物理化学-10章_界面化学

T/K
2000 1673 1808 293 298 298 298 78 2.5 163
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3.界面张力及其影响因素
(2)温度的影响
一般T ,液体的 — 这是由于物质的 [B(l)- B(g)] ，
使表面层分子受指向液体内部的拉力减小。
非极性非缔合的有机液体与T
MB
B
2 / 3
k ' Tc
δW\r=Fdx=2σldx=σdAs
∴ σ=δW\r/dAs
所以σ亦表示为使液体增加单位表面积时环境 所需作的可逆功，单位为J·m-2
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（2）、表面功、表面吉布斯函数
• 由于恒温恒压下，可逆非体积功等于系统的吉 布斯函数变，即：
• δW|r = dGT,p = σdAs • ∴σ = (G/As)T,p • 可见： σ又等于系统增加单位面积时所增加的
293
正己烷(液)
18.4
293
正辛烷(液／水) 50.8
293
正辛烷(液)
21.8
293
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物质
W(固) Fe(固) Fe(固) Hg(液) NaCl(固) KCl(固) MgO(固) CaF2(固) He(液) Xe(液)
/(10-3
N·m-1) 2900 2150 1880 485 227 110 1200 450 0.308 18.6
比，比例系数以表示，因皂膜有两个面，故可得：
F=2l,即： =F/2l
l F
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dx
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界面张力的作用方向效果
σ 即表面张力，其单位为N·m-1
由下图可见，表面张力是垂直作用于表面上单位长度 的收缩力，其作用的结果使液体表面缩小，其方向对 于平液面是沿着液面并与液面平行，对于弯曲液面则 与液面相切。
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3.界面张力及其影响因素
表9-2某些液体、固体的表面张力和液／液界面张力
物质
/(10-3 T/K
N·m-1)
水(液)
72.75
293
乙醇(液)
22.75
293
苯(液)
28.88
293
丙酮(液)
23.7
293
正辛醇(液／水) 8.5
293
正辛酮(液)
27.5
293
正己烷(液／水) 51.1
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界面张力的作用方向效果
dl
L
(a) 平液面表面张力示意图
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表面张力
球形液面表面张力示意图
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（2）、表面功、表面吉布斯函数
若使图中液膜的面积增大dAs，则需要抵抗F使 金属丝向右移动dx距离而做非体积功—表面功 （比表面功），在可逆条件下忽略摩擦力
T
6K
(9-11)
MB，B——液体的摩尔质量及体积质量；Tc——临界 温度；k’——经验常数。
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3.界面张力及其影响因素
• (3)压力的影响
p，B(g) ; 一般p,液体的 ，因p为，气体分子易被液面吸附;
p，气体在液体中的溶解度增加。
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界面张力
气
B
液
C
A
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界面张力的作用方向及效果
假如用细钢丝制成一个金属框（如图），其一边是可 活动的金属丝。将此丝固定后使框架蘸一层肥皂膜。若 放松金属丝，肥皂膜会自动收缩以减小表面积。欲使膜 维持不变，需在金属丝上施加一相反的力F，F与l成正
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2热力学公式
• 式中：
•
σ=
（ G ）T , AS
= p, nB( )
•=
A
(
)T , V , nB( )
As
U
(
)S , V , nB( )
As
=
H
(
)s, p, nB( )
As
• 在恒温恒压，各相中物质的量不变时：
•
dG = σdAs
• 此式表明在上述条件下由于相界面面积变化而引起系 统吉布斯函数变，因这一变化反映在界面上，也称为 界面吉布斯函数用dGs表示
吉布斯函数，所以σ也称为表面吉布斯函数， 单位为J·m-2 • 表面张力、单位面积的表面功、单位面积的表 面吉布斯函数三者虽为不同的物理量但他们的 数值和量纲是等同的。
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2热力学公式
• 对于多组分多相系统的热力学公式，若将界面 面积As作为变量，先考虑系统内只有一个相界
面，则相应的热力学公式为：
•
dG =-SdT + Vdp +dAs +
B（）dnB()
B
(10.1.6)
dU = TdS - pdV +dAs + B（）dnB() (10.1.7) B
dH = TdS + Vdp +dAs + B（）dnB() (10.1.8) B
dA =-SdT - pdV +dAs + B（）dnB() (10.1.9) B
• 比表面积：每单位体积（质量）的物质所具有 的表面积。
• as=As/m 单位为：m2·kg-1
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10.1界面张力
• 1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数
• （1）表面张力
• A、B、C分子的受力情况
• 液体内部分子对表面层中的分子的吸引远大于 液面上蒸气分子对它的吸引，使表面层中的分 子恒受到指向液体内部的拉力，因而液体表面 上的分子总是趋于向液体内部移动，力图缩小 表面积。液体表面就如同一层绷紧了的富于弹 性的橡皮膜。
第十章界面化学
1.界面张力 2.弯曲液面的附加压力及其后
果
3.固体表面 4.液—固界面 5.溶液表面
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概述
• 界面：即两相的接触面。
•
一般把与气体接触的界面称为表面。
• 界面并不是两相接触的几何面，它有一定的厚 度，故有时又将界面称为界相。
• 对一定量的物质而言，分散度越高，其表面积 就越大，表面效应也越明显。
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—拉普拉斯方程
• 弯曲液面可分为两种：凸液面和凹液面，如图所示。
•• • •
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ห้องสมุดไป่ตู้
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•
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液•
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3.界面张力及其影响因素
• (1)分子间力的影响
• 液体或固体中的分子间的相互作用力或化学键力越大， 表面张力越大。一般
• σ (金属键)>σ (离子键)>σ (极性共价键>σ (非极性共
价键)
同一种物质与不同性质的其它物质接触时，表面层中 分子所处力场则不同，导致表面(界面)张力出现明显 差异。