表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)界面(interface)：兩相接觸時的分界面表面(surface)：其中一相為氣相的界面界面現(xiàn)象(interfacephenomena)：界面上產(chǎn)生的某些特殊的物理和化學(xué)現(xiàn)象表面現(xiàn)象(surfacephenomena)：表面上產(chǎn)生的某些特殊的物理和化學(xué)現(xiàn)象表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)第一節(jié)表面積與表面吉布斯能一、表面積表面積（A）、分散度、比表面積（as）as=A/m單位：A—m2;m—kg；as—m2/kg表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面積（A）、分散度、比表面積（av）av=A/V單位：A—m2;V—m3；av—m-1表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)二、表面吉布斯能和表面張力

液體表面層分子所受合力不為零，而是受到一個指向液體內(nèi)部的拉力F。所以液體總是成為球形。

液體內(nèi)部的分子所受周圍分子的引力是對稱的，合力為零。內(nèi)部分子移動不需要消耗功。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

若將體相中的分子移到液體表面以擴大液體的表面積，則必須由環(huán)境對系統(tǒng)作功，這說明表面層分子比內(nèi)部分子的能量高。液體蒸氣F≠0f=0高出的這部分能量——表面能或界面能。等溫等壓下——表面自由能或界面自由能G表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)可逆地把內(nèi)部分子移到表面層使表面積增加成需對體系做的非體積功稱為表面功。液體蒸氣表面功(W)與表面積(dA)的改變量成正比W=dA等溫等壓下，dG=W等溫等壓下，dG=dA表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)等溫等壓下，dG=dA=(G/A)T,p

的物理意義：在溫度、壓力、組成不變的條件下，增加單位表面積所引起的體系自由能的增加量——表面吉布斯能的單位：J·m-2表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面張力的單位：J·m-2J=N·m的單位：N·m-1的另一種物理意義：單位長度上的作用力表面上處處存在表面張力，液體表面的邊界線為直線，此直線將受到垂直于此邊界線、與表相切并指向表面中心的拉力。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)（a）（b）表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面能與表面張力的區(qū)別：表面能與表面張力只是在數(shù)值上表示符號上都用相等不同點：1、單位2、物理意義3、用途：熱力學(xué)中，比表面能表面上的相互作用，表面張力表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)影響表面張力的主要因素：1、溫度：溫度越高，表面張力越小2、組成：氣—液、液—液界面的表面張力可以測定：滴重法、最大泡壓法、毛細(xì)管上升法p269表8-1表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)第二節(jié)彎曲表面的性質(zhì)一、曲面的附加壓力1.在平面上

研究以AB為直徑的一個環(huán)作為邊界，由于環(huán)上每點的兩邊都存在表面張力，大小相等，方向相反，所以沒有附加壓力。液面正面圖設(shè)向下的大氣壓力為p，向上的反作用力也為p，附加壓力p等于零。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)2、在凸面上：剖面圖

研究以AB為弦長的一個球面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向下的合力。附加壓力示意圖p表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)所有的點產(chǎn)生的總壓力為p

，稱為附加壓力。凸面上受的總壓力為：p+pp為大氣壓力，p為附加壓力。

所以凸面上所受的壓力比平面上大。附加壓力示意圖p表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)3、在凹面上：剖面圖

研究以AB為弦長的一個球形凹面上的環(huán)作為邊界。由于環(huán)上每點兩邊的表面張力都與凹形的液面相切，大小相等，但不在同一平面上，所以會產(chǎn)生一個向上的合力。附加壓力示意圖p表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

所有的點產(chǎn)生的總壓力為p

，稱為附加壓力。凹面上向下的總壓力為：p-pp為大氣壓力，p為附加壓力。

所以凹面上所受的壓力比平面上小。附加壓力示意圖p表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)(1)在毛細(xì)管內(nèi)充滿液體，管端有半徑為r

的球狀液滴與之平衡。

外壓為

p

，附加壓力為

p，液滴所受總壓為：

p+p

ppr(二)楊-拉普拉斯公式表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)p

p+p(2)對活塞稍加壓力，將毛細(xì)管內(nèi)液體壓出少許，使液滴體積增加dV，相應(yīng)地其表面積增加dA?？朔郊訅毫

環(huán)境所作的功與可逆增加表面積的吉布斯自由能增加應(yīng)該相等。r+drpdV=dAdV=d[(4/3)r3]=4r2drdA=d(4r2)=8rdr表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)pdV=dAdV=4r2drdA=8rdrp(4r2dr)=(8rdr)pr=2p=2/rp—附加壓力，—表面張力，r—曲率半徑表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)p=2/rp的特征：1、液滴越小，r越小，p越大2、液面是平面，r；p03、凹液面，r為負(fù)值；p為負(fù)值凹液面對液體產(chǎn)生的附加壓力是反向的，即凹液面下液體所受的壓力低于平液面，凹液面高于平液面。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

