450 0.308 18.6
润湿与铺展
8.2 亚稳定状态和新相的生成 P332
物质相变时, 由于最初生成的新相体积 极小而具有很大的比表面和表面吉布斯函 数, 因而新相难以形成而引起各种过饱和 现象, 此时系统处于亚稳状态.
• 单分子层吸附: 固体表面上每个吸附位只能吸附一个分子,
气体分子只有碰撞到固体的空白表面上才能被吸附; • 固体表面是均匀的:表面上各个晶格位臵的吸附能力相同; • 被吸附的气体分子间无相互作用力: 吸附或脱附的难易与 邻近有无吸附分子无关;
• 吸附平衡是动态平衡: 达吸附平衡时, 吸附和脱附过程同
Tf Tf
T
• 过冷液体的产生
在过冷液体中投入小晶体作为新相 的种子, 能使液体迅速凝固成晶体.
(4)过饱和溶液
浓度超过饱和浓度的溶液为过饱和溶液. 过饱和溶液产生的原因是微小晶粒具有 比普通晶体更大的溶解度.
微小晶体的饱和蒸 气压大于普通晶体, 而 蒸气压与溶解度有密切 的关系.
p
c3 c2 c1
B
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。
物理化学第八章表面现象
见右图，液体内部分子受到的 力彼此抵销，但表面分子受到指 向液体内部的力，所以表面分子 有进入液体内部的倾向。 这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并使 表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸附、 毛细现象、过饱和状态等。
二、表面吉布斯函数与表面张力
二、毛细管现象
将毛细管插入液体中，如果液体润湿管壁，则液 面成凹液面，液体将在管内升高；如果液体不润湿 管壁，液面成凸液面，液体将在管内下降。这种现 象称为毛细（管）现象。
h
h
二、毛细管现象
毛细管中液面上升高度可 用下式求算：
2 gh p r
2 cos h gR
θ称为接触角。
2、在凸面上 显然表面张力的合力指向球心， 内部分子所受压力大于表面分子。 ΔP = Pin - Pex >0 3、在凹面上 表面张力的合力仍然指向球心， 但内部分子所受压力小于表面分 子。 ΔP = Pin - Pex <0 ΔP ΔP
一、弯曲表面下的附加压力
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半径 之间的关系式：杨-拉普拉斯公式
pex
h
2 2 1.250 7 5 10 (pa) 8 r 5 10
d
压力如此之大，气泡难以存在，但炉壁为多孔砖， 已有半径较大气泡存在，实际附加压力并不很大。
二、毛细管现象
润湿和不润湿： 若液体能够在固体表面铺展，则称该液体对该固体 能够润湿（后面还要讲到）。
润湿
不润湿
一、微小液滴的蒸汽压与人工降雨 二、纯液体的凝固点和过冷现象 三、微小晶粒的溶解度与过饱和溶液 四、过热液体与爆沸现象 五、亚稳状态与金属热处理
第八章表面改性和功能材料精品文档
第二节 表面层压改性
表面层压
表面层压有湿式层压和干式层压，又分为： 挤出层压 热熔层压 共挤出层压 热压粘结层压
1、湿式和挤出层压
（1）湿式层压
以液体胶粘剂将两片膜压合的一种技术。
所使用的胶粘剂有：聚乙烯醇水溶液和聚醋酸乙烯乳液。
（3）容易剥离的涂层
为保护塑料制品表面不受污染和伤害而涂布的体层，不需要 时即可剥离。如印刷电路版制作或平版印刷。
第四节 表面非电解镀改性
通过化学的氧化还原反应，使用还原剂将金属离子变成 金属原子并在坯料上析出而形成镀层，称为非电解镀。
一般，离子化倾向小的金属（金，银，铜）等用还原能力 弱的葡萄糖、甲醛等进行化学镀。比铜难析出的Ni,Co等 离子，要使用还原能力强的次亚磷酸（HPO2H2)、氢化硼 等作还原剂进行化学镀。
4、界面活性剂处理
外部处理：将塑料浸渍在界面活性剂溶液中，形成界面活性剂层。
添加处理：在不改变塑料本性特性的条件下，添加界面活性剂。
5、表面接枝处理
（1）接枝反应
