合肥工业大学-物理化学习题-第十章界面现象合并 PPT
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最新物理化学10-2界面现象ppt精品课件
θ
Va Vma
再联系（10.3.3）式 可得：
bp V a θ 1 b p Vma
10.3.4
第十四页，共22页。
因此，朗缪尔吸附等温式还可写成以下形式：
Va
Vma
bp 1 bp
1 Va
1 Vma
1 Vma
b
1 p
10.3.5a 10.3.5b
由10.3.5b
可知,若以
1 Va
对
1 p
作图,应得一条直线,由其斜率
1 Vma /dm 3
kg1
kPa 0.01868 kPa
( 计算机求得: b = 0.01839 kPa )
由定义，饱和(bǎohé)吸附量是 1 kg 活性炭吸附的气体在标 准状态下的体积。所以在 m kg 活性炭上吸附的 CO 分子数为：
N m pVma L RT
（ 这里 p、T 指标准态压力与温度）
数）N。因为吸附速率与A的压力 p 及固体表面上的空位数
( 1- )N 成正比。
v吸附 k1 p (1 θ)N
第十二页，共22页。
解吸速率与固体表面上被复盖的吸附位置数，即被吸附
的分子数成正比。 v解吸 k1θ N
动态平衡时吸附速率与解吸速率相等：v 吸附= v 解吸
k1 p1 θ N k1θ N
及截距,可求得 Vma 和 b
第十五页，共22页。
朗缪尔公式的性状：
a. 压力很低时，b p << 1, 式（10.3.5a)简化为：V a Vma b p
吸附量与压力成正比，这反映了，吸附等温线的起始段， 几乎是直线的情况。
b. 压力很高时，b p >> 1， 则有： V a Vma
最新大学物理化学经典课件6-3-界面现象教学讲义PPT
一、植 物 检 疫
3、植物检疫的主要措施：
（1）划分疫区和保护区。 （2）产地检疫和现场检疫。 （3）感染材料现场消毒处理。 （4）外检由检疫机关处理，检疫对象禁止输出或输入。 （5）可疑检疫对象要在隔离的苗圃种植或分离培养鉴定。
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6.2.3 分散度对化学反应的影响
• 分散度不仅影响物理性质，而且影响反应能 力（反应速度、化学平衡）。
• 只有分散到10-6cm以下，分散度的影响才能 明显表现出来。
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6.3 弯曲液面下的附加压力 6.3.1附加压力
演示：
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大学物理化学经典课件6-3-界面 现象
6.2.2 新相生成时的亚稳现象(续)
1. 蒸气冷凝时的过饱和现象
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2. 液体沸腾时的过热现象
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在多孔固体吸附液体蒸气时为什么会有毛细凝聚现象?
答：毛细凝聚是指固体在吸附蒸气时，在它的细小 的毛细孔中蒸气凝聚成液体，使吸附值大大偏高， 造成测固体表面积的实验失败。发生毛细凝聚的 原因是固体内有微孔，半径极小，这液体又能润 湿固体表面，接触角小于90°。在微孔中一旦形 成液体，液面是凹形的，所以微孔中液面的饱和 蒸气压比平面上的要低得多。在很低的蒸气压力 下，毛细孔内已达到气—液平衡，蒸气不断在毛 细孔内凝聚为液体，使吸附值偏高。防止的方法 是在做吸附实验时控制蒸气的压力，一般控制比 压在0.3以下，防止毛细凝聚。
物理化学论 界面现象习题
第十章界面现象10.1在293.15 K及101.325kPa下，把半径为1×10-3m的汞滴分散成半径为1×10-9m小汞滴，试求此过程系统的表面吉布斯函数变为多少？已知汞的表面张力为0.4865N·m-1。
10.2计算373.15K时，下列情况下弯曲液面承受的附加压。
已知373.15K时水的表面张力为58.91×10-3 N·m-1。
（1）水中存在的半径为0.1μm的小气泡；（2）空气中存在的半径为0.1μm的小液滴；（3）空气中存在的半径为0.1μm的小气泡。
10.3 293.15K时，将直径为0.1mm的玻璃毛细管插入乙醇中。
问需要在管内加入多大的压力才能防止液面上升？如不加任何压力，平衡后毛细管内液面高度为多少？已知该温度下乙醇的表面张力为22.3×10-3 N·m-1，密度为789.4kg·m-3，重力加速度为9.8m·s-2。
设乙醇能很好地润湿玻璃。
10.4水蒸气迅速冷却至298.15K时可达过饱和状态。
已知该温度下的表面张力为71.97×10-3 N·m-1，密度为997kg·m-3。
当过饱和水蒸气压力为平液面水的饱和蒸汽压的4倍时，计算。
（1）开始形成水滴的半径；（2）每个水滴中所含水分子的个数。
10.5已知CaCO3（s）在773.15K时的密度3900kg·m-3，表面张力为1210×10-3 N·m-1，分解压力为101.325Pa。
若将CaCO3（s）研磨成半径为30nm（1nm=10-9m）的粉末，求其在773.15K时的分解压力。
10.6已知273.15K时，用活性炭吸附CHCl3，其饱和吸附量为93.8dm3·kg-1，若CHCl3的分压为13.375kPa，其平衡吸附量为82.5 dm3·kg-1。
【物理化学】第10章 界面现象
pl
2021/1/13 Wednesday
