第一章液体表面 表面化学是研究任何两相之间的界面上发生的物理化学过程的科学,根据两相物理 状态之不同,界面可分为气-液、液-液、气固、固-液和固固等。习惯上常将有气相参与 组成的相界面叫做表面,其他的叫做界面.其实二者并无严格区分,常常通用, 本章以纯液体表面为讨论对象。这是最简单的界面体系,所涉及的许多概念和视律 还是以后各章的基础。 表面张力与表面自由能 511表面张力与表面自由能 液体表面最基本的特性是倾向收缩,其表现是小液滴取球形,如小水银珠和荷叶上的 水珠那样,以及液膜自动收缩等现象。这是表面张力和表面自由能作用的结果 表面张力用金属丝或细玻璃棒弯成 方框,使其一边可以自由移动(图11).让液 体在此框上形成液膜ABCD,其中CD为活 动边,长为l.欲使体系平衡,必须施一适当 的力F于CD边上。由于此时活动边CD受 到外力P的作用却并不沿此力的方向运动 (即保持静止状态),可以推断活动边CD必 图1.1表面张力的物理意义 定同时受到和F大小相等、方向相反的力的作用,这个力就是表面张力,对于一起的液 体,在一定的物理状态下平衡时的F值与边长1成正比,F-2×1×y,此处?为垂直 通过液体表面上单位长度,沿着与液面相切的方向收缩表面的力,即表面张力系数,通常 简称为表面张力,国际上常用的单位是mN/m(亳牛顿/米)*和dyn/cm(达因厘米), Idyn/cm 1mN/m 表面自由能在图1.1所示的体系中,液膜在外力F作用下扩大时,外力对体系做 功,在可逆情况下,F=2l7,对体系作最小功.恒温恒压条件下,此功等于体系 Gibbs 自由能的增量△G=γ×21×△d.其中21×△d为此过程中体系表面积改变值,于是 △G 故为恒温恒压下增加单位表面积时体系 Gibbs自由能的增量,称其为比表面自由能,简 称表面自由能,国际上常用的单位有:J/m2(焦耳/米2)*,mJ/m4毫焦耳/米2),erg,cm2 (尔格/厘米2),cal/cm2或kcl/m2(卡/厘米或千卡/米2).lerg/cm2=10J/m 注;带星号者为许用单位