光、高能射线或低温等离子体可引发表面接枝反应。如用 Γ射线照射Al2O3表面，可产生自由基，它能使苯乙烯在 表面聚合，以致改变Al2O3的表面性质。 辐射接枝法有：直接接枝法；预辐射接枝法；和过氧化物接枝法。 A：直接接枝法：
（2）挤出层压
又称挤出涂布或多层重叠结构层压。将聚乙烯、聚丙烯、 乙烯-醋酸乙烯共聚体、离子型聚合物等从挤出机模具内 挤出。利用其所形成的膜呈熔融状态与基材压合粘接， 冷却后为层压制品。
2、共挤出层压
将一种或不同种类的树脂进行加热，使之成为熔融状态， 并在模内部的开口部位挤合而制取多层薄膜的一种方法。
物理化学第八章表面
第八章 《表面现象与分散系统》一、选择题1．在一般情况下不考虑表面的存在对系统性质的影响是因为（ ）。
A. 表面状态复杂；B. 表面不重要；C. 表面分子数比内部分子少得多，表面效应不明显；D. 表面分子与内部分子状态一样。
2． 在一支水平放置的洁净的玻璃毛细管中有一可自由移动的水柱，今在水柱右端微微加热，则毛细管内的水柱将（ ）。
A. 向右移动；B. 向左移动；C. 不移动；D. 条件不足，无法判断。
3．等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。
A. 表面吉布斯自由能降低的过程；B. 表面吉布斯自由能增加的过程；C. 表面吉布斯自由能不变的过程；D. 表面积缩小的过程。
4．若某液体在毛细管内呈凹液面，则该液体在该毛细管中将（ ）。
A. 沿毛细管上升；B. 沿毛细管下降；C. 不上升也不下降。
D. 条件不足，无法判断5．液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于（ ）。
A. 空气压力；B. 毛细管半径；C. 液体表面张力；D. 液体粘度。
6．当表面活性剂加入溶剂中后, 产生的效果是（ ）。
A. /0d dc σ< 正吸附；B. /0d dc σ> 正吸附；C. /0d dc σ< 负吸附； D . /0d dc σ> 负吸附。
7．在影响物质表面张力的因素中，下列说法哪个不对?（ ）。
A. 与压力有关；B. 与温度有关；C. 与共存相有关；D. 与表面积有关。
8． 空气中有一肥皂泡, 直径为2mm, 若其表面张力为0.06 N· m -1, 则泡内附加压力为（ ）。
A. 0.06×103 Pa ；B. 0.24×103 Pa ；C. 0.12 ×103 Pa ；D. 0.48×103 Pa 。
9．对于一理想的水平液面，下列各量中，何者为零？（ ）。
A. 表面张力；B. 表面能；C. 附加压力；D. 比表面能。
10．对于化学吸附的描述, 以下说法中不正确的是（ ）。
第八章表面化学完整版
汞
484103
水/汞
375103
四、影响表面吉布斯能的因素
2. 温度 升高温度 分子的动能增加 分子间的相互作用力减弱 同时升高温度 使两相之间的密度差减小。 以此多数液体物质，温度升高，物质的表面张力下降。
热力学解释：
S
A T ,p,nB
T A,p,nB
表面积增大 表面熵增大根据公式， 0
ln
pr * p*
=
2s M r RT r
此式即开尔文公式。
二、曲面的蒸气压
根据开尔文公式可以得知：
液面的弯曲度越大即曲率半径越小，其蒸气压相对正 常蒸气压变化越大。
对于凸液面的液体（如小液滴），r > 0，其蒸气压大 于正常蒸气压，曲率半径越小，蒸气压越大。
有凹液面的液体（如玻璃毛细管中水的液面），r < 0， 其蒸气压小于正常蒸气压，曲率半径的绝对值越小，蒸 气压越小。
当液体蒸气的分压已经大 于液体正常蒸气压，但对于将 要形成的微小新相颗粒来说仍 未饱和，故不可能凝聚。
三、 亚稳状态和新相的生成
（三）过冷液体（super-cooling liquid）
低于凝固点而不析出晶体的液体就是过冷液体。过冷液体 的产生同样是由于新生相微粒具有较高蒸气压所致。
正常情况物质的熔点在液体蒸 气压曲线OC和固体的蒸气压曲线 OA的交点O处，微小晶体的蒸气 压高于正常值（相图中的虚线）， 其蒸气压曲线和液体蒸气压曲线 OC的延长线交于D，D点是微小晶 体的熔点。
