化学原理：第三章 表面现象
物理化学中的表面现象和界面反应
物理化学中的表面现象和界面反应表面现象和界面反应是物理化学领域中的重要课题，涉及到物质与界面的相互作用、表面结构、表面能量等方面。
本文将以此为主题，介绍表面现象和界面反应的基本概念、研究方法以及在生物、化工等领域的应用。
一、表面现象的基本概念表面现象是指物质与界面之间的相互作用过程，包括液体-气体界面和固体-气体界面。
液体-气体界面的表面现象包括液体表面张力和液滴形成，固体-气体界面的表面现象包括液体在固体表面的吸附、界面活性剂的作用等。
表面现象有其固有的特点，例如，液体分子在液体-气体界面上受到复杂的吸附相互作用，导致液滴形成；而在固体-气体界面上，固体表面原子和分子的排列方式与体相有所不同，表现出特定的性质。
二、研究表面现象的方法研究表面现象的方法主要包括表面张力测定、界面活性剂的表面吸附等实验手段。
例如，通过在液体-气体界面加压，测定液滴的半径变化来确定液体表面的张力。
界面活性剂的表面吸附可以通过测定界面剂溶液的表面张力和浓度来推断。
此外，表面和界面的结构也可以通过许多表征手段进行研究，包括拉曼光谱、X光衍射、透射电子显微镜等技术。
这些方法可以直接或间接地揭示表面分子和原子的排列方式、键长、键角等信息。
三、界面反应的原理与应用界面反应是指液体-液体界面或者固体-液体界面上发生的化学反应。
在界面反应过程中，各相之间的相互作用和传递起着重要的作用。
界面反应在生物、化工等领域有广泛的应用。
例如，生物体内的很多生化反应发生在细胞膜界面上；某些化工过程中，通过控制液体-液体界面上的界面反应，可以实现组分之间的选择性分离和传递，提高反应效率。
四、表面化学在材料制备中的应用表面化学是指通过改变固体表面的结构和性质，来实现功能化、修饰和改进材料性能的一种方法。
例如，通过在金属表面形成一层氧化物薄膜，可以提高金属的耐腐蚀性和强度；通过在纳米颗粒表面修饰有机分子，可以实现药物的缓慢释放，用于肿瘤治疗。
除此之外，表面化学在光电子学、传感器等领域也有广泛的应用。
表面实验课程设计
表面实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生掌握表面张力的概念，理解其产生原因及作用；2. 帮助学生了解不同物质表面张力的差异，以及这些差异在实际生活中的应用；3. 使学生掌握表面活性剂的作用原理，并能解释其在洗涤、乳化等方面的应用。
技能目标：1. 培养学生通过实验观察、记录和分析表面现象的能力；2. 提高学生运用所学知识解决实际问题的能力；3. 培养学生合作、沟通、表达的能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对化学实验的兴趣，激发他们的探究欲望；2. 培养学生严谨、实事求是的学习态度，提高他们对科学研究的尊重；3. 引导学生关注生活中的化学现象，认识到化学知识在生活中的重要性。
课程性质：本课程为实验课程，侧重于实践操作和观察分析。
学生特点：本课程针对初中年级学生，他们对化学实验充满好奇，具有一定的观察能力和动手能力，但需要进一步引导和培养。
教学要求：结合学生特点，注重启发式教学，引导学生主动探究，注重实践操作与理论知识的结合，提高学生的综合素养。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，以便进行有效的教学设计和评估。
二、教学内容1. 表面张力概念：讲解表面张力的定义，引导学生理解液体与气体接触时产生的现象。
教材章节：第三章第五节“液体的表面张力”2. 表面张力产生原因及作用：分析表面张力产生的原因，探讨表面张力在自然界和生活中的作用。
教材章节：第三章第五节“液体的表面张力”3. 表面活性剂原理：介绍表面活性剂的定义、分类和作用原理，解释其在洗涤、乳化等方面的应用。
教材章节：第四章第一节“表面活性剂”4. 表面实验操作：组织学生进行实验，观察不同液体表面的现象，测量表面张力，分析数据。
教材章节：实验教程第四章“表面张力实验”5. 实际应用案例分析：分析生活中表面张力及表面活性剂的应用实例，如洗涤剂、乳化剂等。
教材章节：第四章第三节“表面活性剂的应用”教学内容安排与进度：第一课时：讲解表面张力概念、产生原因及作用；第二课时：介绍表面活性剂原理，组织学生进行表面实验操作；第三课时：分析实验结果，讲解实际应用案例，总结课程要点。
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，液体在毛细管中能够形成凹液面，毛细体系中液体的饱和蒸汽压远小于正常饱和蒸汽压，使饱和蒸汽压在该体系中易于凝结的现象。
3．表面现象有着广泛的应用吸附:如用活性炭脱除有机物；用硅胶或活性氧化铝脱除水蒸汽；用分子筛分离氮气和氧气；泡沫浮选等。
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:如微电子集成电路块中有重要应用的LB膜；在生物学和医学研究中有重要意义的BL膜和人工膜；能延缓湖泊水库水分蒸发的天然糖蛋白膜等。
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：喷洒农药、感光乳液配制、电镀工件的润湿及利用润湿作用进行浮选等。