凸液面，r為正值；p為正值凸液面對液體產(chǎn)生的附加壓力是正向的，即凸液面下液體所受的壓力高于平液面，凸液面低于平液面。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)4、附加壓力的方向總指向球心5、對于不同種液體，曲率半徑(r)相同時，附加壓力(p)與表面張力()成正比。附加壓力作用：可產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象毛細(xì)現(xiàn)象：將毛細(xì)管插入液體中，可觀察到管內(nèi)外液面高度不同的現(xiàn)象。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)二、曲面的蒸氣壓通常的飽和蒸氣壓——指液面為平面液滴的飽和蒸氣壓是變大還是變小對小液滴與蒸汽達(dá)到平衡，設(shè)蒸氣為理想氣體。l(T,p)=g(T,pg)

g(T,pg)=g(T)+RTlnpg表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)l(T,p)=g(T,pg)

g(T,pg)=g(T)+RTlnpgl(T,p)=g(T)+RTlnpg(l/p)Tdp=RTd(lnpg)dG=-SdT+Vdp(l/p)T=Vm,lVm,ldp=RTd(lnpg)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)Vm,ldp=RTd(lnpg)設(shè)平表面液體所受壓力為p0；其平衡蒸氣壓為pg,0。分散成半徑為r的小液滴內(nèi)部所受壓力為pr；其平衡蒸氣壓為pg,r。Vm,l(pr-p0)=RTln(pg,r/pg,0)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)Vm,l(pr-p0)=RTln(pg,r/pg,0)pr-p0=p=2/rVm,l=M/lRTlnpg,rpg,0=2Mlr開爾文公式表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)RTlnpg,rpg,0=2Mlr1、凸面液體（液滴）：r為正值，pg,r>pg,0。液滴的飽和蒸氣壓大于平面液體的飽和蒸氣壓；液滴越小，曲率半徑r越小，其飽和蒸氣壓越大2、凹面液體(液體中的小氣泡)：r為負(fù)值，pg,r<pg,0。小氣泡中的飽和蒸氣壓小于平面液體的飽和蒸氣壓；小氣泡越小，曲率半徑r絕對值越小，其飽和蒸氣壓越小表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)開爾文公式的用途：1、人工降雨2、毛細(xì)管凝結(jié)3、暴沸和沸石作用表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

第三節(jié)鋪展與潤濕一、液體的鋪展液體在另外一種與其不互溶的液體表面自動展開成膜的過程—鋪展。G=A+A,B-B0,液體A在液體B表面鋪展

二、固體表面的潤濕潤濕—固體表面的氣體被液體取代，或一種液體被另一種液體取代。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)（一）固體的潤濕分為：沾濕、浸濕和鋪展?jié)櫇袢N沾濕：G=s,l-l,g-s,g0浸濕：G=s,l-s,g0鋪展?jié)櫇瘢篏=s,l+l,g-s,g0表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

（二）接觸角

固體表面與液體表面接觸，則原有的氣—固界面和氣—液界面消失，同時產(chǎn)生新的液—固界面。等溫等壓下，G=l-s-(g-l+g-s)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)-G=g-l+g-s-l-sG<0,潤濕過程自發(fā)進(jìn)行，能潤濕。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)P278,圖8-11在氣、液、固三相交界點，切于液面的切線與固液界面之間的夾角稱為接觸角，通常用表示。

若接觸角大于90°，說明液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面；

若接觸角小于90°，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面。

接觸角的大小可以用實驗測量，也可以用公式計算：表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)第四節(jié)溶液表面吸附一、溶液的表面張力和濃度之間的關(guān)系等T、p下，自發(fā)過程的G<0表面自由能趨于最小的過程是自發(fā)過程降低表面自由能的途徑：降低表面張力縮小表面積純液體—縮小表面積溶液—減小表面張力表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面層的溶質(zhì)分子受到的指向液體內(nèi)部的拉力大于表面層的溶劑分子受到的指向液體內(nèi)部的拉力液體中加入此種溶質(zhì)表面張力減小反之,液體中加入另一類溶質(zhì)表面張力增大溶于水后使水的表面張力增大的物質(zhì)—非表面活性物質(zhì)。無機鹽、不揮發(fā)無機酸堿溶于水后使水的表面張力減小的物質(zhì)——表面活性物質(zhì)。醇、醛、酯、有機酸堿鹽表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)非表面活性物質(zhì)處于表面層時會使表面張力增大，表面能升高，體系不穩(wěn)定。所以非表面活性物質(zhì)將會自動進(jìn)入液體內(nèi)部，表面層中很少。表面活性物質(zhì)處于表面層時會使表面張力減小，表面能降低，體系穩(wěn)定。所以表面活性物質(zhì)將會自動進(jìn)入表面層，液體內(nèi)部很少。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)溶液表面層濃度與本體濃度不同的現(xiàn)象——溶液的表面吸附。表面層濃度大于本體濃度的吸附——正吸附表面層濃度小于本體濃度的吸附——負(fù)吸附表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