4 r3
分割后的液滴数目 n1
3
4 3
r1 3
103
分割后液滴的表面积 A1 = n1 4 r12 = 10×4 r2
分割前后液滴表面积之比
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。
物理化学界面现象
新相生成的热力学与动力学
热力学原因—用dG=－SdT+Vdp+γdAs (纯液体为单组分系统) 分析，定温、定压下上述过程dGT,P＝ γ dAs>0，是一个非自 发过程。即新相难以形成。
动力学原因—上述过程新相核心的形成速率与新相核心的半径r 有如下关系：
弯曲表面下的附加压力
（3）在凹面上：
研究以AB为弦长的一个球形凹面上的环作为边界。由于 环上每点两边的表面张力都与凹形的液面相切，大小 相等，但不在同一平面上，所以会产生一个向上的合 力。
所有的点产生的总压力为△P ，称为附加压力。凹面上 向下的总压力为：Po-△P ，所以凹面上所受的压力比 平面上小。
同种晶体由于制备、加工不同，会具有不同的表面性质，而 且实际晶体的晶面是不完整的，会有晶格缺陷、空位和位错 等。
正由于固体表面原子受力不对称和表面结构不均匀性，它 可以吸附气体或液体分子，使表面自由能下降。而且不同的 部位吸附和催化的活性不同。
物理吸附与化学吸附
物理吸附与化学吸附的区别
物理吸附
吸附力
亚稳状态与新相生成
亚稳状态 蒸气的过饱和现象—一定温度下，当蒸气分压超过该温度下的饱和蒸气
压，而蒸气仍不凝结的现象。此时的蒸气称为过饱和蒸汽。 微小液滴的饱和蒸汽压大于液面的溶液的过饱和现象—在一定温度、
压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下的溶质的溶解度， 而溶质仍不析出的现象。此时的溶液称为过饱和溶液。 液体的过热现象—在一定的压力下，当液体的温度高于该压力下的沸点， 而液体仍不沸腾的现象。此时的液体称为过热液体。 液体的过冷现象—在一定压力下，当液体的温度已低于该压力下液体的 凝固点，而液体仍不凝固的现象。此时的液体称为过冷液体。
第八章 表面、相界和晶界
22
（3）清洁表面 清洁表面是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等 物理化学效应的表面。这种清洁表面的化学组成与体内 相同，但周期结构可以不同于体内。根据表面原子的排 列，清洁表面又可分为：
13
（2）原因 液膜中不仅有凹面，还有凸面。设凹的曲率半径为
r1，凸面的半径为r2。对于非球面： Ρs＝γ(1/r2-1/r1) r :主曲率半径。
当液膜非常薄时, r2»r1 ,或r2＝∞, 即为两块相互平行的 平板间的液体液面
Ρ＝-γ/r1 负号表示液内压力小，相当于两边给玻璃有正的γ/r1 的推力，这一推力使二块玻璃拉近拉紧。
于B/r3 , 故范得华力只表现出引力作用。
对不同物质，上述三种作用并非均等的。例如对 于非极性分子，定向作用和诱导作用很小，可以忽 略，主要是分散作用。
18
二、固体的表面结构 1.表面结构
（1）静态表面原子状态 1）表面:是指（固体）晶体的三维周期性结构开始破坏一直
到真空之间的整个过渡区域，其厚度一般为几个原子层。 2）静态表面原子状态：是指在0K时，表面原子静止地（无
开尔文公式的结论说明凸面蒸气压＞平面＞凹面 由于颗粒表面各处的曲率不同，按开尔文公式可
知，各处相应的蒸气压大小也不同。故质点容易从 高能阶的凸处（如表面）蒸发，然后通过气相传递 到低能阶的凹处(如颈部）凝结，使颗粒的接触面 增大，颗粒和空隙形状改变而使成型体变成具有一 定几何形状和性能的烧结体。这一过程也称蒸发冷凝。
多数情况下吸附是介于上述二者之间，即在固体吸附剂 和吸附物之间共有电子，并且经常是不对称的。
物理化学课件第8章表面物理化学
一般T升高，液体分子间引力减弱， σ值减小。
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2019/12/17