洗涤工业。
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形成化学键能的大小，一般化学键越强，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：温度升高，表面张力下降。
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:一类应用最广、较方便简单、最直接的方法；长度测量法——垂片法；透过测量法：主要用于固体粉末接触角测量影响接触角测定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。
扩散双电层模型的假设：1）固体表面是一个无限大的、带有均匀电荷密度的平面；2）反离子作为点电荷处理，在溶液中的分布服从波尔兹曼能量分布规律；3）溶剂对双电层的影响仅通过介电常数起作用，而溶液中各部分的介电常数又处处相等，不随反离子的分布而异。
采油化学表面活性剂
n
m
2020/4/11
三、表面活性剂的HLB值
1、HLB值的含义
表面活性剂是由亲水基团和亲油基团组 成，每一种活性剂亲水基团的亲水能力和亲 油基团的亲油能力具有一定的平衡关系。这 种平衡关系称为亲憎平衡值，HLB值。
C16H33OH 不具乳化性能。 C16H33OSO3Na 表现出良好的乳化性能。
第三章 表面活性剂
一、表面现象 1、界面、表面和相
2020/4/11
2020/4/11
• 界面是指物质的相与 相之间的交界面。
通常将有气相组成的 气—固、气—液等界面 称为表面。
相（phase）是指体系 中物理和化学性质均匀 的部分。
2、 表面张力（surface tension）
2020/4/11
2020/4/11
（4） 酰胺型：二聚氧乙烯脂肪酰胺
2020/4/11
（5）吐温型
吐温型非离子活性剂属于混合型的，聚氧乙 烯失水山梨糖醇醚脂肪酸酯：
2020/4/11
超级链接
非离子活性剂性质稳定， 不受PH值和盐的影响，应 用范围广，是具有发展前 途的活性剂。
2020/4/11
（四）两性活性剂 1、非离子--阴离子型
常用的水包油型乳化剂有： 烷基磺酸钠（AS）；烷基苯磺酸钠(ABS); 聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）等。
2020/4/11
表面张力的产生，从简单分子引力观点来看 ，是由于液体内部分子与液体表面层分子(厚度约 10－7cm)的处境不同。液体内部分子所受到的周 围相邻分子的作用力是对称的，互相抵消，而液 体表面层分子所受到的周围相邻分子的作用力是 不对称的，其受到垂直于表面向内的吸引力更大 ，这个力即为表面张力。
基础化学第三章
高度分散的多相性和热力学不稳定性既是胶体系统的主要特征，又 是产生其它现象的依据。
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
首页
前页 后页
第三章 溶液与胶体
基础化学
二、表面现象 表面现象：在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
界面：在多相系统中，任意两相间的接触面。 表面：若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
首页
前页 后页
第三章 溶液与胶体
基础化学
沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度的关系为
式中Kb为沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关。bB为溶质的质量摩 尔浓度。 从式(3-8)可以看出，溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关， 而与溶质的本性无关。 常见溶剂的沸点Tb及Kb和凝固点Tf及Kf
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
首页
前页 后页
第三章 溶液与胶体
基础化学
式中，k为比例常数，说明蒸气压下降只与一定量溶剂中所含溶质 的微粒数有关，而与溶质的本性无关。 应当指出：若溶质不挥发，pA即为溶液的蒸气压；若溶质挥发，pA 则为溶剂A在气相中的分压。 溶液的蒸气压下降原理具有实际意义。如CaCl2、P2O5以及浓H2SO4 等可用作干燥剂的原因就是由于这些物质表面吸收水蒸气后形成了溶 液，其蒸气压比空气中水蒸气压要低。因此，将陆续吸收水蒸气，直 至由于溶液变稀，蒸气压回升与空气的水蒸气相等，从而建立起液-气 平衡为止。
溶液浓度的表示方法
高等教育出版社 高等教育电子音像出版社
首页
前页 后页
第三章 溶液与胶体
基础化学
三、摩尔分数 摩尔分数：物质B的物质的量nB除以混合物的物质的量 Σni，用符 i 号xB表示，即
人教版初三化学第三章知识点总结
