表 面 化 学
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《物理化学简明教程》(第四版)印永嘉 第八章 表面现象与分散系统
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2016/2/26
第八章 表面现象与分散系统
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第八章 表面现象与分散系统
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第八章 表面现象与分散系统
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(一) 表面现象
• 吸附热为负值。吸附过程是一个放热过程。
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8.3 气体在固体表面上的吸附
• ③ 吸附等温线
• 图8.8 几种类型的吸附等温线
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2016/2/26
2 朗格缪尔单分子层吸附等温式
• 1916年，朗格缪尔（Langmuir）提出个气固吸 附理论。其基本假定是： • l．吸附是单分子层的。 • 2．吸附分子之间无相互作用力。
8.1 表面吉布斯函数与表面张力 界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间
的界面，但习惯上把液体或固体与空气的界面称为
液体或固体的表面。
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2016/2/26
8.1 表面吉布斯函数与表面张力
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3 BET多分子层吸附等温式
• 在朗格缪尔吸附理论的基础上，1938年勃劳纳 尔（Brunauer）、爱密特（Emmett）和泰勒 （Te11er）三人提出了多分子层的气固吸附理 论，导出了BET公式：
物理化学第8章 表面物理化学
例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农 药中加表面活性剂；
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。
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。
《表面物理化学》PPT课件
面心立方结构的表面能
{100}面： {110}面： {111}面：
100
1 2
2 a2
4
4 a2
110
5 2 a2
111 2
3 a2
{100}
{110}
{111}
Figure 2.3. Schematic representing low index faces of a facecentered cubic (fcc) crystal structure: (A) {100}, (B) {110}, and (C) {111}.
10
固体表面的分类
固体的表面能
固体的表面能
表面原子的键合模型
固体表面原子处于与本体原子不一样的键合环境： 周围缺少相邻的原子，具有不饱和的悬空键； 处于更高的能量状态（表面能）。
固体的表面能
• 固体表面上的原子与晶体内部相比，处于一个较高的能 量状态，所以表面积增加，体系的自由能就增加。
• 表面能的定义： 每增加单位表面积时，体系自由能的 增量。
d G Sd V T dd p A idi nG=G(T, p, ni, A)
i
因此，表面自由能：
G
A ni,T ,P
G---系统的自由能；
S---熵；
T--
V---体积； p---压力； ---表面张力； A---
μi---组分i 的化学势； ni --- 组分i 的化学成分。
G
A ni,T ,P
•表面能也称为表面自由能或表面张力； •表面张力通常只针对液体。
表面自由能的热力学推导
对于一个多组分的材料系统，吉布斯自由能的改变:
dG SdV Td p idin G=G(T, p, ni)
物理化学B-第七章-表界面化学基础
物理化学B
表界面化学基础
引言
1. 表面（界面）：
界面：物质两相之间密切接触的过渡区
液体－液体
g
液体－固体 固体－固体
液体－气体
界面 （interface)
表面
l
固体－气体
（surface)
表面:两相之一为气相的密切接触的过渡区。
表面/界面 化学： 研究各种相界面的性质，尤其是具有巨大界面系 统的特殊性质(界面效应)；在分子（原子）尺度 上研究界面过程的科学。
p > p外
p < p外
1.弯曲液面下的附加压力
定义：界面两侧(p与p外)的压力差（p-p外），p 对凸表面， p >0
对凹表面， p <0
产生原因：在弯曲界面上，表面张力不能相互抵消。 代表表面张力的合力。
p的方向：总是指向曲率半径球心
肥皂泡中的压力 必大于大气压
水中气泡的压力
水的压力
2. 附加压力的大小——Young-Laplace方程
(l)
p p
Vmdp
p
Vmp
Vm
2
r
（1）
设小液滴和平面液体的蒸气压分别为pr和pV0，则它们对应 气相的化学势之差为
(g)
RT
ln
pr pvo
（2）
RT
ln
pr
pvo
Vm
•
2
r
ln pr pvo 2M RT r Kelvin方程
等温等外压下，液体的蒸汽压与液滴大小的关系。
(1) 各量的意义： pr—半径为r小液滴的蒸气压 pvo —平面液体的蒸气压正常值(查手册)
定性分析？
思考题6：
p
T
表界面化学基础
引言
1. 表面（界面）：
界面：物质两相之间密切接触的过渡区
液体－液体
g
液体－固体 固体－固体
液体－气体
界面 （interface)
表面
l
固体－气体
（surface)