以下，我们来导出弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径
的关系。
如左图，设有凸液面AB，球
心O，球半径 r ，球缺底面圆心
本节内O圆1容，底结面半束径 r1 ,将球缺底面
周上与圆周垂直的表面张力
分解为水平分力与垂直分力，
其单位周长上垂直分力 cos
指向液体内部 ， 为表面张力与垂直分力方向的夹角。因 为球缺底部圆周长 2 r1 ， 得垂直方向在圆周上合力为：
2021/1/13 Wednesday
例
：
直径为 1cm的
直 径 10nm 的
球型小水滴
圆球形小液滴
分成 1018个
本节内容结束
表面积： 3.1416cm2
表面积相 总表面积 314.16m2 差 106倍
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
2021/1/13 Wednesday
物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表
面积 As
与质量
m
的比：
as
As m
单位：m2·kg-
10.0.1 1
对于以上水滴的例本子节，若内近似容认结为其束在室温下密度为 1g ·
cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g-1 及600 m2 ·g-1 。
还有一类多孔固体，如多孔硅胶、分子筛、活性炭等，也
‹# ›
3. 界面张力及其影响因素
Ramsay和Shields提出的 与T的经验式较常用:
V2/3 k（TcT6.0）
式中V为摩尔体积，k为普适常数，对非极性液 体，k 2.2×10 •1 。
界面现象PPT课件
c．气体分子溶于液相 ↓
一般：p↑10atm, ↓1mN/m，例:
1atm 10atm
H2O = 72.8 mN/m H2O = 71.8 mN/m
13
§10.2 弯曲液面的附加压力及其后果 1. 弯曲液面的附加压力——Laplace方程
pg
一般情况下，液体表面是水
pl
平的，水平液面下液体所受压力
即为外界压力。
Δp = p内－p外
弯曲液面的附加压力
14
球形液滴(凸液面)，附加压力为： p p 内 p 外 p l p g
液体中的气泡(凹液面)，附加压力:
p p 内 p 外 p g p l
这样定义的p总是一个正值，方向指向凹面曲 率半径中心。
15
弯曲液面附加压力Δp 与液面曲率半径之间关系的推导：
当系统作表面功时，G 还是面积A的函数，若系 统内只有一个相界面，且两相T、p相同 ，
G f( T ,p ,A s,n B ,n C )
d G S d T V d p B ( ) d n B ( ) d A s B
G U H A
A s T , p , n B ( ) A s S , V , n B ( ) A s S , p , n B ( ) A s T , V , n B ( )
：引起表面收缩的单位长度上的力，单位：N·m-1。
7
（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 F d x 2 ld x d A
即：
W r dAs
：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）
8
分为1018个
第十章--界面现象
表面功：在恒温恒压下，使表面积增加
所做的功W’。
Wr’=Fdx=2ldx=dAs
而在恒温恒压下Wr’=dGT,P
则：Wr’=dGT,P=dAs
(
G As
Байду номын сангаас)T
,
p
又称为表面吉布斯函数，其物理意
义为：在恒温恒压下，系统增加单位面
积时所引起的吉布斯函数的增量。
2021/4/4
14
（4）表面张力与表面吉布斯函数关系
22
对于平面：P内=P外=P0
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+P
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-P
故：对于凸面：附加压力P = P内- P外 对于凹面：附加压力P = P外- P内
附加压力产生的原因：表面张力的存在。
2021/4/4
23
（2）附加压力的计算
➢称为表面张力，也称为表面吉布斯函
数，前者是从力的角度，后者是从能量 角度理解。
➢表面张力具有方向：作用于表面的边界 线上，垂直于边界线向这表面的中心并与 表面相切。或作用于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。
2021/4/4
15
➢表面张力与表面吉布斯函数在数值上相 等，物理意义不同，量纲完全一致：J m2 = N m-1。
2021/4/4
20
（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。
2021/4/4
21
10-2 弯曲液面的附加压力及其后果
1.弯曲液面的附加压力 （1）附加压力
物理化学第10章界面现象ppt课件
他还导出了联系吸附量和界面张力随体相浓度变化 的普遍关系式即著名的吉布斯吸附等温式。1859年， 开尔文（Kelvin）将界面扩展时伴随的热效应与界 面张力随温度的变化联系起来。后来，他又导出蒸 汽压随界面曲率的变化的方程即著名的开尔文方程。