第三单元 自然界的水课题1 水的组成一、水的组成1、水的组成：（1）电解水的实验A.装置―――水电解器B.电源种类---直流电C.加入硫酸或氢氧化钠的目的----增强水的导电性D.化学反应：文字表达式：：水（H 2O ）氢气（H 2） + 氧气（O 2） 化学方程式：2H 2O 通电 2H 2↑+ O 2↑ 产生位置 负极 正极 体积比 2 ： 1质量比 1 ： 8E.检验：O 2---出气口置一根带火星的木条----木条复燃H 2---出气口置一根燃着的木条------气体燃烧，发出淡蓝色的火焰（2）结论： ①水是由氢、氧元素组成的。
②化学变化中，分子可分而原子不可分。
2、水的性质物理性质：无色无味的液体、40C 时密度最大，为1g/cm3 化学性质：通电分解 文字表达式：水（H 2O ）氢气（H 2） + 氧气（O 2） 化学方程式： 2H 2O 通电 2H 2↑+O 2↑ 3、氢气1、物理性质：密度最小的气体（向下排空气法）（氢气与其它气体的显著区别之处）；难溶于水（排水法）、无色无臭的气体证明氢气密度比空气小的方法：用氢气吹肥皂泡，若肥皂泡上升，则密度比空气小2、化学性质：可燃性（用途：高能燃料；氢氧焰焊接，切割金属）文字表达式：氢气（H 2） + 氧气（O 2）水（H 2O ） 化学方程式：2H 2 + O 2 点燃2H 2O 点燃前，要验纯 现象：发出淡蓝色火焰，放出热量，有水珠产生注意：混有一定量的空气或氧气的氢气遇明火会发生爆炸，因此点燃前必须验纯。
二、物质的分类1、概念单质：由同种元素组成的纯净物 例：氢气、氧气、红磷等化合物：由不同种元素组成的纯净物 例：水、高锰酸钾等氧化物：由两种元素组成，且含有氧元素的纯净物 例：二氧化硫、氧化铁等注意:单质、化合物前提必须是纯净物，即划分单质、化合物的标准是根据纯净物的元素种类来划分的。
若只含一种元素的纯净物就属于单质；若含有几种元素的纯净物就属于化合物2、物质分类的步骤①根据物质种类分为纯净物与混合物②写出纯净物的化学符号③根据元素种类将纯净物分为单质与化合物④在化合物中根据氧化物的概念找出氧化物课题2 分子和原子 点燃 通电通电 电解水口诀：正氧负氢，氢二氧一一、构成物质的微粒：分子、原子等微粒1、由分子构成的物质：例如水、二氧化碳、氢气、氧气等物质2、由原子构成的物质：金属、稀有气体、金刚石、石墨等物质3、物质构成的描述：物质由××分子（或原子）构成。
电化学原理-第3章：电极溶液界面的结构性质-4
为了研究界面的结构 和性质，就希望界面 上不发生电极反应， 使外电源输入的全部 电流都用于建立或改 变界面结构和电极电 位，即可等效为图3.1 （b）中的电路。
( ) ' ln a
根据（3.21）或（3.22） 求得该浓度下的离子表 面剩余量 v
(v v ) RT ln a ( ) '
v ( ) ' (v v ) RT ln a
当电极表面带负电时，（曲 线右半部分），正离子表面
1.界面电场对电极反应速度的影响
界面电场是由电极/溶液相间存在的双电层所引起的。
而双电层中符号相反的两个电荷层之间的距离非常小， 因而能给出巨大的场强。 例如 双电层电位差（即电极电位）为1V，而界面两 个电荷层的间距为 108 cm 时，其场强可
达 10 V cm 。
8
已知电极反应是得失电子的反应，也就是有电荷在相 间转移的反应。 巨大的界面电场下，电极反应速度必将发生极大的变 化，甚至某些在其他场合难以发生的化学反应也得以 进行。
特别有意义的是，电极电位可以被人为的，连续的加
以改变，因而可以通过控制电极电位来有效地，连续 地改变电极反应速度。这正是电极反应区别于其他化
学反应的一大优点。
2.电解液性质和电极材料及其表面状态的影响
电解质溶液的组成和浓度，电极材料的物理，化学性质及其 表面状态均能影响电极/溶液界面的结构和性质，从而对电 极反应性质和速度有明显的作用。 例如在同一电极电位下，同一种溶液中，析氢反应
这样，可以把电极电位 改变到所需要的数值， 并可定量分析建立这种 双电层结构所需要的电 量。 这种不发生任何电极反 应的电极体系称为理想 极化电极。
第三章 电化学腐蚀的基本原理
H 2 2 H 2e
O2 2 H 2O 4e 4OH
பைடு நூலகம்
（3）氧化还原电极/惰性金属电极
金属/溶液界面上只有电子可以交换，只有电子可迁越相界面 的一种金属电极。
例如:将Pt臵于FeCl3溶液中,将存在下列反应平衡,并有一定 的电位,被称为氧化还原电位。
Fe3 e Fe2
非平衡电位特点： 电荷平衡，物质不平衡 不满足Nernst关系 只能通过实验获得
Fe Fe 2+ + 2 e ( ia)
2H+ + 2e H2 ( ic)
Fe
Fe 2+
Fe 2+
Fe
H2 2H+
H2
2H+
(*)非平衡电极电位可以是稳定的也可以是不稳定的
3.4 腐蚀过程热力学判据 问题？？？
宏观腐蚀电池异种金属相接触如电偶腐蚀浓差电池1金属离子浓度不同浓度低电位低容易腐蚀2氧浓度不同氧浓度低电位低更容易腐蚀温差电池如金属所处环境温度不同高温电位低更容易腐蚀4活态钝态腐蚀电池铜铆钉铝板微观腐蚀电池化学成分不均匀组织结构不均匀微观腐蚀电池金属表面的物理状态不均匀金属表面膜的不完整33电极与电极电位电极的概念电子导体金属等与离子导体电解质相互接触并有电子在两相之间迁移而发生氧化还原反应的体系
Mg=Mg2++2e Al=Al3++3e
Ti=Ti2++2e Mn=Mn2++2e
Cr=Cr2++2e Zn=Zn2++2e
Sn=Sn2++2e Pb=Pb2++2e
Fe=Fe3++3e H =2H++2e
