目錄§7-1表面張力§7-2潤(rùn)濕現(xiàn)象§7-3彎曲液面的附加壓力與毛細(xì)現(xiàn)象§7-4亞穩(wěn)狀態(tài)與新相生成§7-5固體表面的吸附作用§7-6等溫吸附§7-7溶液表面的吸附§7-8表面活性物質(zhì)（自學(xué)）1基本要求表面張力和表面Gibbs函數(shù)的概念。彎曲液面附加壓力概念和拉普拉斯方程。開爾文公式及其應(yīng)用。鋪展和鋪展系數(shù)、潤(rùn)濕、接觸角和楊氏方程。物理吸附和化學(xué)吸附的含義和區(qū)分。蘭格繆爾吸附模型和吸附等溫式。了解溶液界面吸附和表面活性物質(zhì)的作用，2界面：隨意兩相的接觸面稱為界面。表面：物質(zhì)與真空、與本身的飽和蒸氣或與被蒸氣飽和了的空氣相接觸的面稱為表面。表面現(xiàn)象：相界面上發(fā)生的物理化學(xué)現(xiàn)象。比表面(As)：?jiǎn)挝惑w積的物質(zhì)所具有的表面積：As=A/V

比表面(Aw)：?jiǎn)挝毁|(zhì)量的物質(zhì)所具有的表面積：Aw=A/m※

①界面非幾何平面，是約有幾分子厚度的薄層。②松散聚集體或多孔性物質(zhì)的比表面以Aw表示，常用比表面As表示物質(zhì)的分散度。31.表面張力(σ)：在與液面相切的方向上，垂直作用于單位長(zhǎng)度線段上的緊縮力。N?m-1方向：彎曲液面：與液面相切，促使其表面積縮小的方向平液面：與液面平行7-1表面張力液體表面分子受力示意圖

表面張力的作用物質(zhì)表面層分子與其相內(nèi)分子所處力場(chǎng)不同。42.表面功與表面吉布斯函數(shù)比表面吉布斯函數(shù)：恒溫恒壓下液體增加單位表面積時(shí)系統(tǒng)吉布斯函數(shù)的增量。單位：J?m–2

比表面功：增加液體單位表面積時(shí)系統(tǒng)所得到的可逆非體積功。單位：J?m–2

5※①表面張力、比表面功和比表面吉布斯函數(shù)雖為不同物理量，但數(shù)值和量綱相等：1N?m–1＝1J?m–2

②

dA<0,dG<0。恒溫恒壓下，液體表面積減小的過程是自發(fā)過程。③其他界面（固體表面、液液、液固界面等）也存在界面張力。6④壓力的影響3.影響表面張力的因素①與物質(zhì)本性有關(guān)一般說來，極性液體表面張力大于非極性液體；固體物質(zhì)表面張力大于液體物質(zhì)。②與接觸相性質(zhì)有關(guān)表面層分子所處力場(chǎng)取決于兩種物質(zhì)，同一物質(zhì)與不同物質(zhì)接觸其表面張力不同。③與溫度有關(guān)很大溫度范圍內(nèi)，物質(zhì)的表面張力隨溫度上升而下降，近似呈線性關(guān)系。趨于臨界溫度時(shí)，任何物質(zhì)的表面張力皆趨于零。7在三相交點(diǎn)處，固液界面水平線與氣液界面的切線之間通過液體內(nèi)部的夾角θ，稱為潤(rùn)濕角（或接觸角）。

鋪展

不能潤(rùn)濕

潤(rùn)濕液滴在光滑固體表面上可出現(xiàn)如下三種狀況：7-2潤(rùn)濕現(xiàn)象8

在一定T、p下：①，液體對(duì)固體表面潤(rùn)濕。

θ趨于零度時(shí)，液體對(duì)固體表面完全潤(rùn)濕。

②，液體對(duì)固體表面不潤(rùn)濕,

θ趨于180°時(shí)，液體對(duì)固體表面完全不潤(rùn)濕。1.楊氏方程(楊氏方程）三相交點(diǎn)處達(dá)到力平衡時(shí)：

92.鋪展鋪展:液固界面取代氣固界面,同時(shí)使氣液界面擴(kuò)大的過程。鋪展系數(shù)：楊氏方程的適用范圍：液體在固體表面上鋪展的必要條件：10pg：大氣壓，pl：彎曲液面內(nèi)液體所受的壓力。附加壓力(△p)：彎曲液面內(nèi)外的壓力差?！鱬=p1-pg§7-3彎曲液面的附加壓力與毛細(xì)現(xiàn)象1.彎曲液面附加壓力的產(chǎn)生11截面AB：圓心O1,半徑r1,表面張力的垂直分力

σ

cosα截面周界線周長(zhǎng)：l=2

πr1

垂直分力的合力：F=2πr1σ

cosαAB截面積：S=π

r12ABOO1r1r(拉普拉斯方程）2拉普拉斯方程彎曲液面垂直作用于單位截面上的附加壓力：12

※a導(dǎo)出條件:不考慮液體靜壓力。b適用范圍：曲率半徑為定值的小液滴（液體中小氣泡)附加壓力的計(jì)算。c.空氣中的小氣泡的附加壓力：d.附加壓力的方向：指向彎曲液面曲率半徑的中心。

凸液面：r＞0,△p=pl–pg＞0,方向指向液體。凹液面：r＜0,△p=pl–pg＜0,方向指向氣體。平液面：r=∞,△p=0。13毛細(xì)管中液面呈凹形，△p指向大氣，液面下液體所受壓力小于大氣壓，液體被壓入管直至上升液柱的靜壓力與附加壓力相等。