表面:两相之一为气相的密切接触的过渡区。
表面/界面 化学： 研究各种相界面的性质，尤其是具有巨大界面系 统的特殊性质(界面效应)；在分子（原子）尺度 上研究界面过程的科学。
p > p外
p < p外
1.弯曲液面下的附加压力
定义：界面两侧(p与p外)的压力差（p-p外），p 对凸表面， p >0
对凹表面， p <0
产生原因：在弯曲界面上，表面张力不能相互抵消。 代表表面张力的合力。
p的方向：总是指向曲率半径球心
肥皂泡中的压力 必大于大气压
水中气泡的压力
水的压力
2. 附加压力的大小——Young-Laplace方程
(l)
p p
Vmdp
p
Vmp
Vm
2
r
（1）
设小液滴和平面液体的蒸气压分别为pr和pV0，则它们对应 气相的化学势之差为
(g)
RT
ln
pr pvo
（2）
RT
ln
pr
pvo
Vm
•
2
r
ln pr pvo 2M RT r Kelvin方程
等温等外压下，液体的蒸汽压与液滴大小的关系。
(1) 各量的意义： pr—半径为r小液滴的蒸气压 pvo —平面液体的蒸气压正常值(查手册)
定性分析？
思考题6：
p
T
学情会商家校面对面记录表内容-概述说明以及解释
学情会商家校面对面记录表内容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述：学情会商家校面对面记录表是一种帮助学校与家庭沟通交流的工具，旨在促进学生学习成绩的提高，加强家校合作，建立良好的学校家庭关系。
通过记录学生的学习情况、家庭背景、个性特点等信息，可以更好地了解学生的需求和问题，为学校和家长提供有效的指导和帮助。
本文将探讨学情会商家校面对面记录表的设计与应用，分析其在促进学生发展和提高学校教育质量方面的重要性和意义。
1.2文章结构文章结构部分：本文分为引言、正文和结论三大部分。
在引言部分，将对学情会商家校面对面记录表的概述、文章结构和目的进行介绍。
在正文部分，将从学情会商的概念和意义、家校合作的重要性和面对面记录表的设计与应用这三个方面进行详细分析和探讨。
最后，在结论部分，将总结学情会商家校面对面记录表的优势，提出提高学情会商效果的建议，并展望学情会商在未来的发展。
整篇文章逻辑清晰，层次分明，方便读者理解和掌握文章内容。
1.3 目的学情会商家校面对面记录表的核心目的是促进学校、家庭和学生之间的沟通与合作。
通过记录学生在家庭和学校之间的表现和需求，可以更好地了解学生的处境、情况和需要，从而为其提供更加个性化和针对性的支持和帮助。
这个记录表旨在建立起学校和家庭之间的紧密联系，促进双方的合作和沟通，从而共同关注学生的发展和成长，共同努力为每一个学生创造更好的学习环境和条件。
通过记录表的使用，学校和家庭可以更好地了解学生在不同领域的表现和需求，及时发现问题并加以解决，共同为学生的学习和成长保驾护航。
2.正文2.1 学情会商的概念和意义学情会商是指学校与家庭之间定期举行的会议，通过双方的面对面交流与沟通，了解学生的学习情况和成长环境，共同商讨学生的学习目标和发展方向，制定有效的教育计划和家庭辅导方案。
学情会商是家校合作的重要组成部分，旨在促进学校和家庭之间的紧密联系，共同为学生的全面发展而努力。
学情会商的意义在于加强学校与家庭之间的沟通与合作，促进双方共同关注学生的学习与成长，形成家校共育的良好局面。
个别化学习：多元表征在幼儿园区角活动中的应用
个别化学习：多元表征在幼儿园区角活动中的应用（最新版）编制人：__________________审核人：__________________审批人：__________________编制单位：__________________编制时间：____年____月____日序言下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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表面物理化学
第八章 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。
§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。
表面化学基础
4
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
4 陶瓷中的界面现象 4.
固相材料中的表面(界面)上，由于表面（界 面）和内部的原子相邻数不一样，造成大量断 键的存在 因而表现出某些奇特的性能 材料 键的存在，因而表现出某些奇特的性能。材料 的吸附、烧结、电性能、催化性能等行为都与 材料的表面特性相关。
fcc
a
不同密排晶面上的原子与相邻晶面的最近邻原子数不同
17
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
Cu的表面能面密度随各晶面与(111)晶面夹角Θ的变化
各晶面与(111)晶面间的夹角θ
♣陶瓷的表面张力一般不是很准确，与测量以及纯度有关 陶瓷的表面张力 般不是很准确 与测量以及纯度有关
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
18Hale Waihona Puke 6. 表面张力在弯曲面产生压差
dr r
△P×dV= ×dA
△P×4πr2 ×dr d ＝ × [4π(r ( ＋dr) d )2 - 4πr2 ]
P内
△P
△P×4πr2 ×dr ＝ × 8πr × dr ∴ △P＝2 /r
对于不规则曲面 (R1,R R2)： 曲面沿着曲率半径延长线d的方向 向外移动很小距离dz，曲面面积 增加dA和体积增加dV分别为
dA=(x+dx)(y+dy)-xy=xdy+ydx dV=xydz
等温等压下，
△P×dV= ×dA 即(xdy+ydx)=p xydz xydz,
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
4 陶瓷中的界面现象 4.