第三章表面活性剂-PPT
45
六 表面活性剂得生物学性质
1、对药物吸收得影响 表面活性剂得存在可能增加药物吸收,也可能降低药物
得吸收。 (1)若药物系被增溶在胶束内,且能顺利从胶束内扩散或胶
束本身迅速与胃肠粘膜融合,则可增加吸收,如吐温80 促进螺内酯口服吸收。 (2)表面活性剂得浓度亦有重要影响,如0、01%吐温80可 增加司可巴妥吸收,而1%吐温80反而降低了司可巴妥 吸收。
图解表面张力
三、表面活性剂得种类
根据极性基团得解离性质进行分类: ①离子型表面活性剂(阴离子型活性剂;阳离子
型活性剂,两性离子型); ②非离子型表面活性剂。
混合型得
11
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
12
根据分子量大小进行分类: ①低分子表面活性剂; ②高分子表面活性剂[如海藻酸钠、聚乙烯醇(PVA)、
酸碱酶得作用下易水解。
23
24
第二节 表面活性剂得基本特性
一、胶束(micelles)
溶液得表面正吸附达到饱与后,当溶液内表面活性剂 分子数目不断增加时,分子转入溶液中,其疏水部分 相互吸引,缔合在一起。
表面活性剂分子自身依靠范德华力相互聚集,形成亲 油基向内,亲水基向外,在水相中温度分散,大小在胶 体粒子范围得缔合体,称为胶束。
表面活性剂浓度变大
C < CMC
分子在溶液表面 定向排列,表面张 力迅速降低
C ＝ CMC
溶液表面定向排 列已经饱与,表面 张力达到最小值。 开始形成小胶束
C > CMC
溶液中得分子得憎水 基相互吸引,分子自 发聚集,形成球状、 层状胶束,将憎水基 埋在胶束内部
大学物理化学6表面现象课后习题及答案
表面现象课后习题一、是非题下述各题中的说法是否正确?正确的在题后括号内画“√”,错的画“⨯”。
1．液体的表面张力总是力图缩小液体的表面积。
（）2．液体表面张力的方向总是与液面垂直。
（）3．分子间力越大的液体，其表面张力越大。
（）4．通常物理吸附的速率较小，而化学吸附的速率较大。
（）5．兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。
（）二、选择题选择正确答案的编号，填在各题题后的括号内。
1．液体表面分子所受合力的方向总是：（），液体表面张力的方向总是（）。
（A）沿液体表面的法线方向，指向液体内部；（B）沿液体表面的法线方向，指向气相；（C）沿液体的切线方向；（D）无确定的方向。
2．温度与表面张力的关系是：（）。
（A）温度升高表面张力降低；（B）温度升高表面张力增加；（C）温度对表面张力没有影响；（D）不能确定。
三、计算题习题120℃时汞的表面张力σ=4.85×10-1N·m-1，若在此温度及101.325kPa时，将半径r1=1mm 的汞滴分散成半径为r2=10-5mm的微小液滴时，请计算环境所做的最小功。
习题2泡压法测定丁醇水溶液的表面张力。
20℃实测最大泡压力为0.4217kPa，20℃时测得水的最大泡压力为0.5472kPa，已知20℃时水的表面张力为72.75×10-3N·m-1，请计算丁醇溶液的表面张力。
习题320℃苯蒸气凝结成雾，其液滴半径为1μm，试计算其饱和蒸气压比正常值增加的百分率。
已知20℃时液体苯的体积质量(密度)为0.879g·cm-3，表面张力为0.0289N·m-1，C6H6的摩尔质量为78.11g·mol-1。
习题425℃时乙醇水溶液的表面张力σ随乙醇浓度c的变化关系为：σ/（10-3N·m-1）=72－0.5(c/＋0.2(c/2（a）试分别计算乙醇浓度为0.1mol·dm-3和0.5mol·dm-3时，乙醇的表面吸附量(·dm -3)习题5用活性炭吸附CHCl 3时，0℃时的最大吸附量为93.8dm 3·kg -1已知该温度下CHCl 3的分压力为1.34×104Pa 时的平衡吸附量为82.5dm 3·kg -1，试计算：（1）朗缪尔吸附定温式中的常数b ；（2）CHCl 3分压力为6.67×103Pa 时的平衡吸附量。
电化学原理第三章
2021/12/31
微分电容曲线可求给定电极电位下的电极表面剩余电荷q Cd＝dq/dQ 积分后可得
qCdd积分常数
无电荷排斥作用，界面张力最大; 此时的电极电位称为零电荷电位,常用符号Φ0表示。
q( )i
3.6
无论电极表面存在剩余电荷符号如何，界面张力均随剩余电 荷数量的增加而降低。 由上式
可直接由电毛细曲线斜率求某一电位密度下电极电位 表面剩余电荷密度q判断表面剩余电荷密度符号 及零电荷电位。
2021/12/31
由微分电容定义和李普曼方程，由电毛细曲线很易求得微分电容 值
因
q
所以 Cd2
2
(3.25)
2021/12/31
可根据电毛细曲线确定零电荷电位φO，从而可利用式（3.24）求得 任－电极电位下的电极表面剩余电荷密度q，即
q
qodq
oCdd
(3.3)6
故可计算从零电荷电位φO到某一电位φ之间的平均电容值Ci
即由3.21和3.22求得该浓度下的离子表面剩余量。
2021/12/31
§ 双电层的微分电容
一、 双电层的电容
界面剩余电荷的变化将引起界面双电层电位差改变，因而电极/溶 液界面具有贮存电荷的能力，即具有电容的特性。
理想极化电极可作为平板电容器处理，即把电极/溶液界面的两个 剩余电荷层比拟成电容器的两个平行板，由物理学知，该电容器 的电容值为一常数，即
