表面及界面化学一 2011
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界面现象的本质
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分散度与比表面功
比表面（specific surface area） 比表面通常用来表示物质分散的程度，有两 种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表 面积。即：
边长l/m 1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
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立方体数 1 103 109 1015 1021
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比表面Av/（m2/m3） 6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
3.液-液界面
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表面和界面(surface and interface)
4.液-固界面
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表面和界面(surface and interface)
5.固-固界面
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界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，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； 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，其作用力往往不能相互抵销，因此，界面 层会显示出一些独特的性质。
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在 不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于 界面层的组成与任一相的组成均不相同。
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界面（Interface）
界面是相与相之间的交界 所形成的物理区域 界面相是一个准三维区 域，其广度无限，而厚 度约为几个分子的线度 体系性质在体相为常数， 表面相是体系性质连续变 化的一个过渡区域
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表面和界面(surface and interface)
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。 按物质聚集状态，界面可分为五类： 固－气 （S-g）、固－液（S-l）、固－固（S-S）、液－ 气（l-g）、液－液（l-l）
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思考题：与界面现象相关的几个问题
• 为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么 气泡比液滴更容易破裂？ • 毛细现象为什么会产生？ • 天空为什么会下雨？人工降雨依据什么原理？ • 为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能 消除过热现象？ • 水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成液滴？ 为什么？ • 活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭剂？ • 什么是表面活性剂？选择性的加入一些表面活性 剂，为什么起到净化水质的作用？
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立方体数 1 103 109 1015 1021
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比表面Av/（m2/m3） 6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
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分散度与比表面功
从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分 割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。
可见达到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，成为新材料和多相 催化方面的研究热点。
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表面和界面(surface and interface)
常见的界面有： 1.气-液界面
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表面和界面(surface and interface)
2.气-固界面
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表面和界面(surface and interface)
Am AS / m
或
AV AS / V
式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其 表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法 和色谱法。
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分散度与比表面功
把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。 把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高， 比表面也越大。 例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割 成小立方体时，比表面增长情况列于下表： 边长l/m 1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
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0 绪 论
界面现象
0.1 表面吉布斯自由能和表面张力
0.２ 液体的界面现象
0.３ 表面活性剂及其作用 0.４ 固体表面的吸附
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0.1 表面吉布斯自由能和表面张力
表面和界面 界面现象的本质 分散度与表面功 表面自由能 表面张力 界面张力与温度的关系
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绪
论
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表面现象
水滴为什么是圆形 而不是方形
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表面现象
它们为什么可以 漂在水面上
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大气
ps
毛细玻璃管
水在毛细管中为 什么会上升
水
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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。
表面与界面化学
主讲内容:
• 界面化学的基本现象、概念及规律 • 材料界面化学的基本知识和一般研究方法 • 包括：气-液、液-液、液-固、固-固、气-固界面 现象及规律；常用界面化学的测试方法及其应 用，纳米材料表面化学
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表面与界面化学
表面与界面化学
参考教材： • 颜肖慈, 罗道明编著.界面化学,化学工业出版社,2005. • 朱步瑶, 赵振国主编.界面化学基础,化学工业出版社.1996. • 顾惕人 主编.表面化学,科学出版社, 2003. • 沈钟等.《胶体与表面化学》
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界面现象的本质
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分散度与比表面功
比表面（specific surface area） 比表面通常用来表示物质分散的程度，有两 种常用的表示方法：一种是单位质量的固体所具 有的表面积；另一种是单位体积固体所具有的表 面积。即：
边长l/m 1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
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界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，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； 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，其作用力往往不能相互抵销，因此，界面 层会显示出一些独特的性质。
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在 不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自于 界面层的组成与任一相的组成均不相同。
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界面（Interface）
界面是相与相之间的交界 所形成的物理区域 界面相是一个准三维区 域，其广度无限，而厚 度约为几个分子的线度 体系性质在体相为常数， 表面相是体系性质连续变 化的一个过渡区域
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表面和界面(surface and interface)
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。 按物质聚集状态，界面可分为五类： 固－气 （S-g）、固－液（S-l）、固－固（S-S）、液－ 气（l-g）、液－液（l-l）
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思考题：与界面现象相关的几个问题
• 为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的？为什么 气泡比液滴更容易破裂？ • 毛细现象为什么会产生？ • 天空为什么会下雨？人工降雨依据什么原理？ • 为什么会产生液体过热现象？加入沸石为什么能 消除过热现象？ • 水在玻璃上能铺展，水银在玻璃上却形成液滴？ 为什么？ • 活性碳为什么可以做防毒面具？冰箱除臭剂？ • 什么是表面活性剂？选择性的加入一些表面活性 剂，为什么起到净化水质的作用？
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从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分 割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。
可见达到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，成为新材料和多相 催化方面的研究热点。
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Am AS / m
或
AV AS / V
式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其 表面积。目前常用的测定表面积的方法有BET法 和色谱法。
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分散度与比表面功
把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。 把一定大小的物质分割得越小，则分散度越高， 比表面也越大。 例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割 成小立方体时，比表面增长情况列于下表： 边长l/m 1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
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表面和界面 界面现象的本质 分散度与表面功 表面自由能 表面张力 界面张力与温度的关系
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水滴为什么是圆形 而不是方形
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水在毛细管中为 什么会上升
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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。
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主讲内容:
• 界面化学的基本现象、概念及规律 • 材料界面化学的基本知识和一般研究方法 • 包括：气-液、液-液、液-固、固-固、气-固界面 现象及规律；常用界面化学的测试方法及其应 用，纳米材料表面化学
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表面与界面化学
参考教材： • 颜肖慈, 罗道明编著.界面化学,化学工业出版社,2005. • 朱步瑶, 赵振国主编.界面化学基础,化学工业出版社.1996. • 顾惕人 主编.表面化学,科学出版社, 2003. • 沈钟等.《胶体与表面化学》