固相材料中的表面(界面)上，由于表面（界 面）和内部的原子相邻数不一样，造成大量断 键的存在 因而表现出某些奇特的性能 材料 键的存在，因而表现出某些奇特的性能。材料 的吸附、烧结、电性能、催化性能等行为都与 材料的表面特性相关。
fcc
a
不同密排晶面上的原子与相邻晶面的最近邻原子数不同
17
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
Cu的表面能面密度随各晶面与(111)晶面夹角Θ的变化
各晶面与(111)晶面间的夹角θ
♣陶瓷的表面张力一般不是很准确，与测量以及纯度有关 陶瓷的表面张力 般不是很准确 与测量以及纯度有关
Lab for Solid State Chemistry & Inorganic Membranes,USTC
18Hale Waihona Puke 6. 表面张力在弯曲面产生压差
dr r
△P×dV= ×dA
△P×4πr2 ×dr d ＝ × [4π(r ( ＋dr) d )2 - 4πr2 ]
P内
△P
△P×4πr2 ×dr ＝ × 8πr × dr ∴ △P＝2 /r
对于不规则曲面 (R1,R R2)： 曲面沿着曲率半径延长线d的方向 向外移动很小距离dz，曲面面积 增加dA和体积增加dV分别为
dA=(x+dx)(y+dy)-xy=xdy+ydx dV=xydz
等温等压下，
△P×dV= ×dA 即(xdy+ydx)=p xydz xydz,
物理化学表面性质
15
这些现象表明，在液体表面存在一种使液面收缩的力， 称表面张力（surface tension）或界面张力（interfacial tension）。
表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单 位长度线段上的表面收缩力。
16
(3) 表面张力
• 表面层分子受力 表面层分子与
体相内分子所处的力场不同。主要 受到指向液体内部的拉力，使表面 层液体分子有 向液体内迁移、力 图缩小表面积的趋势。液滴→球形。 若扩大表面积，对系统作功。
• 意义：第1等式→σ =恒温恒压、各相中物质的量不变，增加单位
界面面积时，所增加的Gibbs函数。其余式意义类似。
14
(3) 表面张力
用肥皂液在一个系有 线圈的金属环上形成一 个液膜，由于线圈周围 都是相同的液体，受力 均衡，线圈可以在液膜 上自由移动位置。
若将线圈内液膜刺破，线 圈两边受力不再平衡，立即绷 紧成圆形。 小视频7
气相 液相
图7.1.1 液体表面与内部分子受力情况
17
• 表面张力σ
缩小表面积 →力 维持膜大小 不变，加相反的外力F，与 l 成 正比, 比例系数σ→
表面膜
F=2 σ l →
lσ
F
σ= F/(2l)
单位： N·m-1 2——液膜有两个面。
dx 图7.1.2 表面功示意图
σ ——表面张力→引起液体表面收缩的单位长度上的力； 方向 垂直于单位长度的边界、与表面相切并指向液体方向。
e.g. 293.15K水的表面张力
100kPa 1000kPa
0.07288 N·m-1 0.07188 N·m-1
25
7.2 弯曲液面的附加压力
7.2.1 弯曲液面的附加压力——拉普拉斯方程
这些现象表明，在液体表面存在一种使液面收缩的力， 称表面张力（surface tension）或界面张力（interfacial tension）。
表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单 位长度线段上的表面收缩力。
16
(3) 表面张力
• 表面层分子受力 表面层分子与
体相内分子所处的力场不同。主要 受到指向液体内部的拉力，使表面 层液体分子有 向液体内迁移、力 图缩小表面积的趋势。液滴→球形。 若扩大表面积，对系统作功。
• 意义：第1等式→σ =恒温恒压、各相中物质的量不变，增加单位
界面面积时，所增加的Gibbs函数。其余式意义类似。
14
(3) 表面张力
用肥皂液在一个系有 线圈的金属环上形成一 个液膜，由于线圈周围 都是相同的液体，受力 均衡，线圈可以在液膜 上自由移动位置。
若将线圈内液膜刺破，线 圈两边受力不再平衡，立即绷 紧成圆形。 小视频7
气相 液相
图7.1.1 液体表面与内部分子受力情况
17
• 表面张力σ
缩小表面积 →力 维持膜大小 不变，加相反的外力F，与 l 成 正比, 比例系数σ→
表面膜
F=2 σ l →
lσ
F
σ= F/(2l)
单位： N·m-1 2——液膜有两个面。
dx 图7.1.2 表面功示意图
σ ——表面张力→引起液体表面收缩的单位长度上的力； 方向 垂直于单位长度的边界、与表面相切并指向液体方向。
e.g. 293.15K水的表面张力
100kPa 1000kPa
0.07288 N·m-1 0.07188 N·m-1
25
7.2 弯曲液面的附加压力
7.2.1 弯曲液面的附加压力——拉普拉斯方程
第2章 固体表面的物理化学特性
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表面驰豫主要取决于表面断键的情况，可以有 压缩效应、驰豫效应和起伏效应。对于离子晶体， 表面离子失去外层离子后破坏了静电平衡，由于极 化作用，可能会造成双电层效应。 悬挂键 负弛豫 正弛豫