d为紧贴电极表面排列的水化离子的电荷中心与电极表面的 距离，也为离子电荷能接近表面的最小距离。紧密层厚度为d， 若假定d内介电常数为恒定值。则该层内电位分布是线性变化的。 从x=d到溶液中远处剩余电荷为零的双电层部分即为分散层。其 电位分布是非线性变化的。
第三章电极溶液界面附近液相中的传质过程
第三章电极/溶液界面附近液相中的传质过程电极反应的分部步骤：界面附近传质过程，化学转化过程，界面上转化过程，电子转移过程.对于发生在电极/溶液异相界面的电极过程，除了电子转移过程之外，还涉及传质过程及各种表面效应，后者甚至可以成为速控步骤。
一般认为总的电极反应由一系列分步骤所组成。
电极反应的速率由这一系列分步骤的一个控制或若干个混合控制。
这些步骤包括以下几种。
物质传递：反应物从溶液本体相传递到电极表面和产物从电极表面相传递到分布到本体溶液.。
电荷转移：电极/溶液界面的电子传递耦联化学反应：电子传递反应前置或后续的化学转化，这些过程可能是均相也可能是异相过程。
表面转化反应：反应物或产物的吸脱附过程及新相生成（表面沉积、沉淀形成、气体放出）等其他的表面反应。
一般电极反应的基本步骤电极反应的速率大小取决于上述系列反应中受阻最大而进行最慢的步骤，最慢的步骤称速度控制步骤，其动力学特征就反应了整个电极过程的动力学特征。
基础电化学研究的核心内容之一就是识别电极过程包括的各分步骤，确定速度控制步骤，阐明反应机理和速率方程，从而掌握该电极过程的反应规律。
§3.1 研究液相中传质动力学的意义和方法（1）液相传质步骤是整个电极过程中的一个重要环节整个电极反应的基本历程（2）液相传质步骤可能成为许多电极过程的控制步骤，由它来决定整个电极过程的动力学特征。
a 电子传递过程（法拉第过程，电化学过程）进行的很快。
（热力学上）b可以增加过电位使反应的活化能降低，从而使电子传递过程大大加快，导致液相传质过程成为决速步骤。
（动力学）(3) 了解液相中的传质动力学规律有助于寻求提高这一步骤进行速度的方法，并消除由于这一步骤进行缓慢而带来的各种限制作用。
a由于液相中传质速度的限制，致使我们无法观测一些快速分布步骤（特例是电子传递过程）的动力学特征和参数。
b电极反应处于混合区时，可以利用这些规律来校正液相传质步骤的影响。
如何研究液相传质动力学？电极过程各个分部步骤是串联进行的，要想单独研究某一分部步骤，必须首先假定其它步骤进行的速度非常快，处于准平衡态，这样才能使问题得以简化。
人教版高中化学选修一第三章知识点汇总
人教版高中化学选修一第三章知识点汇总第三章探索生活材料3.1 合金一、认识合金1、合金：是由两种或两种以上的金属(或金属和非金属)熔合而成的具有具有金属特性的物质。
2、合金的物理性质：（1）一般情况下，与各成分的金属相比，合金比纯金属硬度更大、更坚固。
（2）多数合金的熔点一般比它的各成分金属的熔点都低。
（合金是混合物，但与其它的混合物不同，合金有固定的熔、沸点），因为，原子之间吸引力减弱。
（3）一般来说，合金的性质并不是各成分的性质的总和，合金比它的成分金属具有许多良好的物理的、化学的和机械的性能。
（4）合金的性能可以通过所填加的合金元素的种类、合金和生成合金的条件来加以调节。
（如生铁的熔点比纯铁的低）二、使用合金●常使用的合金有铁合金、铝合金、铜合金和新型合金。
生铁和钢是含碳量不同的的两种铁碳合金。
1、铁合金：根据含碳量的不同，铁的合金分为生铁和钢。
●生铁含碳量在2％～4％，还含有硅、锰及少量硫、磷等杂质，机械性能硬而脆，易断裂，可铸不可锻；●钢中含碳量一般在0.03％～2％之间，其它杂质含量也比生铁少，基本上不含硫和磷。
机械性能比生铁优良，硬而韧，有弹性，延展性好，可铸可锻，易加工。
2、钢：一般分为碳素钢和合金钢两大类。
根据含碳量不同，前者可以分为高碳钢、中碳钢和低碳钢。
●含碳量高，硬度大，韧性差、延展性差，含碳量低，硬度小，韧性好、延展性好。
后者最常见的一种是不锈钢，其合金元素主要是Cr和Ni，它在大气中比较稳定，不容易生锈，具有很强的抗腐蚀能力；但不锈钢的不锈是相对的，在海水中会被腐蚀。
3、铝合金●Al是地壳中含量最多的金属元素，纯铝硬度和强度较小，不适于制造机器零件，制成铝合金可改善性能。
常见的铝合金有，硬铝4、常见的铜合金：●有黄铜(Cu-Zn合金，含Zn20%~36%)和青铜(Cu-Sn合金，含Sn10%~30%)5、新型合金：钛合金：被誉为“21世纪金属”的钛所形成的合金，具有质量轻、硬度大、耐腐蚀、良好的抗氧化性，可作为人造骨的材料，又被称为“亲生物金属”。
化工原理第三章过滤
对于不可压缩滤饼：
r仅取决于悬浮液的物理性质，
对于可压缩滤饼：
Δψ↑，r↑
r r（0 ）s
s—压缩指数 不可压缩滤饼s=0 可压缩滤饼s=0.2~0.8
2）．过滤介质的阻力
（Resistance of Medium）
过滤介质阻力的大小可视为通过单 位 的虚过拟滤滤面饼积层获的得阻某力当。量滤液量qe所形成 通过过滤介质层的过滤速率：
L
K'
a2 1
3
2
u
3 、床层特性ε和a
其中影响最大的是ε
数学模型法
主要步骤：
1. 将复杂的真实过程简化成易于用数学方程式 描述的物理模型
2. 建立数学模型
3. 通过实验对数学模型的合理性进行检验并测 定模型参数