8.2 弯曲液面的特性
1.弯曲液面的附加压力 2.弯曲液面的蒸气压 3.亚稳态
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2019/12/17
1.弯曲液面的附加压力
p0
p0
pr
A
B
△p = p r－ p 0 （8-4）
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2019/12/17
第八章 表面物理化学
8.6 胶束 8.7 气-固界面吸附 8.8 液-固界面吸附 8.9 润湿作用
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2019/12/17
8.1 表面吉布斯自由能
1.比表面 2.比表面自由能和表面张力
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σ影响如图8-7所示。
Ⅰ. 无机盐类等，表面层 浓度＜本体浓度。非表 面活性物质。
Ⅱ. 小分子醇、酸、酯类，具 有较小的疏水基和亲水基。 表面层浓度＞本体浓度。
II
III
c
图8-7 溶液表面张力与 浓度的关系
Ⅲ. 长碳链有机酸盐、烷基磺酸盐或硫酸盐等，具有 强亲水基和强疏水基。表面活性物质。
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水在土壤毛管内呈凹面， pr<<p0，水蒸气 易于在土壤毛管内凝聚。
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2019/12/17
3.亚稳态
过饱和蒸气、过冷液体、过饱和溶液等—亚稳态
对s-l界面，通过类似处理可得：
lncr c0
2ssR l M T
1 r
（8-7）
物理化学 第八章 界面张力复习
pr =3.10×103 Pa< 3.15×103 Pa(实际)，
所以夜间水蒸气能在土壤毛细管中凝结。
例5 一个带有毛细管颈的漏斗，其底部装有半透膜， 内盛浓度为1×10-3mol L-1的稀硬酯酸钠水溶液。若溶 液的表面张力 = *-bc, 其中 * = 0.07288 Nm-1，b= 19.62 (N m-1 mol L-1)， 298.2 K 时将此漏斗缓慢地插 入盛水的烧杯中，测得毛细管颈内液柱超出水面 30.71cm 时达成平衡， 1) 求毛细管的半径; 2) 若将此毛细管插入水中，液面上升多少？
• 6．喷洒农药时，为什么要在农药中加表面 活性剂？ • 答：植物有自身保护功能，在叶子表面有 蜡质物，不被雨水润湿，可以防止茎叶折 断。如果农药是普通水溶液，接触角大于 90°，喷在植物上不能润湿叶子，成水滴 淌下，达不到杀虫效果；加了表面活性剂 以后，使农药表面张力下降，接触角小于 90°，能润湿叶子，提高杀虫效果。现在， 有的农药在制备时就加了表面活性剂，制 成乳剂等。
解： Wr’ = A = (A2 – A1) A2 = n 4r2 而 1kg = n × ( 4/3r3 ) n = 2.4 1023个
Wr’ =310-3 /r =218 kJ
而 218 kJ 的能量相当于1 kg水升温 50℃ 所需的能 .对于1 kg水(0.0485m2)，表面能约为 3.510-3J。
2 0.07288 2σ cosθ 2σ 0.074 m h -4 ρ gr' 1000 9.8 2.008 10 ρ gr'
液面上升7.4 cm
例6 0℃时，CO在2.964g木炭上吸附的平衡压力p与 吸附气体标准状况体积V有下列数据 p/104Pa 0.97 V/cm3 7.5 2.40 16.5 4.12 25.1 7.20 38.1 11.76 52.3
大学物理化学--第八章
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2020/8/23
１、弯曲液面附加压力－拉普拉斯方程