溶液的表面張力與濃度的關(guān)系ⅠⅡⅢ{}{c}水中加無機酸、堿、鹽等。水中加有機酸、醇、酯、醚、酮水中加入肥皂、合成洗滌劑。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)能顯著降低水的表面張力的物質(zhì)——表面活性劑如：硬脂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)二、溶液的表面吸附和吉布斯吸附等溫式單位面積的表面層中所含溶質(zhì)的量與同量溶劑在本體溶液中所含溶質(zhì)的量的差值——溶液表面吸附量（）的單位：mol·m-2=-cRTddcd/dc<0，當(dāng)濃度增加dc>0時，d<0，>0，正吸附。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)d/dc>0，當(dāng)濃度增加dc>0時，d>0，<0，負(fù)吸附。=-cRTddc要計算吸附量，就的知道d/dc獲得d/dc的方法：1）繪制~c曲線2）應(yīng)用已有的=f(c)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)同系物的飽和吸附量是相同的，與碳鏈長短無關(guān)。親水基團(tuán)朝向極性較的一相，憎水的非極性基團(tuán)朝向極性較的一相。大小表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)第六節(jié)表面活性劑一、表面活性劑的分子結(jié)構(gòu)與分類從分子結(jié)構(gòu)來看，表面活性劑是有機物，它由兩部分組成：1、具有親水性的極性基團(tuán)，2、具有憎水性的非極性基團(tuán)，C12H25SO3-Na+表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面活性劑的分類:離子型和非離子型1、離子型表面活性劑親水基團(tuán)是陰離子C12H25SO3-Na+(1)陰離子型：親水基團(tuán)是陽離子C16H33NH3+Cl-(2)陽離子型：親水基團(tuán)中既有陽離子，又有陰離子氨基酸構(gòu)成的多肽、蛋白質(zhì)等(3)兩性離子型：表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)二、表面活性劑親水親油平衡值表面活性劑分子在溶液表面定向排列的穩(wěn)定性及其性質(zhì)和用途，與其中極性基的親水性和非極性基的憎水性之比有關(guān)，——親水親油平衡值（HLB）。對于非離子型HLB值=親水基質(zhì)量親水基質(zhì)量+憎水基質(zhì)量×100/5P291,表8-7和表8-9表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)三、膠束的形成及其性質(zhì)表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達(dá)一定濃度時，其非極性部分會自相結(jié)合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。隨著親水基不同和濃度不同，形成的膠束可呈現(xiàn)棒狀、層狀或球狀等多種形狀。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)四、表面活性劑的幾種重要作用（一）潤濕作用表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)

能被液體潤濕的固體——親液性固體，不能被液體潤濕的固體——憎液性固體液體能否潤濕固體：“相似相親”——

極性固體（石英、硫酸鹽等）能被潤濕。極性液體（水等）非極性固體（石蠟等）能被潤濕。非極性液體（油等）極性固體是親水憎油，非極性固體親油憎水，雙親，雙憎。表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)2、乳化與破乳把一種液體分散到另一種與其不相溶的液體中，形成高度分散體系的過程——乳化乳狀液——油分散在水中(水包油型)(油/水、O/W)乳狀液，和水分散在油(油包水型)(水/油、W/O)乳狀液乳化過程中加入的表面活性劑——乳化劑。HLB=8~18時形成O/W,HLB=3~6時形成W/O表面現(xiàn)象看到本質(zhì)反應(yīng)食物中的類脂在消化液中是不溶解的，而消化類酯的酶是水溶性的，消化過程在水—類酯界面上進(jìn)行。破壞乳狀液的過程——破乳。3、發(fā)泡與消泡

“泡”就是由液體薄膜包圍著氣體。有的表面活性劑和水可以形成一定強度的薄膜，包圍著空氣而形成泡沫，用于浮游選礦、泡沫滅火和洗滌