关键：在于合理简化，具体问题具体分析
必须对于过程的内在规律特别是过程的 特殊性有着深刻的理解。
上节重点内容回顾：
2. 板框压滤机的特点： 结构紧凑，过滤面积大，操作压差高，
可过滤细小颗粒或粘度较大的物料。 劳动强度大，操作环境差。
3. 过滤速率u的定义 单位时间、单位过滤面积所得的滤液量
4、请说出下式中每一个符号的物理含义
K 2 r
4）过滤速率基本方程式（The Base Equation）
结构：网状框架，外面套一层滤布袋， 多个框架连接于滤液总管。
操作：预涂，过滤，排浆，卸渣，清洗（再生）。
４．转筒过滤机（Rotray Drum Filter）
结构（Constraction）: 转鼓，分配头，滤浆槽，驱动装置。
特点：
自动连续操作， 过滤速率较大。但过滤 面积较小，过滤压差不 大，附属设备较多，流 程复杂。
化工原理各章节知识点总结
第一章流体流动质点含有大量分子的流体微团，其尺寸远小于设备尺寸，但比起分子自由程却要大得多。
连续性假定假定流体是由大量质点组成的、彼此间没有间隙、完全充满所占空间的连续介质。
拉格朗日法选定一个流体质点,对其跟踪观察，描述其运动参数(如位移、速度等)与时间的关系。
欧拉法在固定空间位置上观察流体质点的运动情况，如空间各点的速度、压强、密度等，即直接描述各有关运动参数在空间各点的分布情况和随时间的变化。
定态流动流场中各点流体的速度u、压强p不随时间而变化。
轨线与流线轨线是同一流体质点在不同时间的位置连线，是拉格朗日法考察的结果。
流线是同一瞬间不同质点在速度方向上的连线，是欧拉法考察的结果。
系统与控制体系统是采用拉格朗日法考察流体的。
控制体是采用欧拉法考察流体的。
理想流体与实际流体的区别理想流体粘度为零，而实际流体粘度不为零。
粘性的物理本质分子间的引力和分子的热运动。
通常液体的粘度随温度增加而减小，因为液体分子间距离较小，以分子间的引力为主。
气体的粘度随温度上升而增大，因为气体分子间距离较大，以分子的热运动为主。
总势能流体的压强能与位能之和。
可压缩流体与不可压缩流体的区别流体的密度是否与压强有关。
有关的称为可压缩流体，无关的称为不可压缩流体。
伯努利方程的物理意义流体流动中的位能、压强能、动能之和保持不变。
平均流速流体的平均流速是以体积流量相同为原则的。
动能校正因子实际动能之平均值与平均速度之动能的比值。
均匀分布同一横截面上流体速度相同。
均匀流段各流线都是平行的直线并与截面垂直,在定态流动条件下该截面上的流体没有加速度,故沿该截面势能分布应服从静力学原理。
层流与湍流的本质区别是否存在流体速度u、压强p的脉动性，即是否存在流体质点的脉动性。
稳定性与定态性稳定性是指系统对外界扰动的反应。
定态性是指有关运动参数随时间的变化情况。
边界层流动流体受固体壁面阻滞而造成速度梯度的区域。
边界层分离现象在逆压强梯度下，因外层流体的动量来不及传给边界层，而形成边界层脱体的现象。
第三章 固体界面性质(1)
（2）容量法 ） 装置： 主要由样品管、 装置：图 主要由样品管 量气管和压力计等组成。 （1）2-8 量气管的五个球的体积在安装系统之前就已经准确地测量了。 ）重量法 、量气管和压力计等组成。 量气管的五个球的体积在安装系统之前就已经准确地测量了。 原理： 吸附量是通过吸附前后系统的体积和压力的变化来计算。 原理： 吸附量是通过吸附前后系统的体积和压力的变化来计算。 系统的真空度： 系统的真空度：1.33X10−8 Pa。测定吸附量之前，先测定自由体积与死空间。 。测定吸附量之前，先测定自由体积与死空间。 吸附量的测定过程：将死空间内的气体抽走后，关上活塞 。 吸附量的测定过程：将死空间内的气体抽走后，关上活塞A。将样品全部浸 入液氮中，放入适量氮气，测定压力和 入液氮中，放入适量氮气， 液氮的温度。打开活塞A，由于样品吸附 液氮的温度。打开活塞 ， N2，压力将逐渐下降。待压力恒定后， 压力将逐渐下降。待压力恒定后， 记下此压力值和液氮的温度。这样， 记下此压力值和液氮的温度。这样， 就完成了一个点的样品对氮气吸附量的 测定。调节量气管中的汞面， 测定。调节量气管中的汞面，使各个球 逐个被汞充满， 逐个被汞充满，每充满一个球就重复一 次上述步骤，记下需要的数据， 次上述步骤，记下需要的数据，直到所 有球全部为汞充满为止，就可以获得在各个压力下的样品对氮的吸附量。 有球全部为汞充满为止，就可以获得在各个压力下的样品对氮的吸附量。
三、吸附量的测定 1、静态法 、 （1）重量法 ）
三、吸附量的测定 1、静态法 、
装置： 采用真空微量磁天平技术直接测定吸附量。 装置：图2-7 采用真空微量磁天平技术直接测定吸附量。 原理：在一定范围内，石英弹簧的伸长度与吸附气体的重量成正比。 原理：在一定范围内，石英弹簧的伸长度与吸附气体的重量成正比。 采用弹簧秤的优点： 采用弹簧秤的优点： ①不与气体反应； 不与气体反应； ②弹性恢复好； 弹性恢复好； ③不随温度和时间而变。 不随温度和时间而变。 国外已有定型商品。 国外已有定型商品。 已制成连续自动测定吸附等温线的 装置并配有电子计算机， 装置并配有电子计算机，可计算比表面 和孔径分布。 和孔径分布。
3-第三章-固气界面-3.1