弯曲液面凹面一侧压力以p内表示，凸面一侧压力 以p外表示，弯曲液面内外压力差△p称为附加压力。
p p内 p外 pl pg 0 p p内 p外 pg pl 0
表面张力的存在是弯曲液面产生附加压力的根本 原因，附加压力是表面张力存在的必然结果。
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2020/8/23
§8.1 界面张力
１.液体表面张力、比表面功、 比表面吉布斯函数
２.界面热力学方程 ３.界面张力影响因素
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2020/8/23
１、表面张力，比表面功与比表面吉布斯函数
液体表面分子受力情况分析：
液体内部：分子所受的力可以 彼此抵消，合力为零。故内部分子 可无规则运动而不消耗功。 液体表面：分子恒受指向液体 内部的拉力，处于不对称力场。故 表面分子趋向液体内部移动，宏观 表现为液体表面力图缩小到最小。
Va V m
(m 3 kg 1 )
体积要换算成标准状况（0 C ,101.325kPa)
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2020/8/23
2、等温吸附
吸附量 f (T , p,吸附剂，吸附质） 吸附剂、吸附质定：V a f (T , p)
吸附等温线：（）T：V a f ( p) V a — p线
第八章 界面现象
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2020/8/23
基本概念
１.界面和界面现象 ２.表面和比表面
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2020/8/23
１、界面和界面现象
界面（Interface）
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第八章 《表面现象与分散系统》一、选择题1．在一般情况下不考虑表面的存在对系统性质的影响是因为（ ）。
A. 表面状态复杂；B. 表面不重要；C. 表面分子数比内部分子少得多，表面效应不明显；D. 表面分子与内部分子状态一样。
2． 在一支水平放置的洁净的玻璃毛细管中有一可自由移动的水柱，今在水柱右端微微加热，则毛细管内的水柱将（ ）。
A. 向右移动；B. 向左移动；C. 不移动；D. 条件不足，无法判断。
3．等温等压条件下的润湿过程是：（ ）。
A. 表面吉布斯自由能降低的过程；B. 表面吉布斯自由能增加的过程；C. 表面吉布斯自由能不变的过程；D. 表面积缩小的过程。
4．若某液体在毛细管内呈凹液面，则该液体在该毛细管中将（ ）。
A. 沿毛细管上升；B. 沿毛细管下降；C. 不上升也不下降。
D. 条件不足，无法判断5．液体在能被它完全润湿的毛细管中上升的高度反比于（ ）。
A. 空气压力；B. 毛细管半径；C. 液体表面张力；D. 液体粘度。
6．当表面活性剂加入溶剂中后, 产生的效果是（ ）。
A. /0d dc σ< 正吸附；B. /0d dc σ> 正吸附；C. /0d dc σ< 负吸附； D . /0d dc σ> 负吸附。
7．在影响物质表面张力的因素中，下列说法哪个不对（ ）。
A. 与压力有关；B. 与温度有关；C. 与共存相有关；D. 与表面积有关。
8． 空气中有一肥皂泡, 直径为2mm, 若其表面张力为 N · m -1, 则泡内附加压力为（ ）。
A. 0.06×103 Pa ；B. ×103 Pa ；C. ×103 Pa ；D. ×103 Pa 。
9．对于一理想的水平液面，下列各量中，何者为零（ ）。
A. 表面张力；B. 表面能；C. 附加压力；D. 比表面能。
10．对于化学吸附的描述, 以下说法中不正确的是（ ）。
A. 吸附力为化学键力；B. 吸附一般有选择性；C.吸附为单层或多层；D.吸附速度较小。
11． 将12 mL mol/L 的 NaCl 溶液和 100 mL mol/L 的 AgNO 3溶液混合所制得的溶胶电泳时, 胶粒的移动方向是（ ）。