表面波纹度
又称宏观粗糙度 , 是零件表面周期性重复出现的 一种几何形状误差。 减少零件实际支承表面面积，在动配合中使零件 磨损加剧。 波高h：波峰与波谷之间的距离。 波距s：相邻两波形对应点的距离。 h /s≈1：40 ；s一般1~10mm
粗糙度的定量方法：一般是两种
1）平均高度：
必须指出的是，重组型重构常会伴有表面弛豫而进 一步降低能量，仅就对表面结构变化地影响程度而 言，表面弛豫比重组小得多。
在平行基底的表面上，原子的平移对称
性与体内显著不同，原子位置作了较大 幅度的调整，这种表面结构称为重构 （或再构）。 R（hkl）－p×q－D
式中R表示基底材料的符号；（hkl）为基底平 面的密勒指数；D是表面覆盖层或沉积物质的 符号。p、q为倍数，即表面晶格基矢与基底晶 格的基矢平行，但长度不等。
2、几种清洁表面结构和特点
表面最外层原子与第二层原子之间的距离不同 于体内原子间距（缩小或增大；也可以是有些原 子间距增大，有些减小）
材料物理化学-第五章 表面与界面
us
ub—破坏化学键所需能量 us—表面能 ⑵离子晶体的表面能
0
1 2
ub
L sU N
0
(1
n is n ib
)
r0—0K时的表面能； LS—1m2表面上的原子数； nis、nib—分别表示第i个原子在晶体表面和晶体体内最邻近的原子数; Uo—晶格能； N—为阿佛加德罗常数。 说明： 实际表面能比理想表面能的值低，原因可能为： (1)可能是表面层的结构与晶体内部相比发生了改变，表面被可极化的氧离子所屏 蔽，减少 了表面上的原子数。 (2)可能是自由表面不是理想的平面，而是由许多原子尺度的阶梯构成，使真实面积比理论 面积大。
材料物理化学
湖南工学院
面，质点排列的周期重复性中断，使处于表面边界上的质点力场对称性破坏，表现出剩余的 键力， 称之为固体表面力。 （2）表面力的分类： 1.长程力：作用范围较范德华力大得多，两相分子间的分子引力，实质是范德华力。 2.范德华力：A-静电力（极性分子之间）；B 诱导力（极性与非极性分子）；C 色散力 （非极性分子之间） 5.1.2 晶体表面结构 晶体表面的成分和结构都不同于晶体内部，一般大约要经历4-6个原子层之后才与体内 基本相同，晶体表面实际上只有几个原子层范围。在晶体内部质点处在一个对称立场，但在 晶体表面表现出剩余的键力，即固体的表面力。液体通过改变表面的形状，力图形成球形表 面来降低系统的表面能；晶体质点不能自由流动，只能借助于晶体表面结构的改变来降低表 面能。 降低表面能一般有两种方法： 1.表面质点自行调整 ⑴将低表面能的晶体暴露在表面上 ⑵通过表面弛豫 ⑶通过表面重构 2.表面的成分偏析和表面对外来原子的的吸附以及这两种的相互作用 一、晶体表面的微观排列状态（维尔威结构学说） 1.弛豫过程：表面层负电子外侧不饱和，电子云将被拉向内侧正离子一方，极化变形，通过 电子云极化变形来降低表面能过程（瞬间完成改变表面层键性）。见P149 图5.4 2.重排过程：晶格必须稳定，作用力大，极化率小的正离子应处于稳定位置，正离子向内负 离子排斥向外——重排。见P149 图5.5 3.表面双电层：离子键逐渐过渡为共价键，表面为一层负离子所屏蔽——表面双电层。见 P149 图5.6和图5.7。 4.表面等负性：易吸附正离子。 5.双电层厚度由极化程度来决定，并影响表面能和硬度（极化变形大—表面能小—硬度 小）。 二、注意： (1)上述作用，随着向晶体内部深入而递减，对晶体而言，经过4~6层后，原子排列与晶体内 基本接近(晶格常数差小于0.1A)。 (2)与晶体内部相比，表面层离子排列有序度降低，键强数值分散。
物理化学第十三章表面物理化学
第Ⅱ类，溶液表面张力随溶质浓度增加以 近于直线的关系而缓慢升高。多数无机盐、非 挥发性的酸或碱及蔗糖、甘露醇等多羟基有机 物的水溶液属于这一类型—非表面活性物质。
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：
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：
物理化学：第八章表面化学
aV＝
表 面 积A 体积V
或
am＝
表 面 积A 质量m
aV＝
表 面 积A 体积V
或
am＝
表 面 积A 质量m
例 体积为 V 的液体分散为半径为 r 的液滴时比表面积多少？
A = 液滴数4r2 V 4r 2 3V
4 r 3
r
3
A 3m
r
am
3
r
aV＝
3 r
第一节 表面能、表面张力、表面热力学
理解公式：
(1)
对于凸曲面，r为正， （液滴小，蒸气压高）
p*r p*
1
，粒径r越小，Pr*越大。
(2) 对于凹曲面，r为负，
p*r p*
1
，即曲面上蒸气压
解释： 毛细管凝结现象——硅胶干燥原理
硅胶，具毛细空隙，对水润湿成凹面，蒸气压，易凝结。
二．液滴大小对蒸气的影响
思考：
静置一段时间 何种状态？
原因：(1) 刚形成小泡内（凹面）蒸气压低于正 常大气压
例按kelven公式计算，r=510–7 m的 小泡内蒸气压为0.998patm (2) 刚形成的小泡受到极大的附加压力（主要原因） 按Laplace公式计算，510–7 m的小泡，p曲= 2.33patm 因此需升高温度，产生更大蒸气压以对抗p曲 (3) 液体静压力（较小，可忽略） 爆沸与防止：过热液体一旦沸腾，p曲，形成爆沸。加沸石 防止。