第三章固气界面§3-1 吸附概述§3-2 吸附等温式§3-3 多孔性固体的吸附性质液体可以通过表面分子数的减少（变为球形），减少表面积，从而降低表面能。
但固体表面的质点不能自由移动，那么，固体降低表面能的方式都有哪些？自行调整外来因素固体可以通过吸附降低表面能。
吸附是固体表面最重要的性质之一。
吸附现象是固气界面普遍存在的一种现象。
由于固体表面上原子或分子的力场是不饱和的，就有吸引其它分子的能力，从而使环境介质在固体表面上的浓度大于体相中的浓度，这种现象称为吸附。
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为吸附剂（adsorbent），被吸附的气体称为吸附质（adsorbate）。
常用的吸附剂：硅胶、分子筛、活性炭等。
，吸附主要成分即SiO2非极性溶剂中的极性物质，孔径2－5nm。
常用的吸附剂：硅胶、分子筛、活性炭等。
一种天然或人工合成的沸石型硅铝酸盐。
Al 2O 3nSiO 2mH 2O，其晶体结构中有规整而均匀的孔道，孔径为分子大小的数量级，因只允许直径比孔径小的分子进入，能将混合物中的分子按大小加以筛分，故称分子筛。
常用的吸附剂：硅胶、分子筛、活性炭等。
课堂演示实验：活性炭从水溶液中吸附色素比表面一般500－1500m 2/g，孔结构复杂。
大部分为微孔，也有中孔和大孔。
人们很早就发现并利用了吸附现象，如生活中用木炭脱湿和除臭等。
随着新型吸附剂的开发及吸附分离工艺条件等方面的研究，吸附在化学工业、石油加工工业、农业、医药工业、生活小窍门：手机落水的正确操作（1）关机取出电池（2）纸巾擦干吸干（3）干燥剂吸干（4）专业人士维修切不可吹风机吹或台灯烘烤以固体表面和吸附分子间作用力的性质区分，吸附作用可分为物理吸附与物理吸附示意图化学吸附示意图物理吸附：吸附质与吸附剂之间以范德华力为主的吸附。
任何气体在其临界温度以下，都会在其和固体表面之间的范德华力作用下，被固体吸附。
但两者之间没有电子转移。
化学中的表面现象原理及性质
化学中的表面现象原理及性质在化学研究中，表面现象是一个非常重要的现象。
它指的是在接触面上发生的各种化学反应和物理现象。
这种表面现象常常发生在液体和气体之间的接触界面上，在化学研究中扮演了非常重要的角色。
本篇文章将讨论表面现象的原理以及它的性质。
表面现象的原理在表面现象中，液体和气体之间的接触面称为“界面” ，在这个界面上液体和气体的分子之间会发生各种现象。
这些现象可以通俗地解释为水在物体表面的“倾倒”现象。
液体表面的分子比内部的分子更加紧密地结合在一起，表面分子形成了一个“皮层”，这就是所谓的表面张力。
表面张力是由于表面分子的结构紧密程度比内部分子结构更加紧密，所以表面张力与液体分子间的作用力相比要大得多。
例如，水有很高的表面张力，当水滴在物体上时，水的分子会紧密结合在一起，形成一条曲线，即形成所谓的“水滴状”，这种形状是由表面张力引起的。
表面现象是由表面张力和表面活性剂共同作用引起的。
表面活性剂，也称为界面活性剂，是具有亲水性和疏水性的物质。
表面活性剂分子的一个部分像水分子一样亲水，另一个部分像疏水分子一样疏水，从而使分子有吸附在液体表面上的倾向。
这种吸附降低了表面张力，从而影响液体和气体之间的相互作用。
例如，如果在纯水中添加少量的表面活性剂，水的表面张力就会降低，水分子就不会滚落到物体表面上了，而是会湿润表面。
这就是为什么我们能够洗牌或者把水倒在玻璃杯里，并且牌或水总是湿润整个表面的原因。
表面现象的性质表面现象在化学研究中有很多不同的应用。
其中一些应用包括：对表面积的测量、材料表面的润湿性、表面张力的测量以及超级材料的制备。
1. 表面积的测量在化学和生物学中，测量物质表面积是一个重要的步骤。
例如，在制备催化剂或者药物吸附剂时，表面积是非常重要的参数之一。
测量表面积的一种常见方法是使用比表面仪来测量粉末或颗粒的比表面积。
这种方法基于表面现象和气体吸附原理，通过比较吸附气体的不同压力下，物质表面上所吸附的气体分子的数量来进行测量。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
从单位上来看，实质是表面张力的单位。
——
第一节 表面张力和表面能
由于净吸引力的存在，
表 面
把内部分子移到表面所作的
张 表面功转化为表面分子的位
力 的 理
能，单位表面的表面分子所 具有的位能（即表面能）就
解 是表面张力。
能 的 角
U s A
J m2
N m m2
N m
度
从单位上来看，实质是表面张力的单位。
第一节 表面张力和表面能
人类对一个事物的认识和理解是不断发展变化的，分析 问题和解决问题的角度也是多方面的。例如：圆锥和光
表 面 张 力 的 理 解
圆锥
侧面——三角形
底面——圆
光电效应（E=mC2）角度：光子、粒子性；
波的角度：光是一种电磁波。因此，光具有波粒二象性。
同样，对于表面张力的理解也可以分为以下几个方面。
丝线也受到同样的拉力，只是由于丝线两侧都有液膜，液膜对丝线各部
分施加的净拉力为零。
表面张力是一种收缩力，作用在表面的边界线上，垂直于边
界线向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任 一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面拉向两侧。