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面 科学领域做出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分 子膜的研究尤为突出。他于1932年获诺贝尔奖，被 誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研 究是从范德华开始的。1893年，范德华认识到在界 面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
首 页 刚看的页 上一页 下一页 结 束
物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比：
as
As m
10.0.1 单位：m2·kg-1
对于以上水滴的例子，若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
αB
4.2.7
首 页 刚看的页 上一页 下一页 结 束
dU TdS pdV μB (α)dnB (α) 4.2.8
αB
dH TdS Vdp μB (α)dnB (α) 4.2.9
αB
dA SdT pdV μB (α)dnB (α) 4.2.10
αB
当体系作表面功时，G 还是面积A的函数
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体指的是 具有很大比表面的分散体系。对胶体和界面现象 的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。从历 史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现 今界面化学已独立成一门科学，有关“界面现象” 或“胶体与界面现象”的专著在国内外已有多种 版本。本课程主要介绍与界面现象有关的物理化 学原理及应用。它包括各种相界面和表面活性剂 的相关特性，界面上的各种物理化学作用，实验 的和理论的研究方法及其重要应用。对于准备考 研的同学，还应将其作为物理化学课程的一部分。
在1913—1942年期间，美国科学家Langmuir在界面 科学领域做出了杰出的贡献，特别是对吸附、单分 子膜的研究尤为突出。他于1932年获诺贝尔奖，被 誉为界面化学的开拓者。 界面化学的统计力学研 究是从范德华开始的。1893年，范德华认识到在界 面层中密度实际上是连续变化的。他应用了局部
与一般体系相比，小颗粒的分散体系有很大的表 面积，它对系统性质的影响绝对不可忽略。
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物质的分散度用比表面积 as 表示，它的定义为 物质的表面
积 As 与质量 m 的比：
as
As m
10.0.1 单位：m2·kg-1
对于以上水滴的例子，若近似认为其在室温下密度为 1g ·cm-3，则以上两种情况，比表面积 as 分别约为：6 cm2 ·g1 及600 m2 ·g-1 。
αB
4.2.7
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dU TdS pdV μB (α)dnB (α) 4.2.8
αB
dH TdS Vdp μB (α)dnB (α) 4.2.9
αB
dA SdT pdV μB (α)dnB (α) 4.2.10
αB
当体系作表面功时，G 还是面积A的函数
界面现象是自然界普遍存在的现象。胶体指的是 具有很大比表面的分散体系。对胶体和界面现象 的研究是物理化学基本原理的拓展和应用。从历 史角度看，界面化学是胶体化学的一个最重要的 分支，两者间关系密切。而随着科学的发展，现 今界面化学已独立成一门科学，有关“界面现象” 或“胶体与界面现象”的专著在国内外已有多种 版本。本课程主要介绍与界面现象有关的物理化 学原理及应用。它包括各种相界面和表面活性剂 的相关特性，界面上的各种物理化学作用，实验 的和理论的研究方法及其重要应用。对于准备考 研的同学，还应将其作为物理化学课程的一部分。
物理化学第10章界面现象
23
表面张力(Surface Tension)
请同学们用表面张力的知识思考图中的现象
24
将一含有一个活动边框的金属线框架放在 肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。
由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用， 可滑动的边会被向上拉，直至顶部。
25
2222222222222222 llllllllllllllll
T . Young P.S. Laplase Gibbs Langmuir
提出界面张力概念 表面张力与曲率半径关系 表面吸附方程 固体吸附等温方程式 19
表面与界面化学虽是物理化学的传统研 究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜 等新的实验技术的出现，使得表面、界面效 应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积 累，提出了在分子水平上进行基础研究的要 求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、 电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科 学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学 密切相关，是这些相关学科要研究和解决的 核心课题之一。
29
三、表面热力学基本关系式
根据多组分热力学的基本公式
dU TdS pdV BdnB U U S,V , nB
B