gr r < 0 h
一．曲面附加压力
3．毛细现象
当毛细管插入液体后，有两种情况
h
定量计算式:
h 2 gr
r > 0 h r < 0 h
曲率半径r与毛细管半径R、接触角有关： R = r cos =0时，r= R
第一章 表界面的物理化学
吸附表面有时也称界面。它是在清洁表面上有来自体内扩散 到表面的杂质和来自表面周围空间吸附在表面上的质点所构成的表面。 根据原子在基底上的吸附位置，一般可分为四种吸附情况， 即顶吸附、桥吸附、填充吸附和中心吸附等。
（d）偏析表面 （d) 化合物表面
19
表面结构 表面结构分类
驰豫：点阵常数变化，非平衡态； 重构：原子重排，不同于本体内的晶面； 台阶化：有规律的非完全平面结构；
第一章
表界面的物理化学
1
第一节 材料表面与界面的定义及分类
1. 什么是表面/界面
多相体系界面特征 （ 1 ）界面的物理化学性质 不均匀，而界面两侧的性质 保持常数； 体 系 性 质
（ 2）界面 γ为准三维界面区 域，有一定的体积；
（ 3 ）研究对象是不均匀体 系，具有多相性。
α
γ
β
多相体系影响因素
24
表面和界面的定义
2. 表/界面分类
（2）根据研究角度和目的分类
以原子尺寸形 （ 3 ）按照界面形成途径分类 态从液相中或 （ a）机械作用界面 （e）液相与气相界面 气相 中 析出在 （ b）化学作用界面 （f）凝固共生界面 固态 表 面成核 （ c）熔焊作用界面 （g）粉末冶金界面 和生 长 ，形成 （d）固态结合界面 （h）粘接界面 膜体或块体。
(e) 中心长方 a≠b, γ= 90º
31
二维晶体点阵
五种二维格子
元格形状 平行四边形 长方形 正方形 60o菱形 晶格符号 P P, C P 轴和夹角 ab, 90o ab, =90o a=b, =90o a=b, =120o 晶系名称 斜方 长方 正方 六角
32
二维晶体点阵------点群（10）与空间群（17）
（d）偏析表面 （d) 化合物表面
19
表面结构 表面结构分类
驰豫：点阵常数变化，非平衡态； 重构：原子重排，不同于本体内的晶面； 台阶化：有规律的非完全平面结构；
第一章
表界面的物理化学
1
第一节 材料表面与界面的定义及分类
1. 什么是表面/界面
多相体系界面特征 （ 1 ）界面的物理化学性质 不均匀，而界面两侧的性质 保持常数； 体 系 性 质
（ 2）界面 γ为准三维界面区 域，有一定的体积；
（ 3 ）研究对象是不均匀体 系，具有多相性。
α
γ
β
多相体系影响因素
24
表面和界面的定义
2. 表/界面分类
（2）根据研究角度和目的分类
以原子尺寸形 （ 3 ）按照界面形成途径分类 态从液相中或 （ a）机械作用界面 （e）液相与气相界面 气相 中 析出在 （ b）化学作用界面 （f）凝固共生界面 固态 表 面成核 （ c）熔焊作用界面 （g）粉末冶金界面 和生 长 ，形成 （d）固态结合界面 （h）粘接界面 膜体或块体。
(e) 中心长方 a≠b, γ= 90º
31
二维晶体点阵
五种二维格子
元格形状 平行四边形 长方形 正方形 60o菱形 晶格符号 P P, C P 轴和夹角 ab, 90o ab, =90o a=b, =90o a=b, =120o 晶系名称 斜方 长方 正方 六角
32
二维晶体点阵------点群（10）与空间群（17）
表面物理化学复习提纲
《表面物理化学》复习提纲2.熟悉二维晶体结构的Miller指数记法。
(1)晶面标记:Miller指数法，即fcc(lmn), bcc(lmn), hcp(lmn)...均代表一个晶面，其中l、m、n 均为正整数。
(2)(lmn)的确定：在给定的晶体中，选定某一面，将其与晶体坐标的截距的倒数进行最小公倍数通分，所得的最小整数比值分别对应l、m和n。
这个面称为(lmn)面，与其矢量正交的法线方向称为这个面的法线，记为[lmn]，这是一个矢量。
(3)几个特殊的符号：( )代表晶面，{ }代表等价面。
它的等价面记为{lmn}。
[ ]代表晶面矢量法线方向，< >代表等价矢量法线方向。
fcc和bcc的晶面和矢量法线是相互垂直的，其余的晶体则不一定。
3.熟悉fcc，bcc和hcp的几个低Miller指数晶面结构。
在fcc晶体中，(111)面的原子形成六角密堆积；(100)形成正方形；(110)形成高低不平，最上层为长方形的结构。
在bcc晶体中，(110)为六角堆积，但比fcc的(111)面的六角堆积要松散；(100)为正方形，原子间有间隙；(111)的表面结构复杂，有三层露空。
hcp晶体的表面结构远比fcc和bcc复杂，因为它不是简单Bravais格子，原子在A位的上下堆积和在B位的上下堆积不相同。
hcp中，(001)面的原子堆积是相同的。
(100)面就会有(100)A和(100)B之分，形成搓衣板结构。
在搓衣板的每个小侧面，原子可能形成长方形和三角形结构。
hcp中，(101)面就更复杂了。
一种是形成类似六方密堆积的结构，但每间隔一个原子排会在表面上稍稍隆起；另一种则形成台阶结构，较为复杂。
这可由侧面图看出来。
4.熟悉hcp结构的四Miller指数记法。