第一节 表面张力和表面能
——
表
面
张
力
的
理
解
2L
力
W1
的 角
W2
第一节 表面张力和表面能
——
表 面 张 力 的 理 解
丝线圈内肥皂膜未刺破时
丝线圈内肥皂膜刺破时
力
金属环上系一丝线圈，把金属环连同丝线圈一起浸入肥皂液中，然
的 角 度
后取出，环中就形成一层液膜，而丝线圈可在液膜上自由游动。如果把 丝线圈内的液膜刺破，丝线圈即被弹开形成圆形，就好象液面对丝线圈
沿着环的半径方向施加向外的拉力一样。由此可知，当液膜未被刺破时，
上，垂直于边界线并与表面相切；因此，薄纸板各方向受到的力不
能相互抵消，合力F的方向向右，导致薄纸板向右运动。
力 的 角 度
——
第一节 表面张力和表面能
由于净吸引力的存在，
表 把内部分子移到表面，增加
面 张 力
单位表面所作的表面功就是 表面张力。
的
理
解
W A
J m2
N m m2
N m
功
的
角
度
欢迎大家光临
大 家 好
第三章 表面现象
前言 第一节 表面张力和表面能 第二节 曲界面两侧的压力差 第三节 吸附 第四节 润湿 第五节 毛细管现象 小结
前言
表面现象：指发生在表面上的一切物理化学现象。 界面分类：按照物质的三态可分为气液、气固、液液和液固 四种。通常把两相中有一相为气相的界面称为表面。 注意：界面并不是简单的二维几何平面，而是从一个相到另 一个相的过渡层。该过渡层具有一定厚度（约几个分子层厚）， 其性质与相邻两相的性质不同，但又是由相邻两相所含物质的性 质所决定的。因此，研究界面现象，必须研究整个体系的性质。
——
第一节 表面张力和表面能
（1）温度：T↑ ↓，通常每升高10℃，表面张力降低1mN/m
表
解释： T↑→ 分子间距↑→分子间引力↓→净吸引力↓
面
张 力 的
（2）压力：p↑ 显著）
↓，通常每升高10atm，表面张力降低1mN/m（气液界面
影 响
解释： p↑→ 分子间距↓→对表面分子的引力↑→净吸引力↓
析 及 概
的净吸引力，因此，要把内部分子移到表面上来，就需要克服 净吸引力而做功，所做的功转变为表面分子的位能，表面分子
念 的 引
比内部分子多具有的能量就叫表面能（Us）。显然，表面积 （A）越大，表面分子越多，表面能（Us）越大。
出
Us A
U s A
U s U s
A A
——比表面能，即单位表面所具有的能量。
度
L
把金属丝弯成U形框架，另一根金 属丝可在框架上自由滑动。把框架放在 肥皂液中，取出后，框架上就有了一层 肥皂膜。由于表面张力的作用，肥皂膜 会把可滑动的金属丝拉上去，一直到框 架顶部。如果在金属丝下面悬挂一重物， W2，当W2与可滑动金属丝的质量W1之 和与向上的表面张力2L平衡时，金属 丝就保持不再滑动。由于肥皂膜有正反 两个表面，因此，表面张力在总长度为 2L的边界上作用，所以肥皂膜将金属 丝向上的拉力为F= ·2L=W1+W2。
第一节 表面张力和表面能
将一个薄纸板剪成三角形，并在其底边上剪出一个凹槽，在凹槽
表
上涂一点肥皂（即表面活性剂）后，将其放入清水中，薄纸板就会
面 张 力
自动按箭头所示方向运动。如果不在凹槽上涂抹肥皂，结果怎样呢？ 为什么涂抹肥皂与否会产生截然不同的现象呢？
的 理 解
总结：这是因为与肥皂接触的水的表面张力小，而没有肥皂的各 边水的表面张力大；表面张力是一种收缩力，作用在表面的边界线
石油工程中的界面现象
（1）钻井过程：钻井液与井壁、钻井液滤液与地层岩石、固相 颗粒与油或水界面都属于固液界面；
水包油或油包水乳化钻井液中的油水界面属于液液界面；
充气钻井液与泡沫钻井液中存在气液界面。
对钻井过程中界面现象的正确认识和应用可使钻井液保持良 好的性能，避免井下复杂事故的发生，为安全、优质、快速钻井 创造条件。
因
素 （3）相界面性质：物质不同，分子吸引力不同，表面层分子受到的净吸
引力不同。由此可以推知，两相物质分子大小、质量、分子间距等性质
越接近， ↓。
如：水-正辛烷=50.8mN/m， 水-正辛醇=8.5mN/m， 水-汞=375.8mN/m。
研究界面现象，必须首先搞清界面现象产生的原因及其实质。
第一节 表面张力和表面能
表面张力和表面能是物质表面
层分子与物质本体分子相互作用的
表 宏观表现，物质的表面层分子与本
面 分 子
体分子的受力状况不同。溶液内部 分子所受周围分子的吸引力可以相
受 互抵消而处于受力平衡状态，而表
力 分
面层分子则受到一个指向液体内部
第一节 表面张力和表面能
表
面 分
[Us]——J，[A]——mቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，
子
受 力
[]——J• m-2=N • m • m-2=N • m-1
分
析
及 概
所以又可看作是作用在单位长度表面
念 的
上 的 力 ， 即 表 面 张 力 （ surface
引 出
tension或interfacial tention）。
（2）采油过程：油层被打开之前就存在着气液界面、液液界面、 固液或固气界面，其界面现象相对简单；打开之后的采油过程中， 由于流体的流动，界面现象变得复杂、多样。
（3）集输过程：原油破乳、管道防腐、原油降凝降粘、除垢防 垢都是界面行为。
界面现象普遍存在于钻井、采油、集输过程，应该学习并掌 握基本界面现象和应遵循的基本规律。