A. 不移动；B. 向正极；C. 向负极；D. 不能确定。
12． 液体A 和B 的表面张力分别为A σ和B σ，A 和B 不能互溶,它们间的界面张力为A B σ-，液体A 可在液体 B 上铺展的条件为（ ）。
A. A σ >B σ＋A B σ-；B. B σ >A σ＋A B σ-；C. A B σ- <A σ＋B σ；D. B σ <A σ＋A B σ-。
13．弯曲液面所产生的附加压力（）。
A. 一定等于0；B. 一定不等于0；C. 一定大于0；D. 一定小于0。
14．两亲分子作为表面活性剂是因为（）。
A. 在界面上产生负吸附；B. 能形成胶束；C. 在界面上定向排列降低了表面能；D. 使溶液的表面张力增大。
15．下列中不属于溶胶（憎液溶胶）的基本特性的是（）。
A. 高度分散性；B. 聚结不稳定性；C. 多相性；D. 动力稳定性。
16．高分子溶液的丁达尔效应比溶胶的丁达尔效应弱，其主要原因为A. 粒子体积小B. 分散相与分散介质折射率相近C. 粒子半径大于入射光的波长D. 粒子浓度小17．下列不属于溶胶的动力性质的是（）。
A. 布朗运动；B. 扩散；C. 电泳；D. 沉降平衡。
18．将2 滴 K2[Fe (CN )4]水溶液滴入过量的CuCl水溶液中形成亚铁氰化铜正溶胶, 下列三种电解质聚沉值最大的是（）。
A. KBr；B. KSO；C. K4[Fe (CN)6]D. NaPO19．以等体积的mol·dm AgNO溶液和mol·dm KI溶液混合制得的AgI溶胶，用电解质MgCl、NaCl、MgSO、NaSO使其聚沉时，其聚沉能力的强弱顺序为：( )。
A. MgCl MgSO NaCl NaSOB. MgSO MgCl NaCl NaSOC. NaCl NaSO MgCl MgSOD. NaSO NaCl MgCl MgSO20．表面现象在自然界普遍存在，但有些自然现象与表面现象并不密切相关，例如（）。
A. 气体在固体上的吸附；B. 微小固体在溶剂中溶解；C.微小液滴自动呈球形；D.不同浓度的蔗糖水溶液混合。
21．同一体系，比表面吉布斯自由能和表面张力都用σ表示，它们：A. 物理意义不同，数值相同B. 量纲和单位完全相同C. 物理意义相同，单位不同D. 前者是强度性质量，后者是容量性质量。
22、ＢＥＴ二常数公式的主要用途是：（）。
A.求吸附热；B.判断吸附类型；C.验证多分子层理论；D.求固体的比表面积。
23、用同一滴管分别滴下50cm3的NaOH水溶液，纯水、乙醇水溶液，各自的滴数从多到少次序为。
A. 乙醇水溶液，纯水，NaOH 水溶液B. NaOH 水溶液，纯水，乙醇水溶液C. 纯水，乙醇水溶液，NaOH 水溶液D. 三者一样多24、用比色计和比浊计测定胶体溶液的浓度, 分别利用的光学性质是A. 透射光和折射光,B. 透射光和散射光,C. 透射光和反射光,D. 散射光和反射光25、多孔固体表面易吸附水蒸气，而不易吸附氧气、氮气，主要原因是（ ）A. 水蒸气分子量比O 2、N 2小B. 水蒸气的凝聚温度比O 2、N 2高C. 水蒸气在空气中含量比O 2、N 2要少D. 水蒸气分子的极性比O 2、N 2要大 26、溶胶和高分子溶液：（ ）A.都是单相多组分系统；B.都是多相多组分系统；C. 大分子溶液是单相多组分系统，溶胶是多相多组分系统；D.大分子溶液是多相多组分系统，溶液是单相多组分系统。
27、某i 物质在溶液表面的吸附达到平衡时，则i 物质在表面的化学势i （表）与溶液内部 i 物质的化学势i （内） 的关系是：（ ） A.i (表) i (内) B. i (表) i (内) C. i (表) = i (内) D.难以确定。
28、反应 CaCO(s) = CaO(s)+CO(g) 在一定温度下达到平衡，不改变温度和CO 的分压力，也不改变CaO(s)颗粒的大小，只降低CaCO(s)颗粒的直径，增加分散度，平衡将（ ）A.向左移动；B.向右移动；C.不发生移动D.难以确定29、微小颗粒物质的熔'f T 点与同组成大块物质的熔f T 点的关系是：（ ）。