对需要考虑表面层的系统，由于多了一个表 面相，在体积功之外，还要增加表面功，则基本 公式为
dU TdS pdV dAs BdnB
B
U U S,V , As, nB
37
(3) 与温度有关
对绝大多数液体 T↑,γ↓ 对 Cd, Fe, Cu 合金及一些硅酸盐液体，T↑γ↑。
dG SdT Vdp BdnB dA
dp=0, dnB=0时，dG=-SdT+dA, 由全微分性质，
表面张力(Surface Tension)
请同学们用表面张力的知识思考图中的现象
24
将一含有一个活动边框的金属线框架放在 肥皂液中，然后取出悬挂，活动边在下面。
由于金属框上的肥皂膜的表面张力作用， 可滑动的边会被向上拉，直至顶部。
25
2222222222222222 llllllllllllllll
T . Young P.S. Laplase Gibbs Langmuir
提出界面张力概念 表面张力与曲率半径关系 表面吸附方程 固体吸附等温方程式 19
表面与界面化学虽是物理化学的传统研 究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜 等新的实验技术的出现，使得表面、界面效 应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积 累，提出了在分子水平上进行基础研究的要 求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、 电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科 学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学 密切相关，是这些相关学科要研究和解决的 核心课题之一。
29
三、表面热力学基本关系式
根据多组分热力学的基本公式
dU TdS pdV BdnB U U S,V , nB
B
对需要考虑表面层的系统，由于多了一个表 面相，在体积功之外，还要增加表面功，则基本 公式为
dU TdS pdV dAs BdnB
B
U U S,V , As, nB
37
(3) 与温度有关
对绝大多数液体 T↑,γ↓ 对 Cd, Fe, Cu 合金及一些硅酸盐液体，T↑γ↑。
dG SdT Vdp BdnB dA
dp=0, dnB=0时，dG=-SdT+dA, 由全微分性质，
《物理化学教学课件》第十章界面现象
界面现象的基本原理
表面张力
表面张力是物质表面分子或离子间的吸引力，使得物质表 面尽可能收缩。表面张力的大小与物质种类和温度有关。
润湿
润湿是指液体在固体表面铺展或被固体表面吸附的现象。 润湿与固体的表面能、液体的表面张力以及固体与液体之 间的相互作用力有关。
吸附
吸附是指物质在界面上的富集现象。吸附可以分为物理吸 附和化学吸附，物理吸附主要与物质在界面上的范德华力 有关，化学吸附则涉及到化学键的形成。
润湿是指液体在固体表面铺展并覆盖住表面的现象，而不润湿则是指液体不能在固体表面 铺展的现象。
润湿与不润湿产生的原因
润湿与不润湿现象的产生与液体和固体表面的分子间相互作用有关，当液体分子与固体表 面分子间的相互作用力大于液体分子间的内聚力时，就会产生润湿现象；反之则产生不润 湿现象。
润湿与不润湿的应用
能源
能源的储存与转化过程中涉及大量界面现象，如电池、燃料电池等，深入研究 界面现象有助于提高能源利用效率和降低环境污染。
环保
污水处理、大气污染控制等领域涉及大量界面现象，通过优化界面现象可实现 更高效的环保技术。
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毛细现象
毛细现象定义
毛细现象是指由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中上 升或下降的现象。
毛细现象产生的原因
由于液体的表面张力作用，使得液体会在细管中产生向上的附加压 力，从而使液体在细管中上升。
毛细现象的应用
毛细现象在自然界和日常生活中广泛存在，如植物的吸水、毛细血 管等。
润湿与不润湿
润湿与不润湿定义
04
界面现象的实验研究方法
表面张力测量方法
表面张力是液体表面所受到的垂 直于表面方向的力与表面每单位
10 界面现象.ppt
β相 体相
界面现象的本质
最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 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。
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。
恒温恒压下增加皂膜面积dA时，力F需对体系所作的 最小功（可逆非体积功）：
wr Fdx2ldx dAs dG
wr/dAs G/AsT,p
G As
T , p,N
dw
' r
dA
F 2l
定义表面吉布斯函数： G(表面) = γA
皂膜在恒T、p下收缩时，即T、p、N恒定时，
dT G ,pdsA A sd
但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相同物 质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中物 质分子的作用，其作用力未必能相互抵销，因此，界 面层会显示出一些独特的性质。
界面特征
两相间的界面并非几何平面，而是具有 一定厚度的界面层－－界面相
体相 α相
界面 相
界面特征：几个分子 厚、结构和性质与两 侧体相均不同
2.气-固界面
表面和界面(surface and interface)