hcp晶体中(100), (010)和(001)非等价。
用四位数的Miller指数(lmkn)来标记hcp的晶面，其中k = -(l + m)。
与fcc 及bcc 晶体的等价面相类比，hcp 的(100)和(010)是等价面，这两者和(001)不是等价面。
电化学反应概念
使发得进电行化学反应器的生产强度低于化学反应器。
电化能学→ 能化→学电能：强自制发过进程行，如电解合成工业、电解冶炼、加工和电化学表面处理等。
电化学有时比化学法优越（容易发现，环境污染少） 电在化这学 方生面产电是化能学耗法高有度时集比中化的学工法业更，优在越发，达许国多家化，学电法化不学能生完产成耗或电很量困几难乎的占反总应发，电量化的学法10则%很左容右易，实且现因，电且化成学本反低应、只环限境于污在染与少溶。液接
触直的接电 合极成表产面物，：使通得过电发化生学在反电应极器表的面生的产电强化度学低反于应化直学接反合应成器产。物，如通过阳极氧化制取氟、氯、高锰酸钾等，通过阴极还原制取氢和 B提：取能金耗属高等度。集中的行业
通过改变槽电压、电极材料、电解液组成及浓度来调节所 氯在碱这工 方业面和电电化冶学炼法工有业时是比电化化学学法生更产优过越程，中许规多模化巨学大法的不典能型完代成表或。很困难的反应，电化学法则很容易实现，且成本低、环境污染少。
触电的化电 学极有表时面比，化使学得法电优化越学（反容应易器发的现生，产环强境度污低染于少化）学反应器。
电化学反应的选择性
电解液组成，溶液 电化能学 →在化无学机能合：成强中制的过应程用，如电解合成工业、电解冶炼、加工和电化学表面处理等。
电化学反生应产是指能在耗电高极度和集溶中液的界工面业上，进在行发电达能国与家化，学电能化之学间生的产转耗变电反量应几。乎占总发电量的10%左右，且因电化学反应只限于在与溶液接
2. 间接合成产物：首先通过电化学反应，然 后通过次级反应，包括溶解、离解、均相 氧化或还原等得到产物，如氯酸盐等。
§3.3 电解
前言
1. 电化学反应概念
电化学反应是指在电极和溶液界面上进行电 能与化学能之间的转变反应。
电化能学→ 能化→学电能：强自制发过进程行，如电解合成工业、电解冶炼、加工和电化学表面处理等。
电化学有时比化学法优越（容易发现，环境污染少） 电在化这学 方生面产电是化能学耗法高有度时集比中化的学工法业更，优在越发，达许国多家化，学电法化不学能生完产成耗或电很量困几难乎的占反总应发，电量化的学法10则%很左容右易，实且现因，电且化成学本反低应、只环限境于污在染与少溶。液接
触直的接电 合极成表产面物，：使通得过电发化生学在反电应极器表的面生的产电强化度学低反于应化直学接反合应成器产。物，如通过阳极氧化制取氟、氯、高锰酸钾等，通过阴极还原制取氢和 B提：取能金耗属高等度。集中的行业
通过改变槽电压、电极材料、电解液组成及浓度来调节所 氯在碱这工 方业面和电电化冶学炼法工有业时是比电化化学学法生更产优过越程，中许规多模化巨学大法的不典能型完代成表或。很困难的反应，电化学法则很容易实现，且成本低、环境污染少。
触电的化电 学极有表时面比，化使学得法电优化越学（反容应易器发的现生，产环强境度污低染于少化）学反应器。
电化学反应的选择性
电解液组成，溶液 电化能学 →在化无学机能合：成强中制的过应程用，如电解合成工业、电解冶炼、加工和电化学表面处理等。
电化学反生应产是指能在耗电高极度和集溶中液的界工面业上，进在行发电达能国与家化，学电能化之学间生的产转耗变电反量应几。乎占总发电量的10%左右，且因电化学反应只限于在与溶液接
2. 间接合成产物：首先通过电化学反应，然 后通过次级反应，包括溶解、离解、均相 氧化或还原等得到产物，如氯酸盐等。
§3.3 电解
前言
1. 电化学反应概念
电化学反应是指在电极和溶液界面上进行电 能与化学能之间的转变反应。
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1, 任何印刷方式都是将一种信息从一个界面传递(或 转移)到另一个(多个)界面上。
2, 任何一种印刷工艺都是一种与界面化学密切相关 的一种工业技术。
3, 随着印刷承印物种类的日益增加，各类印刷方式 对于界面化学原理也越来越倚重。
4, 界面化学在材料开发领域所扮演的角色是举足轻 重的,同样学好它、掌握它对于我们研究印刷工艺、 开辟印刷工业的新领域大有裨益.
dG -SdT + Vdp + mBdnB +σdA
dp=0, dnB=0时，dG=-SdT+ σ dA, 由全微分性质，
〔∂(-S)/∂A〕T,p,nB
温度不变时，扩大
=〔∂ σ /∂ 〕 T A,p,nB 单位表面所吸的热
T〔∂
σ
/∂ 〕 T
A,p,nB
(TdS/dA)>0, 因此
第二章 液体界面
第一节 液体界面的结构
一， 液体界面两边分子的状态 分子运动学：在常温下，1cm2的液面上每秒 大约有1.2×1022个分子进出。 每个分子在界面上的寿命为？
二， 液体界面层分子的受力情况 液体内部分子所受的范德华力是平衡的 而液体界面层分子所受的范德华力是不平衡的
所以液体界面上往往会产生内压
• 因此有关于σ的多个定义式:
• 根据上述基本方程还可得出: ----麦克斯韦关系式
