【2017年整理】ch13表面物理化学.ppt

物理化学;Ch13 表面物理化学;本章目录;水滴为什么是圆形而不是方形;它们为什么可以漂在水面上;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。;§13.0 引 言;2.气-固界面;3.液-液界面;4.液-固界面;5.固-固界面; 最简单的例子是液体及其蒸气组成的表面。;§13.0 引 言;§13.0 引 言;§13.0 引 言;界面化学的发展和现状;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;由此可得：;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;(a);从表面能可看出 ? 的单位为J?m??，由于J = N?m，那么? 的单位为J?m?? = N?m??即为力的单位．此时 ? 称为“表面张力”。 表面张力作用在表面的边界上，它的方向是垂直于边界线，向着表面的中心，并与表面相切；或是作用在液体表面上任一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面拉向两侧；或者是在相表面的切面上，垂直于表面上任意单位长度切线的表面的紧缩力。;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γ =0.0728 N?m-1, ? =1000 kg?m-3 ;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;即为在指定条件下扩大单位面积引起体系内能的改变值。;即为在指定条件下扩大单位面积引起体系焓的改变值。; Ramsay和Shields提出的 与T的经验式较常用:;;§13.1 表面吉布斯自由能和表面张力;? 压力的影响 ;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;? 液面是凸面;? 液面是凹面;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;回顾;回顾;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;2、如果水中仅含有半径为1.00×10-3mm的空气泡，试求这样的水标准压力下开始沸腾的温度为多少度？已知100℃以上水的表面张力为 0.0589 N?m-1，气化热为40.7 kJ?mol-1。;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;这就是Kelvin公式，式中ρ为密度，M 为摩尔质量。; Kelvin公式也可以表示为两种不同曲率半径的液滴或蒸气泡的蒸气压之比，或两种不同大小颗粒的饱和溶液浓度之比。;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;? 过热（过饱和）;例;§13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压;当r气泡＝r毛细管时，r最小，Ps有最大值;2、滴重法;3、 毛细上升法;回顾;练习;课后10题：水蒸气骤冷会发生过饱和现象。在夏天的乌云中，用飞机撒干冰微粒，使气温骤降至293K，水蒸气的过饱和度（p/ps）达4。已知在293K时，水的表面张力为0.07288N·m-1，密度为997kg·m-3，试计算：(1)在此时开始形成雨滴的半径；(2)每一雨滴中所含水分子数;溶质在表面层中的浓度大于它在溶液本体中的浓度， 能使溶液的表面张力降低。;无机盐、不挥发性的酸、碱(H2SO4、NaOH)等，均能使溶液的表面张力升高。这样的物质称为非表面活性物质。（负吸附）。;? Gibbs吸附等温式;讨论：;§13.3溶液的表面吸附;§13.3溶液的表面吸附;1;因此，同系物中各不同化合物的饱和吸附量是相同的，这已得到实验证明。这是因 为表面吸附剂的分子是定向整齐的排列在溶液的界面上，极性 基伸入水中，非极性基暴露在空气中 .;由于饱和吸附表面几乎全部被溶质分子所占据，同系物中不同化合物的差别只是碳链长短不同，而分子的横截面积是相同的，所以它的饱和吸附量是相同的。;练习;解: (1)将题目给定关系式对浓度c求导，得;§13.4-5 液-液界面的性质;§13.4-5 液-液界面的性质; ----表面压; ----表面压; ----表面压的测定;回顾;§13.4-5 液-液界面的性质;*; ----单分子膜的物理状态; ----单分子膜的物理状态; ---单分子膜的物理状态; ----LB膜和BL膜; ----LB膜和BL膜;随着转移方式的不同，可得到三种不同结构的LB膜 ; ---- LB膜和BL膜; ---- LB膜的应用前景; ---- LB膜的应用前景;固体表面不像液体那样易于缩小和变形，因此，固体表面张力的直接测定比较困难。任何表面都有自发降低表面能的倾向，由于