第八章： 表面化学和胶体化学
第八章 表面化学和胶体化学
§1引言 一、几个概念 表面化学：研究物质相界面上发生的现象的规律 1.界面和表面 界面(interface):密切接触的两相间的过渡区， 约10-9一10-8m,有几个分子层厚。 五类界面：气(g)-液)，气(g)-固(s), 液①-固S),液41)-液(2)，固s)-固(s2) 表面（surface)?: 若其中的一相为气相（习惯)。如lg,$-g
§1 引 言 一、几个概念 表面化学：研究物质相界面上发生的现象的规律。 1. 界面和表面 界面（interface）：密切接触的两相间的过渡区， 约10-9—10 -8m， 有几个分子层厚。 五类界面：气(g)-液(l)，气(g)- 固(s)， 液(l)- 固(s) ，液(l1 )-液(l2 ) ，固(s1 )- 固(s2 ) 表面（surface）： 若其中的一相为气相（习惯）。如l-g，s-g
2.界面现象和表面现象： 在相的界面上发生的行为 。 如： 露珠为球形 微小液滴易蒸发 水在毛细管中会自动上升 3.1 比表面A 单位（量纲）：长度 A 或A。= 单位（量纲)：面积·质量1 m 6×126 如：有边长为的立方体，4。 60 分割成边长为0 的小立方体，A,'=10A= 1
2. 界面现象和表面现象： 在相的界面上发生的行为 。 如： 露珠为球形 微小液滴易蒸发 水在毛细管中会自动上升 3. 比表面A0 单位（量纲）：长度-1 V A A0 = m A 或 Ao = 单位（量纲）：面积·质量-1 例如：有边长为 的立方体， l l l A 6 6 3 2 0 = l = 分割成边长为 的小立方体， 10 l l A A 60 0 ' =10 0 =
可见：体系的分散程度越高，比表面积越大。 二、表面化学和胶体化学的关系 胶体： 粒子粒径在1nm一100nm间的高度分散的多 相体系。 胶体粒子的比表面积极大，表面效应极为显著
可见：体系的分散程度越高，比表面积越大。 二、表面化学和胶体化学的关系 胶体： 粒子粒径在1nm—100nm间的高度分散的多 相体系。 胶体粒子的比表面积极大，表面效应极为显著
§2表面热力学性质 一、 表面张力及其影响 表面层粒子受力分析 1. 表面张力 表面层粒子受力不均匀，产生内压力。 表面有自动缩小的趋势，产生表面收缩力
§2 表 面 热 力 学 性 质 1. 表面张力 表面层粒子受力不均匀，产生内压力。 表面有自动缩小的趋势，产生表面收缩力。 表 面 层 粒 子 受 力 分 析 一、表面张力及其影响
例：记f=g(m+m)，金属丝移动 到一定位置时，可以保持不再滑动 δW∝dA、=2ldx δW=odA=fx 21 6一表面张力
例：记 ，金属丝移动 到一定位置时，可以保持不再滑动 ( ) g m1 m2 f = + δW' dA fdx = s = δW' ∝ dA 2ldx s = l f 2 = ——表面张力 m2 l m1 σ f
表面张力：垂直作用于单位长度相界面上，与表 面平行（平面）或相切（曲面）的收 缩力。 力的方向：与液面相切，与单位线段垂直。 力的类型：表面收缩力。 力的单位量纲：Nm1 表面层分子受力不均匀→内压力◆表面张力 体系的一种强度性质，受到多种因素的影响
表面张力：垂直作用于单位长度相界面上，与表 面平行（平面）或相切（曲面）的收 缩力。 力的方向：与液面相切，与单位线段垂直。 力的类型：表面收缩力。 力的单位量纲：N·m -1 表面层分子受力不均匀 内压力 表面张力 体系的一种强度性质，受到多种因素的影响
2.影响表面张力的因素 ★与物质本性有关 分子间的作用力越大，。越大： 0金属键>·离子键>0极性键>0非极性键， ★与温度有关 一 般：温度升高，o↓；教材P54式 （11-3) 温度升高到临界温度T时，σ→0 ★与接触相的性质有关 （见教材P543表11-2） 接触相相同，0固体>¤液体 ★与压强有关 一般：压强升高，0↓；见教材P544图11-5 ★其它：分散度，运动情况等
σ金属键＞σ离子键＞σ极性键＞σ非极性键, ★ 与压强有关 ★ 与温度有关 一般：温度升高,σ↓；教材P544 式（11-3） 温度升高到临界温度Tc时，σ→0 ★ 其它：分散度 ,运动情况等 ★ 与接触相的性质有关（见教材P543表11-2） 一般：压强升高,σ↓；见教材P544图11-5 2. 影响表面张力的因素 ★ 与物质本性有关 分子间的作用力越大，σ越大： 接触相相同， σ固体 ＞ σ液体
二、比表面Gibbs自由能与表面Gibbs自由能 表面分子具有比内部分子高的能量 例如：一滴水(1克水)，比表面积4o=4.85cm2g 表面能约为4.85X72.8×10-7=3.5×105J r=10-7cm小水滴，比表面积A0'=3.0×107cm2g1 表面能达到220J,是原有表面能的6.3×106倍。 恒T、P、恒组成、可逆过程，生成dA,新表面 需环境作功：dG,p=δW,=odAs
二、比表面Gibbs自由能与表面Gibbs自由能 恒T、P、恒组成、可逆过程，生成dAs新表面 需环境作功：dGT，p=δWr ’ =σdAs 表面分子具有比内部分子高的能量 例如：一滴水（1克水），比表面积A0=4.85cm2·g- 1 表面能约为4.85×72.8×10-7 = 3.5×10-5 J r =10-7cm小水滴，比表面积 A0 ’=3.0×107 cm2·g-1 表面能达到 220J，是原有表面能的6.3×106倍
积分：dGPw=oxA=以 得：W=Gp=oA=G则：O=G,A,=W,A, o:(比)表面Gibbs自由能，表面自由能。 也表示恒T,p,n:下，增加单位面积所必须 对体系作的非体积功，又称比表面功。 单位量纲：Jm2 J.m2=N.m'm-2 N.m-
d d ' r 0 s 0 , , , , s G A W G A T P n T P ni i = = 积分： 则：σ= Gs /As= Wr ’/As r , , s s W ' G A G T p ni 得： = = = σ：（比）表面Gibbs自由能，表面自由能。 也表示恒T，p，ni下，增加单位面积所必须 对体系作的非体积功，又称比表面功。 单位量纲：J·m-2 J·m-2 = N·m·m-2 = N·m-1