1,反映体系熵变随表面积变化关系 (∂S/∂As)T,P,ni=－(∂σ/∂T)As,T,ni
2,反映体系表面张力随压强变化关系 (∂V/∂As)T,P,ni= (∂σ/∂P)As,T,ni
三,界(表)面张力(Interface Tension)
• 其他状态函数的热力学基本方程
从能量的角度来研究液体界面的自动收缩象：
当液膜扩大时，外力对体系作功，体系的自由能增 加（△G＞0）。
△G=2σLdx= σdA
σ= △G/dA （液体与气体的界面可称为表面）
说明:σ是恒温、恒压下增加单位表面积时体系自 由能的增量。
σ被称为比表面自由能。简称表面能亦即表面吉 布斯焓。
δWreversible=σdAs
由吉布斯自由能性质可知，在恒温恒压下，此表面功即 等于体系吉布斯自由能的变化量：
(dG)T,P,ni＝ δWreversible= σdAs
此式表明，考虑表面相贡献的多相体系，除了温度、压力、组 成等因素，表面积也是影响体系热力学函数的一个重要变量。
二,考虑到界面张力的热力学基本方程
内压产生的原因：
气相 液相
界(表)面相分子受力不 均匀，分子有被拉 入液相的趋势。
这种受力不均匀性是 界(表)面现象产生的微 观成因。
液体的表面积因而有 自发收缩的趋势。
这就解释了为什么液 滴会以球形的形态存 在
第二节 界面(自由)能与界(表)面张力
一，界面（自由）能
使液体界(表)面积增大的过程是克服液相分子吸引力, 使 体相分子转移到界(表)面相的过程，需要环境对体系做功。以 可逆方式做功最少，称之为界(表)面功：
m2 m2 m
界(表)面自由能的量纲
界(表)面张力量纲
2、两者数值相同
肥皂膜保持张力平衡：F= 2σl （肥皂膜有两个表面）
肥皂膜
F
① ，用表面自由能计算：
dx
肥皂膜
lF
σ
W= σ自由能 A = σ自由能·2l·dx
②，用表面张力计算
肥皂膜
F
σ
W＝Fdx=2 σ （表面张力）
显然： σ （自由能）＝ σ （表面张力）
注意：
1. 表面张力是作用在单位长度线段 上的力，量纲为Ｎ m-1
2. 注意区分表面张力产生原因与表 面张力的表现
四，表面自由能与表面张力的关系
对于液体界(表)面相，我们从“能”和“力” 的角度引出了两个不同的概念：表面自由能与表面 张力。事实上这两个概念有着密切的联系
1、两者量纲相同
J Nm N
思考题
第四节， 影响纯物质的σ的因素
(1) 物质本身的性质（极性液体比非极性液体大， 固体比液体大）
(2) 与另一相物质有关
水 ----正庚烷 苯 汞
σ /(N m-1) 0.0502 0.0350 0.415
纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的 空气之间的界面张力。
(3) 与温度有关
对绝大多数液体 T↑, σ ↓ 对 Cd, Fe, Cu 合金及一些硅酸盐液体，T↑,σ↑。
自然界中物质以三种状态存在：气、液、固 因此产生界面相的种类有如下几种： 液－气，液－液，固－气，固－液，固－固
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
3，界面的性质 (1) 界面的稳定性
界面稳定存在的先决条件：生成这一界面 过程的吉布斯焓变化值（△G）大于零。
(2) 界面的其他性质 界（表）面张力、表面压、界面电能······
界面化学
上海理工大学出版印刷与艺术设计学院
关于《界面化学》课程
• 基本教材 《界面化学基础》朱埗瑶 赵振国著 化学工业出版社
• 参考书籍 《界面化学－原理与应用》 华东理工大学出版社
• 相关资料······
第一章 绪论
一，界面与界面相 1， 界面的定义
界面即为相界面，是指两体相之间的 极薄的边界层，其性质和种类取决于组 成该系统的两体相的性质和聚集状态。 2， 界面的类型
请同学们用表面张力的知识思考图中的现象
界（表）面张力试验结果
请注意到：1，表面张力的作用线 2，表面张力的作用方向
界(表)面张力－单位作用线长度上液体界(表)面的收缩 力,垂直于作用线，切于液面，指向液面 缩小方向。
作用于单位作用线上的这种表面收缩力称为表面张
力σ，单位是N·m-1。
F 肥皂膜
σ
第一章 绪论
二，界面化学的研究对象与内容 1,界面现象
界面现象
水滴为什么是圆形而不是方 形？
界面现象
它们为什么可以漂在水面上？
ps
水
水在毛细管中为 什么会上升？
2,本课程的教学内容
三，界面化学与印刷技术之间的关系 平版胶印工艺
三，界面化学与印刷技术之间的关系 凹版印刷工艺
三，界面化学与印刷技术之间的关系
从液体表面分子受力状况的 分析,我们还可以得出一个结 论：表面相分子密度较液相 分子低，因而表面相分子间 存在较大吸引力。
从宏观层面来看，液体表 面仿佛存在一层紧绷的液 膜，在膜内处处存在的使 膜紧绷的力即为表面张力
表面张力的存在解释了针为什么 可以漂在水面上
表面张力试验(Test of Surface Tension)
2, 任何一种印刷工艺都是一种与界面化学密切相关 的一种工业技术。
3, 随着印刷承印物种类的日益增加，各类印刷方式 对于界面化学原理也越来越倚重。
4, 界面化学在材料开发领域所扮演的角色是举足轻 重的,同样学好它、掌握它对于我们研究印刷工艺、 开辟印刷工业的新领域大有裨益.
