成都理工大学：《现代化学基础》课程教学资源（PPT课件讲稿）第十二章 界面现象和胶体分散系统

第十二章 界面现象和胶体分散系统

1

界面现象 界面:密切接触的两相之间的过渡区 (约几个分子的厚度) 气—液气—固液—液液一固固一固 界面称为表面 界面现象所讨论的是在相的界面上发生的一些行为 口水滴会自动呈球状 口固体表面易自动吸附气体物质 口微小的晶体易溶解 口微小的液滴易蒸发

2 界 面 现 象 界面：密切接触的两相之间的过渡区 （约几个分子的厚度） 气—液 气—固 液—液 液—固 固—固 界面称为表面 界面现象所讨论的是在相的界面上发生的一些行为 p 水滴会自动呈球状 p 固体表面易自动吸附气体物质 p 微小的晶体易溶解 p 微小的液滴易蒸发

界面现象产生的原因表面分子与体系中的分子 (体相分子)所处的环境不同 体相分子,四周所受的作用力相同,受力均匀 界面分子,两面所受作用力不同,因此处在界面层的 物质的物理和化学性质与任一体相中的都不同。此前 讨论一个相的性质时没有区分过,是把界面相和体相 看作是等同的。 通常体系,表面分子数与体相分子数相比微不足道,可 忽略界面性质的影响。 对于细粉末,多孔物质,胶体等,其表面分子数量大, 需要考虑界面的特殊性质

3 界面现象产生的原因——表面分子与体系中的分子 （体相分子）所处的环境不同 体相分子，四周所受的作用力相同，受力均匀 界面分子，两面所受作用力不同，因此处在界面层的 物质的物理和化学性质与任一体相中的都不同。此前 讨论一个相的性质时没有区分过，是把界面相和体相 看作是等同的。 通常体系，表面分子数与体相分子数相比微不足道，可 忽略界面性质的影响。 对于细粉末，多孔物质，胶体等，其表面分子数量大， 需要考虑界面的特殊性质

§12.1表面张力和表面自由能 肥皂膜 1.表面张力 把图中的液膜中间刺破,则丝线的环 铁圈 立即变圆了,把丝线拉圆了表示四周 棉线 的液膜,或者说存在一种使表面积收 缩的力。 肥皂膜 人铁圈 棉线

4 §12.1 表面张力和表面自由能 1. 表面张力 把图中的液膜中间刺破，则丝线的环 立即变圆了，把丝线拉圆了表示四周 的液膜，或者说存在一种使表面积收 缩的力

这种引起膜收缩的力叫做表面张力O 膜有正反两个表面 F=0·21 O单位:N.m F

5 F 这种引起膜收缩的力叫做表面张力  l F    2l  1 N.m  单位：  膜有正反两个表面

2.表面自由能 表面自由能 SW=Fdx 这个功是使表面积增大,称为表面功 F 等温等压可逆过程dG=-6W 6W=20·1·dx=o·dA 表面自由能 Sw 玫变单位表面积时体系自由能 dA的变化值 O单位:Jm2

6 l dx 2. 表面自由能 δW  F d x F 这个功是使表面积增大，称为表面功 ' 等温等压可逆过程 dG  δW 表面自由能 A W d δ   δW  2 l d x  d A 表面自由能 改变单位表面积时体系自由能 的变化值  单位： 2 J.m 

§122纯液体的表面现象 1.液体对固体的润湿作用 液—固界面现象 润湿现象 ①液体能附在固体上,称为“润湿”。 ②液一固两相接触后,系统的表面自由能降低,即为“润湿” ③自由能降低多少即表示润湿程度的大小。 润湿程度影响因素 液固种类: 温度: 加入润湿剂:

7 §12.2 纯液体的表面现象 1. 液体对固体的润湿作用 润湿现象 润湿程度影响因素 液固种类： 温度： 加入润湿剂： ①液体能附在固体上，称为“润湿” 。 ②液—固两相接触后，系统的表面自由能降低，即为“润湿” 。③自由能降低多少即表示润湿程度的大小。 液—固界面现象

如何衡量液体对固体的润湿程度? 液一固界面间的接触角0 液 气-液 液液固0 O气固 O液固(0 O 77777777767 690 润湿 不润湿 g +o cos0 cos0=lo 液 气固液固 气液 090°固体不为液体所润湿,固体称为憎液固体

8 如何衡量液体对固体的润湿程度？ θ θ 气 液  液固  气液  气固    90    90   气固 液固 气液 cos    / 液－固界面间的接触角θ O O  气固  气液  液固 润湿 不润湿    cos 气固 液固 气液   气固 液固 气液 0    θ 90°固体不为液体所润湿，固体称为憎液固体

2.弯曲表面下的附加压力 现象:液滴呈球状,皂泡呈球状,毛细 管中的液体由于表面张力的作用,使之在 弯曲表面有一附加压力。 平面:外压力P,表面张力朝向水平 方向,各方向的作用力之和为零,这时表 面内外压力相等。 凸面:表面张力的方向不是水平的,必 有一个向下的合力,使曲面下的液体经受 个额外压力△P,曲率越大,这个△P P 越大。曲面下承受的总压力P=P+△P

9 2. 弯曲表面下的附加压力

凹平面:有一向上的 表面张力的合力,所以 液面下的液体所受的压 力为P=P+△P。 水 吸附压力(△p)与液面曲率半径(R △p=2/R p:吸附压力(毛细压力) Ap=p- po 表面张力 R 曲率半径

10 p  2 R p  p  p0 R p p  R ：吸附压力（毛细压力） ：表面张力 ：曲率半径 吸附压力（△p）与液面曲率半径（R）