3.液-液界面
表面和界面(surface and interface)
4.液-固界面
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
表面和界面(surface and interface)
5.固-固界面
界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。
体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用力是对称 的，各个方向的力彼此抵销；
合肥工业大学-物理化学习题-第十章、界面现象合并
A. 微小晶体的蒸气压较大 B. 微小晶体的熔点较低 C. 微小晶体的溶解度较大 D. 微小晶体的溶解度较小
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气 体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
p(最大)
实验使用同一根毛细管, r为定值, 故
2 1
p1
2 2
p2
1
2
p1 p2
72.75N m-1 0.4217kPa 0.5472kPa
56.1N m-1
开尔文 例 25 ℃半径为1 m的水滴与蒸气达到平衡, 试求水滴的内外压力差及水滴的饱 方程 和蒸气压. 已知25℃时水的表面张力为71.97×10－3 N·m－1, 密度为0.9971g·cm-3,
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
因为T, p 恒定, 所以为常数, 环境所做的最小功为可逆过程表面功W, 设 A1, A2分别为汞滴分散前后的总面积, N为分散后的汞的滴数, 则:
W
A1
A2 dA
A1
4r12
A2
( A2 N
- A1) 4r22
4r13 4r23
/ /
3 3
4r22
4r13
/
r2
W 4 (r13 / r2 - r12 )
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气 体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
p(最大)
实验使用同一根毛细管, r为定值, 故
2 1
p1
2 2
p2
1
2
p1 p2
72.75N m-1 0.4217kPa 0.5472kPa
56.1N m-1
开尔文 例 25 ℃半径为1 m的水滴与蒸气达到平衡, 试求水滴的内外压力差及水滴的饱 方程 和蒸气压. 已知25℃时水的表面张力为71.97×10－3 N·m－1, 密度为0.9971g·cm-3,
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
因为T, p 恒定, 所以为常数, 环境所做的最小功为可逆过程表面功W, 设 A1, A2分别为汞滴分散前后的总面积, N为分散后的汞的滴数, 则:
W
A1
A2 dA
A1
4r12
A2
( A2 N
- A1) 4r22
4r13 4r23
/ /
3 3
4r22
4r13
/
r2
W 4 (r13 / r2 - r12 )
物理化学及实验褚莹第十章界面现象精品PPT课件
[练习题] 对分散相为球形的物质，证明其体
积比表面为
AV
3 r
9 1
10.1.2 表面自由能和表面张力
对于凝聚相而言，表面层分子与内部分子的受力 情况不同。
图10-1 液体分子的受力情况
在无其它作用的情况下，所有表面层分子都 有力图进入内部的趋势，若扩展液体的表面积， 即把一部分内部分子移至表面，则需要克服拉力 作功，此功将转化为表面分子的势能。可见，表 面分子比内部分子具有更高的能量。
金 属 键 离 子 键 极 性 共 价 键 非 极 性 共 价 键
温度： 压力：
01TTCn
p ,
T ,
10.1.3 界面热力学性质
对于组成不变的均相封闭体系，当有表面功存在时， 热力学基本方程为
d U T d Sp d V γd A d H T d S V d pγd A d F S d T p d V γd A d G S d T V d p γd A
解：设小水滴的数目为N，则
34r13 N 34r23
N
r1 r2
3
1018
Байду номын сангаас
GA A 12dAA2A1
N 4 r 2 2 4 r 1 2 0 .9J14
[思考题] 由此计算结果说明为什么处理固体粉尘
的工厂要防止粉尘爆炸。
10.2 弯曲表面的附加压力和蒸气压
10.2.1 弯曲表面的附加压力
多相分散体系的分散程度用比表面表示：
体积比表面
AV
def
A V
质量比表面
Am def
A m
比表面随着物质分散程度的增大而增大。
例如，边长为立方体，A 6c 2 m 6 1 4 0 m 2 ， AV 600m1 。分散成 10 21 个边长为 1nm3立方 体，A613 0m2，AV 6109m1。
《界面现象》课件
界面现象在其他领域的应用
界面现象在其他领域也具有广泛的应 用，如能源、材料和电子等。在能源 领域中，利用界面现象可以提高燃料 的燃烧效率和减少污染物排放。
VS
在材料领域中，利用界面现象可以制 备功能材料和复合材料，提高材料的 性能和功能。在电子领域中，利用界 面现象可以制备电子器件和集成电路 ，实现电子设备的微型化和高效化。
分子模拟方法
总结词
利用计算机模拟分子间的相互作用和运动， 预测界面现象。
详细描述