A.'f f T TB. 'f T TC. 'f f T T ；D.不能确定。
30、纯水的表面张力为σ1，某溶质的表面张力为σ2 ，且σ2>σ1，制成水溶液后，溶质的表面浓度为 c s ，本体浓度为 c ，则A. c s > cB. c s = cC. c s < cD. c s = 031、在等温等压下影响物质的表面吉布斯函数的因素：（ ）A.是表面积A ；B.是表面张力；C. 是表面积A 和表面张力 ；D.没有确定的函数关系。
32、在等温等压下，水和汞的表面张力分别为(H 2O)， (Hg)，水-汞的表面张力为 (H 2O-Hg)，若将水中一个汞球经振荡使之分散，汞球的总表面积增加A ，则该系统的表面吉布斯函数变化 G = （ ）。
A. A ·(Hg)；B. A ·(H 2O-Hg)；C. A ·[(Hg) ＋(H 2O)]；D. A ·[(Hg) －(H 2O)]二、填空题1．液滴越小，饱和蒸气压越，而液体中气泡越小，饱和蒸气压越。
玻璃毛细管水面上的饱和蒸气压同温度下水平的水面上的饱和蒸气压。
2．吉布斯吸附等温式的形式是，当0时，表明是吸附。
若固体不能被液体润湿，则相应的接触角90０。
3．表面活性剂之所以具有表面活性，是由于其具有基团，极易在水的表面产生定向排列，因而明显降低水的。
衡量表面活性剂的重要指标是，其值越，活性越高。
4．在相同温度下，以P凸，P平，P凹表示凸液面，平液面，凹液面上的饱和蒸气压，则三者的关系为5．通常液体的表面张力是指某液体与其相接触，或者与相接触时的界面张力。
6．胶体分散系统的分散相粒子半径的大小所处范围是，在外加电场作用下，胶体粒子被固定，而分散介质移动的现象称为。
7．气体被固体吸附的过程其熵变S０，焓变H０。
（填＝）8、用活性炭吸附CHCl3时，0 ℃时的最大吸附量为 dm 3·kg -1已知该温度下CHCl3的分压力为×10 4 Pa时的平衡吸附量为 dm 3·kg -1，朗缪尔吸附等温式中的常数b=，CHCl3分压力为×10 3 Pa 时的平衡吸附量为 dm 3·k g -19、200℃时测定O2 在某催化剂上的吸附作用，当平衡压力为 MPa及1 MPa 时，1g催化剂吸附O2的量分别为2.5 cm 3及 4.2 cm 3 (STP，标准状况) ,设吸附作用服从朗缪尔公式，当O2的吸附量为饱和吸附量的一半时，平衡压力为。
10、ＢＥＴ二常数公式适用范围的相对压p/p﹡在之间。
11、吸附等量线的主要用途是求。
物理吸附的吸附热与气体的相近。
12、朗格缪尔等温吸附理论的基本假设为：（1）；（2）；（3）；（4）。
13、朗格缪尔吸附等温式的适用条件是 14、293 K 时乙醚/水，汞/乙醚，汞/水的界面张力分别为×10 -3 N·m -1，379×10 -3 N·m -1，375×10 -3 N·m -1。
用滴管在乙醚与汞的界面上滴一滴水，接触角。
15、杨（Young ）氏方程的形式为16、纯水、盐水、皂液相比，其表面张力的排列顺序是： 。
17、25℃及100 kPa 下，将内直径为d =1×10- 6 m 的毛细管插入水中，刚好抑制住毛细管液面上升的压力为 。
25℃水表面张力 = ×10 - 3 N·m -1 。
18、微小液滴的饱和蒸气压 同温度下平面液体的饱和蒸气压。
玻璃毛细管水面上的饱和蒸气压同温度下水平的水面上的饱和蒸气压。
(填大于、等于、小于 )19、临界状态下，由于，所以液体的表面张力。
温度T 升高表面张力 降低，在临界温度时。
20、属于胶体分散系统的有；；21、分散相粒子所受的作用力大致可分为两种：一个是作用产生；另一个是作用产生。
22、利用丁达尔现象测得两份硫溶胶的散射光强度之比I 1/I 2= 10。
已知它们的分散介质和分散相的折光率、胶体的体积以及入射光的频率、强度皆相同。
第一份硫溶胶的体积粒子数为×1022 dm -3，则第二份硫溶胶的体积粒子数为；若调整入射光强度之0,10,2/I I 比为，则可得相同的散射光强度。