dG -SdT + Vdp + mBdnB +σdA
dp=0, dnB=0时，dG=-SdT+ σ dA, 由全微分性质，
〔∂(-S)/∂A〕T,p,nB
温度不变时，扩大
=〔∂ σ /∂ 〕 T A,p,nB 单位表面所吸的热
T〔∂
σ
/∂ 〕 T
A,p,nB
(TdS/dA)>0, 因此
第二章 液体界面
第一节 液体界面的结构
一， 液体界面两边分子的状态 分子运动学：在常温下，1cm2的液面上每秒 大约有1.2×1022个分子进出。 每个分子在界面上的寿命为？
二， 液体界面层分子的受力情况 液体内部分子所受的范德华力是平衡的 而液体界面层分子所受的范德华力是不平衡的
所以液体界面上往往会产生内压
• 因此有关于σ的多个定义式:
• 根据上述基本方程还可得出: ----麦克斯韦关系式
1,反映体系熵变随表面积变化关系 (∂S/∂As)T,P,ni=－(∂σ/∂T)As,T,ni
2,反映体系表面张力随压强变化关系 (∂V/∂As)T,P,ni= (∂σ/∂P)As,T,ni
三,界(表)面张力(Interface Tension)
• 其他状态函数的热力学基本方程
从能量的角度来研究液体界面的自动收缩象：
当液膜扩大时，外力对体系作功，体系的自由能增 加（△G＞0）。
△G=2σLdx= σdA
σ= △G/dA （液体与气体的界面可称为表面）
说明:σ是恒温、恒压下增加单位表面积时体系自 由能的增量。
σ被称为比表面自由能。简称表面能亦即表面吉 布斯焓。
δWreversible=σdAs
由吉布斯自由能性质可知，在恒温恒压下，此表面功即 等于体系吉布斯自由能的变化量：
(dG)T,P,ni＝ δWreversible= σdAs
此式表明，考虑表面相贡献的多相体系，除了温度、压力、组 成等因素，表面积也是影响体系热力学函数的一个重要变量。
二,考虑到界面张力的热力学基本方程
内压产生的原因：
气相 液相
界(表)面相分子受力不 均匀，分子有被拉 入液相的趋势。
这种受力不均匀性是 界(表)面现象产生的微 观成因。
液体的表面积因而有 自发收缩的趋势。
这就解释了为什么液 滴会以球形的形态存 在
第二节 界面(自由)能与界(表)面张力
一，界面（自由）能
使液体界(表)面积增大的过程是克服液相分子吸引力, 使 体相分子转移到界(表)面相的过程，需要环境对体系做功。以 可逆方式做功最少，称之为界(表)面功：
m2 m2 m
界(表)面自由能的量纲
界(表)面张力量纲
2、两者数值相同
肥皂膜保持张力平衡：F= 2σl （肥皂膜有两个表面）
肥皂膜
F
① ，用表面自由能计算：
dx
肥皂膜
lF
σ
W= σ自由能 A = σ自由能·2l·dx
②，用表面张力计算
肥皂膜
F
σ
W＝Fdx=2 σ （表面张力）
显然： σ （自由能）＝ σ （表面张力）
注意：
1. 表面张力是作用在单位长度线段 上的力，量纲为Ｎ m-1
2. 注意区分表面张力产生原因与表 面张力的表现
四，表面自由能与表面张力的关系
对于液体界(表)面相，我们从“能”和“力” 的角度引出了两个不同的概念：表面自由能与表面 张力。事实上这两个概念有着密切的联系
1、两者量纲相同
J Nm N
思考题
第四节， 影响纯物质的σ的因素
(1) 物质本身的性质（极性液体比非极性液体大， 固体比液体大）
(2) 与另一相物质有关
水 ----正庚烷 苯 汞
σ /(N m-1) 0.0502 0.0350 0.415
纯液体的表面张力是指与饱和了其本身蒸汽的 空气之间的界面张力。
(3) 与温度有关
对绝大多数液体 T↑, σ ↓ 对 Cd, Fe, Cu 合金及一些硅酸盐液体，T↑,σ↑。
自然界中物质以三种状态存在：气、液、固 因此产生界面相的种类有如下几种： 液－气，液－液，固－气，固－液，固－固
第一章 绪论
第一章 绪论
第一章 绪论
3，界面的性质 (1) 界面的稳定性
界面稳定存在的先决条件：生成这一界面 过程的吉布斯焓变化值（△G）大于零。
(2) 界面的其他性质 界（表）面张力、表面压、界面电能······
界面化学
上海理工大学出版印刷与艺术设计学院
关于《界面化学》课程
• 基本教材 《界面化学基础》朱埗瑶 赵振国著 化学工业出版社
• 参考书籍 《界面化学－原理与应用》 华东理工大学出版社
• 相关资料······
第一章 绪论
一，界面与界面相 1， 界面的定义
界面即为相界面，是指两体相之间的 极薄的边界层，其性质和种类取决于组 成该系统的两体相的性质和聚集状态。 2， 界面的类型
请同学们用表面张力的知识思考图中的现象
界（表）面张力试验结果
请注意到：1，表面张力的作用线 2，表面张力的作用方向
界(表)面张力－单位作用线长度上液体界(表)面的收缩 力,垂直于作用线，切于液面，指向液面 缩小方向。
作用于单位作用线上的这种表面收缩力称为表面张
力σ，单位是N·m-1。
F 肥皂膜
σ
第一章 绪论
二，界面化学的研究对象与内容 1,界面现象
界面现象
水滴为什么是圆形而不是方 形？
界面现象
它们为什么可以漂在水面上？
ps
水
水在毛细管中为 什么会上升？
2,本课程的教学内容
三，界面化学与印刷技术之间的关系 平版胶印工艺
三，界面化学与印刷技术之间的关系 凹版印刷工艺
三，界面化学与印刷技术之间的关系
从液体表面分子受力状况的 分析,我们还可以得出一个结 论：表面相分子密度较液相 分子低，因而表面相分子间 存在较大吸引力。
从宏观层面来看，液体表 面仿佛存在一层紧绷的液 膜，在膜内处处存在的使 膜紧绷的力即为表面张力
表面张力的存在解释了针为什么 可以漂在水面上
表面张力试验(Test of Surface Tension)