分子模拟方法是利用计算机模拟分子间的相 互作用和运动，从而预测界面现象的一种方 法。这种方法可以对分子间的相互作用进行 详细的模拟，从而深入理解界面现象的微观 机制。分子模拟方法需要具备较高的计算机 编程和数值计算能力，并且需要选择合适的 模拟算法和力场参数。
表面能
表面能是表面分子所具有的能量 ，它反映了表面分子间的相互吸
引力。
表面能的大小决定了物质表面的 稳定性，如液体的蒸发速度、晶
体表面的生长速度等。
表面能的应用包括表面改性、涂 层技术、纳米材料制备等领域。
表面活性剂
表面活性剂是一种能够显著降低 表面张力或界面张力的物质。
表面活性剂分子通常具有亲水基 团和疏水基团，能够在界面上形
计算机仿真方法
总结词
通过模拟系统整体行为，预测界面现象。
详细描述
计算机仿真方法是利用计算机模拟系统的整体行为，从而预测界面现象的一种方法。这 种方法可以对系统整体行为进行模拟，从而提供对界面现象的整体认识。计算机仿真方 法需要建立合理的仿真模型，选择合适的仿真算法和参数，并对仿真结果进行科学分析
。
交叉学科
此外，界面现象还与生物学、医学、环境科学等交叉学科密切相关。通 过跨学科的研究，可以拓展界面现象的应用领域，推动相关领域的发展 。
物理化学：第十章 界面现象4
Ga sg ls lg lg (cos 1) Gi sg ls lg cos Gs sg ls lg lg (cos 1)
＞0，θ＜180º ＞0，θ＜90º ≥0，θ＝0º
利用接触角 判断润湿
<90°, 润湿 >90°, 不润湿 =0°或不存在，完全润湿 =180°，完全不润湿
一液界面所交的角。
l-g M
l-g
M
g
s-g
A l
s
N
s-l
s-g
g
A
l
s
s-l
N
亲液性固体
憎液性固体
10
1805年，Young指出，接触角是平面固体上 液滴受三个界面张力的作用，达到平衡时形成 的 ，应有下面关系
s ls lg cos
cos
s lg
ls
这就是著名的Young方程，也称润湿方程
吸附热沿DE线上升，合 成速率沿AB上升。
速率达到最高点B后，吸 附热继续上升，由于吸附 太强，合成速率反而下降。
对应B点的是第八族第 一列铁系元素。
8
§10.4 液 - 固界面
固体表面力场不对称，存在润湿和吸附
1. 接触角与杨氏方程
将液滴（L）放在一理想平面（S）上），如果有一
相是气体，则接触角是气一液界面通过液体而与固
32
固体自溶液中的吸附
吸附量 na V ( c0 c ) m
① 自稀溶液中的吸附
一般为 I 型等温线，可用Langmuir公式描述：
na nma bc 1 bc
b ：吸附系数，与溶剂、溶质的性质有关；
nma ：单分子层饱和吸附量；
亦可用弗罗因德利希吸附经验式： na kcn
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
sl
Bl .s新生微晶的蒸气压低 D. 相变热散失速度恒较快
6 为测定催化剂比表面, 常用低温N2吸附法, 此条件下N2在催 化剂表面上是__A____.
A. 物理吸附 C. 发生毛细凝结
B. 单分子层吸附 D. 铺满单分子层的饱和吸附
7 表面活性物质最重要的一个特征是____C___ . A. 表面张力大 B. 分子量很大, 易被吸附 C. 吉布斯吸附量为大的正值 D. 吉布斯吸附量为大的负值
4 润湿角 < 90 的条件是 __D__ .
A. s > sl－ l C. sl > s + l cos
B. sl > s + l D. s > sl
g
5 纯液体实际凝固温度比正常 凝< 9固0点低, 其原因是 ___A___.
A. C.
新生微晶的化学 s势高 冷却速度不能无限慢
9 实践表明, 水磨米粉比干磨米粉细得多或省劲得多, 这是因 为 __湿__磨__产__生__的__新__表__面__是__粉__|水__界__面__,_干__磨__形__成__的__是__粉__|空__气__界_ 面, _前__者__的__界__面__G__ib_b_s_函__数__比__后__者__小__很__多__,_故__在__外__界__做__等__量__功__的__情__ _况__下__,_湿__磨__能__获__得__更__多__的__粉__|水__界__面__,_即__得__到__的__米__粉__细__得__多__;__而__要 _获__得__相__同__粒__度__的__米__粉__,_湿__磨__需__要__的__功__小__得__多__,_即__省__劲__得__多__.____.
A. 微小晶体的蒸气压较大 B. 微小晶体的熔点较低 C. 微小晶体的溶解度较大 D. 微小晶体的溶解度较小
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气 体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
B. 向右移动 D. 来回移动
p2 T,
加热
r
10 天空中有大小不等的小水滴, 在运动中, 这些水滴的变化趋 势是__B___ . A. 大水滴分散成小水滴, 半径趋于相等 B. 大水滴变大, 小水滴缩小至消失 C. 大小水滴的变化没有规律 D. 不会有什么变化
11 摩尔浓度相同的下列各物质的稀水溶液中, 含___A_的溶液 表面张力最大, 而___B__是其中较好的表面活性剂.
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
现象
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么 性质? __B____
A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 __A__.
