《物理化学》课程教学课件（PPT讲稿）第八章 表面现象与分散系统

表面张力 液体表面现象 气固吸附 溶液表面吸附 表面活性剂 安面莫象 分州爪辣 分散系统分类 光力学性质 电性质 聚沉和絮摄 溶胶制备

1 溶胶制备 聚沉和絮凝 电性质 光力学性质 分散系统分类 表面活性剂 溶液表面吸附 气固吸附 液体表面现象 表面张力

§8.1表面吉布斯函数与表面张力 一、表面吉布斯函数（表面能） def G 二、表面张力 A 三、影响表面张力的因素 四、表面自由能（巨大表面系统） 在合> 2

2 §8.1 表面吉布斯函数与表面张力 一、表面吉布斯函数（表面能） 二、表面张力 三、影响表面张力的因素 四、表面自由能（巨大表面系统） T P def A G ,       =   

一、表面吉布斯函数 蒸气相 从图上可看出 液相内的分子所受作用力之合 力为零； 液相表面分子所受作用力之合 液相 力不为零，合力指向液相内部。 若要扩大表面积，即将液相内部分子拉到表面 上来，需克服向内的拉力而做功。此功称为“表面 功”。做功后，表面功转化为表面分子的能量。所 以表面分子比内部分子具有较高的能量。 E合4 3

3 一、表面吉布斯函数 从图上可看出 液相内的分子所受作用力之合 力为零; 液相表面分子所受作用力之合 力不为零,合力指向液相内部。 若要扩大表面积，即将液相内部分子拉到表面 上来，需克服向内的拉力而做功。此功称为“表面 功”。做功后，表面功转化为表面分子的能量。所 以表面分子比内部分子具有较高的能量。 液相 蒸气相

在一定温度和压力下，对一定液体来说： 表面功：W=oA 若表面扩展过程可逆，则 δW,'=olA=(dGp 又可表示为 8别 在合> 4

4 若表面扩展过程可逆，则 Wr ’ = dA= (dG)T,p 又可表示为 在一定温度和压力下，对一定液体来说： 表面功：W’ = dA , def T p G A      =    

一、表面吉布斯函数（表面能) de -表面吉布斯函数 单位：Jm2 物理意义： ①从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积引 起系统吉布斯函数的增量即为表面能。 ②单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额 的吉布斯函数。 o= G表-G内 A 合D 5

5 一、表面吉布斯函数（表面能） , def T p G A      =     -表面吉布斯函数 单位：Jm-2 物理意义： ①从定义式看，定温定压下，可逆增加单位表面积引 起系统吉布斯函数的增量即为表面能。 ②单位表面积上的分子比相同数量的内部分子超额 的吉布斯函数。 A G -G 表 内  =

二、表面张力 def G 单位：Nml 物理意义：表面紧缩力。 定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意 单位长度切线的紧缩力。 例如： 肥皂膜 肥皂膜 铁圈 铁圈 棉线 棉线 在合> a b 6

6 二、表面张力 单位：Nm-1 物理意义：表面紧缩力。 定义：在相表面的切面上，垂直作用于表面任意 单位长度切线的紧缩力。 例如： T P def A G ,       =    a b

三、影响表面张力的因素 1.σ是强度性质，与物质的种类及共存相的种类（性 质)、T、p等有关。 20℃ H200 C6H6(0 CCL(D o/N.m-1 0.0728 0.0289 0.0269 o(H20-C6H6) 0.0326 H2O-CCL) 0.045 对于纯液体。若不特别指明，共存的另一相就 是指标准压力时的空气或饱和蒸气。 合4D>I 7

7 三、影响表面张力的因素 1. 是强度性质，与物质的种类及共存相的种类（性 质）、T、p等有关。 20℃ H2O(l) C6H6 (l) CCl4 (l) /Nm-1 0.0728 0.0289 0.0269 (H2O- C6H6 ) 0.0326 (H2O-CCl4 ) 0.045 对于纯液体，若不特别指明，共存的另一相就 是指标准压力时的空气或饱和蒸气

2.温度影响： 一般情况下，T个，σ↓。因分子间引力减弱 说明： 固体表面分子与液体情况一样，但是固体的表 面能或表面张力目前不能准确的通过实验测量 ，一般比液体要大得多。 在合>PH 8

8 2. 温度影响： 一般情况下，T ，。因分子间引力减弱 说明： 固体表面分子与液体情况一样，但是固体的表 面能或表面张力目前不能准确的通过实验测量 ，一般比液体要大得多

四、表面能（巨大表面系统） 例1：20℃，pe下，将1kg水分散成109m半径的小水 滴需做功多少？已知o=0.0728Nml,p=1000kgmr3 解：W?=△A=(A2-A) 兰oA2=o×nX4πr2 而 1kg=n×(4/3元r3×p) n=2.4×1023个 W=3×10-3o/=218kJ 而218kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能量。对 于1kg水(0.0485m2),表面能约为3.5×10-3J。对于差个 系统的自由能来说，可忽略不计。由此可见，当固体或 液体被高度分散时，表面能相当可观。 E合4 9

9 四、表面能（巨大表面系统） 例1： 20℃，p下，将1kg水分散成10-9m半径的小水 滴需做功多少？已知 =0.0728 Nm-1 ,  =1000 kgm-3 解： Wr ’ = A = (A2 – A1 )  A2 =   n  4 r 2 而 1kg = n × ( 4/3r 3  ) n = 2.4  1023个 Wr ’ =310-3/r=218 kJ 而218 kJ的能量相当于1kg水升温50℃所需的能量。对 于1kg水(0.0485m 2)，表面能约为3.510-3J。对于整个 系统的自由能来说，可忽略不计。由此可见,当固体或 液体被高度分散时，表面能相当可观

§8.2纯液体的表面现象 Surface phenomena ofpure liquid 一、1 弯曲液面的附加压力△p=2σr 二、 曲率对蒸气压的影响-Kelvin eq: ln卫=2Mo P RTrp 三、液体的润湿与铺展 四、毛细管现象 在合>>] 10

10 §8.2 纯液体的表面现象 Surface phenomena of pure liquid 一、弯曲液面的附加压力 p= 2/r 二、曲率对蒸气压的影响-Kelvin eq. 三、液体的润湿与铺展 四、毛细管现象   RTr M p pr 2 ln =