A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 3 表面张力与下述哪些因素无关? __B__
D. 不一定
A. 物质本身性质 B. 物质总表面积 C. D. 压力 E. 与此物质相接触的其它物质
A. 吸附为单分子层 C. 吸附为动态平衡
B. 吸附为多分子层 D. 吸附剂表面均匀
G
1 比表面Gibbs函数的定义式为 _________A___T_,_p_,N_______.
2 引起各种过饱和现象(例如蒸气的过饱和, 液体的过冷或过热, 溶液的过饱和等)的原因是 _____生__成__的__新__相__是__高__度__分__散__的__, _表 _面__积__大__,_表__面__G__ib_b_s_函__数__大___ .
逸3出将, 对一气根体毛施细加管的插最入大液压体力中为, 从_p毛_m_a细_x _管__p上_0_(大端__气吹__气_压_,_）由__下__g端_h_缓__2慢_r.
4 已知某溶质溶于水后, 溶液表面张力 与浓度c的关系为 = 0－aln(1 + bc), 其中0为纯水表面张力, a,b为常数, 则此溶 液中溶质的表面超量与浓度c的关系为 __Γ___R__T_(a_1b_c_b_c_)_____ .
7 图示一带活塞的玻璃管两端分别 有一大一小的肥皂泡. 现将活塞打开, 若肥皂泡不会马上破裂, 将会出现 ___大_泡_变__大_,_小__泡_变__小___的现象, 这是因为 _小_泡_曲__率_半__径_较__小_,_泡_内__气_体__受_到__较_大__的_附__加_压___
力而向大泡迁移
8 气固相反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已达平衡. 在其它 条件不变情况下, 把CaCO3(s)的颗粒变得极小, 则平衡__B_.
A. 向左移动
B. 向右移动
C. 不移动
9 如图在毛细管中装入润湿性液体, 当在毛细管左端加热时, 则管内液体将 __B___.
A. 向左移动 C. 不发生移动
A. 硫酸 B. 硬脂酸 C.甲酸 D. 苯甲酸
12 适宜于作油水型(O/W)乳化剂的HLB值的范围是___D_ ; 适 宜作水油型(W/O)乳化剂的HLB值的范围是___A___ .
A. 2~6 B. 8~10 C. 6~12 D. 12~18
13 微小晶体与普通晶体相比较, 下列结论中__D_ 是错误的.
5 在有机物溶液的分馏或蒸馏实验中, 常要往液体里加一些沸 石, 其目的是: _使__微__小__气__泡__易__于__生__成__, _降__低__液__体__过__热__程__度__. __.
6 有两块玻璃板和两块石腊板当中均夹有水, 欲将两种板分开, _____玻_板璃会更费劲, 这是因为 ____水__能__润__湿__玻__璃__, _分__开__玻__璃__板时 _新__产__生__大__面__积__的__水__-_空__气__界__面__, _因__为__水__的__比__表__面__G_i_b_b_s_函__数__较__大__, _所__以__外__界__须__提__供__较__大__的__功__;_而__分__开__石__腊__板__时__水__因__不__能__润__湿__石__腊__ _而__自__动__缩__成__球__滴__,_新__产__生__的__水__的__表__面__小___ .
sl
Bl .s新生微晶的蒸气压低 D. 相变热散失速度恒较快
6 为测定催化剂比表面, 常用低温N2吸附法, 此条件下N2在催 化剂表面上是__A____.
A. 物理吸附 C. 发生毛细凝结
B. 单分子层吸附 D. 铺满单分子层的饱和吸附
7 表面活性物质最重要的一个特征是____C___ . A. 表面张力大 B. 分子量很大, 易被吸附 C. 吉布斯吸附量为大的正值 D. 吉布斯吸附量为大的负值
4 润湿角 < 90 的条件是 __D__ .
A. s > sl－ l C. sl > s + l cos
B. sl > s + l D. s > sl
g
5 纯液体实际凝固温度比正常 凝< 9固0点低, 其原因是 ___A___.
A. C.
新生微晶的化学 s势高 冷却速度不能无限慢
9 实践表明, 水磨米粉比干磨米粉细得多或省劲得多, 这是因 为 __湿__磨__产__生__的__新__表__面__是__粉__|水__界__面__,_干__磨__形__成__的__是__粉__|空__气__界_ 面, _前__者__的__界__面__G__ib_b_s_函__数__比__后__者__小__很__多__,_故__在__外__界__做__等__量__功__的__情__ _况__下__,_湿__磨__能__获__得__更__多__的__粉__|水__界__面__,_即__得__到__的__米__粉__细__得__多__;__而__要 _获__得__相__同__粒__度__的__米__粉__,_湿__磨__需__要__的__功__小__得__多__,_即__省__劲__得__多__.____.
A. 微小晶体的蒸气压较大 B. 微小晶体的熔点较低 C. 微小晶体的溶解度较大 D. 微小晶体的溶解度较小
14 固体表面上对某种气体发生单分子层吸附, 吸附量将随气 体压力增大而 __C__ .
A. 成比例增加 C. 逐渐趋于饱和
B. 成倍增加 D. 恒定不变
15 BET公式区别于朗格缪尔公式的主要之处是 ___B_ .
B. 向右移动 D. 来回移动
p2 T,
加热
r
10 天空中有大小不等的小水滴, 在运动中, 这些水滴的变化趋 势是__B___ . A. 大水滴分散成小水滴, 半径趋于相等 B. 大水滴变大, 小水滴缩小至消失 C. 大小水滴的变化没有规律 D. 不会有什么变化
11 摩尔浓度相同的下列各物质的稀水溶液中, 含___A_的溶液 表面张力最大, 而___B__是其中较好的表面活性剂.
_________________________ .
8 上题中的变化将进行到 __两__泡__的__曲__率__半__径__相__等__为__止__,_此__时_ _小__泡__缩__至__玻__璃__管__口__处__,_其__曲__面__不__足__半__个__球__面__但__不__至__于__消__失___ .
现象
1 液体在玻璃毛细管中是上升还是下降, 取决于该液体的什么 性质? __B____
A. 粘度 B. 界面张力 C. 密度 2 纯组分系统的表面Gibbs函数值 __A__.
A. 大于零 B. 小于零 C. 等于零 3 表面张力与下述哪些因素无关? __B__
D. 不一定
A. 物质本身性质 B. 物质总表面积 C. D. 压力 E. 与此物质相接触的其它物质
A. 吸附为单分子层 C. 吸附为动态平衡
B. 吸附为多分子层 D. 吸附剂表面均匀
G
1 比表面Gibbs函数的定义式为 _________A___T_,_p_,N_______.
2 引起各种过饱和现象(例如蒸气的过饱和, 液体的过冷或过热, 溶液的过饱和等)的原因是 _____生__成__的__新__相__是__高__度__分__散__的__, _表 _面__积__大__,_表__面__G__ib_b_s_函__数__大___ .
逸3出将, 对一气根体毛施细加管的插最入大液压体力中为, 从_p毛_m_a细_x _管__p上_0_(大端__气吹__气_压_,_）由__下__g端_h_缓__2慢_r.
4 已知某溶质溶于水后, 溶液表面张力 与浓度c的关系为 = 0－aln(1 + bc), 其中0为纯水表面张力, a,b为常数, 则此溶 液中溶质的表面超量与浓度c的关系为 __Γ___R__T_(a_1b_c_b_c_)_____ .
7 图示一带活塞的玻璃管两端分别 有一大一小的肥皂泡. 现将活塞打开, 若肥皂泡不会马上破裂, 将会出现 ___大_泡_变__大_,_小__泡_变__小___的现象, 这是因为 _小_泡_曲__率_半__径_较__小_,_泡_内__气_体__受_到__较_大__的_附__加_压___
力而向大泡迁移
8 气固相反应 CaCO3(s) = CaO(s) + CO2(g)已达平衡. 在其它 条件不变情况下, 把CaCO3(s)的颗粒变得极小, 则平衡__B_.
A. 向左移动
B. 向右移动
C. 不移动
9 如图在毛细管中装入润湿性液体, 当在毛细管左端加热时, 则管内液体将 __B___.
A. 向左移动 C. 不发生移动
A. 硫酸 B. 硬脂酸 C.甲酸 D. 苯甲酸
12 适宜于作油水型(O/W)乳化剂的HLB值的范围是___D_ ; 适 宜作水油型(W/O)乳化剂的HLB值的范围是___A___ .
A. 2~6 B. 8~10 C. 6~12 D. 12~18
13 微小晶体与普通晶体相比较, 下列结论中__D_ 是错误的.
5 在有机物溶液的分馏或蒸馏实验中, 常要往液体里加一些沸 石, 其目的是: _使__微__小__气__泡__易__于__生__成__, _降__低__液__体__过__热__程__度__. __.
6 有两块玻璃板和两块石腊板当中均夹有水, 欲将两种板分开, _____玻_板璃会更费劲, 这是因为 ____水__能__润__湿__玻__璃__, _分__开__玻__璃__板时 _新__产__生__大__面__积__的__水__-_空__气__界__面__, _因__为__水__的__比__表__面__G_i_b_b_s_函__数__较__大__, _所__以__外__界__须__提__供__较__大__的__功__;_而__分__开__石__腊__板__时__水__因__不__能__润__湿__石__腊__ _而__自__动__缩__成__球__滴__,_新__产__生__的__水__的__表__面__小___ .