液體能潤(rùn)濕管壁：凹液面,

3.毛細(xì)管現(xiàn)象液體不能潤(rùn)濕管壁：凸液面,141mol平面液體恒溫變壓小液滴（r,p+△p）恒T,p可逆①③恒T,p可逆

1mol飽和蒸氣(p)②恒溫變壓飽和蒸氣（pr）§7-4亞穩(wěn)狀態(tài)與新相生成1.微小液滴的飽和蒸氣壓—開爾文公式途徑a：

△Ga=△G1+△G2+△G3

①

恒溫恒壓可逆相變：△G1=0②

理想氣體恒溫變壓：③恒溫恒壓可逆相變：△G3=0

途徑b：15p：平面液體的飽和蒸氣壓pr：半徑r的微小圓球形液滴的飽和蒸氣壓凸液面：ｒ>0,ln(pr/p)>0,pr>p凹液面：ｒ<0,ln(pr/p)<0,pr<p開爾文公式也可用于氣-固界面的計(jì)算。應(yīng)用：毛細(xì)管內(nèi)的凝合現(xiàn)象。（開爾文公式)16①過飽和蒸氣

虛線：微小液滴飽和蒸氣壓曲線;實(shí)線：通常液體飽和蒸氣壓曲線.tp產(chǎn)生過飽和蒸氣示意圖2.亞穩(wěn)定狀態(tài)：過飽和蒸氣,過熱液體,過冷液體,過飽和溶液。在溫度t時(shí)，蒸氣對(duì)通常液體達(dá)到飽和狀態(tài)，對(duì)微小液滴沒有達(dá)飽和狀態(tài)，蒸氣不能凝結(jié)成微小液滴.過飽和蒸氣：按相平衡條件，應(yīng)當(dāng)凝合而未凝合的蒸氣。17在101.325kPa,100℃純水中，0.02m深處存在r=10nm小氣泡。已知：△p=11.77×103kPap靜=ρgh=0.1878kPa氣泡內(nèi)氣體應(yīng)抗拒的壓力：p=p大氣+p靜+△p=11.87×103kPa小氣泡產(chǎn)生條件：p≥11.87×103kPa②過熱液體產(chǎn)生過熱液體示意圖

小氣泡產(chǎn)生時(shí)液體的溫度高于其正常沸點(diǎn)過熱液體：按相平衡條件應(yīng)沸騰而不沸騰的液體。18緣由:確定溫度下，微小晶體的飽和蒸氣壓大于一般晶體的飽和蒸氣壓。BC:平面液體飽和蒸氣壓曲線A’B’:一般晶體飽和蒸氣壓曲線AB:微小晶體飽和蒸氣壓曲線tf’：一般晶體熔點(diǎn)tf：微小晶體熔點(diǎn)③過冷液體pABB’A’Ctftf’t產(chǎn)生過冷液體示意圖

正常熔點(diǎn)時(shí)平面液體飽和蒸氣壓對(duì)微晶尚未達(dá)飽和狀態(tài)，沒有微晶析出。過冷液體：按相平衡條件應(yīng)當(dāng)凝固而未凝固的液體。

19將溶液恒溫蒸發(fā)，溶質(zhì)濃度增大到普通晶體溶質(zhì)的飽和濃度時(shí)，因微晶溶解度較大，沒有微晶析出。④過飽和溶液AB：一般晶體飽和蒸氣壓曲線CD：微小晶體飽和蒸氣壓曲線1,2：不同濃度下溶質(zhì)飽和蒸氣壓與溫度關(guān)系曲線（c1＞c2）過飽和溶液：按相平衡條件應(yīng)有晶體析出而未析出的溶液。pttCDAB12產(chǎn)生過飽和溶液示意圖20吸附：確定條件下，一種物質(zhì)的分子、原子或離子自動(dòng)附著在某固體表面上的現(xiàn)象?！?-5固體表面的吸附作用吸附劑(基質(zhì))：具有吸附實(shí)力的物質(zhì)。吸附質(zhì)：被吸附的物質(zhì)。解吸作用：被吸附物質(zhì)脫離吸附層回到原介質(zhì)的過程。※1.吸附是表面效應(yīng)，被吸附物質(zhì)只停留在固體表面。2.吸附作用可發(fā)生在各種不同的相界面上。21物理吸附與化學(xué)吸附的區(qū)分不易達(dá)到易達(dá)到吸附平衡

不可逆可逆可逆性較強(qiáng)無或很差選擇性大(近似于反應(yīng)熱)小(近似于液化熱）吸附熱

單層單層或多層吸附層數(shù)

化學(xué)健力范德華力

吸附作用力化學(xué)吸附物理吸附性質(zhì)固體吸附分類低溫下一般以物理吸附為主，高溫下一般以化學(xué)吸附為主。221.吸附等溫線

吸附平衡：吸附速率等于解吸速率時(shí)對(duì)應(yīng)的狀態(tài)。吸附量(Γ)：吸附平衡時(shí)的吸附量。

§7-6等溫吸附吸附量表示方法：a.單位質(zhì)量吸附劑所吸附氣體的物質(zhì)的量：Γ＝n/m(mol·kg-1)b.單位質(zhì)量吸附劑所吸附氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)（0℃,101.325kPa）下占有的體積：Γ=V/m(m3·kg-1)

氣體吸附量為壓力和溫度的函數(shù)：Γ=f(T,p)。吸附等溫線：確定溫度下吸附量與平衡壓力的關(guān)系曲線23

①壓力一定，溫度愈低吸附量愈大。②溫度一定,吸附量隨壓力升高而增大。低壓:Γ與P呈直線關(guān)系;高壓:Γ與P呈曲線關(guān)系;壓力足夠大:Γ趨于定值.

吸附等溫線特點(diǎn)不同溫度下NH3(g)在炭粒上吸附等溫線示意圖飽和吸附量(?！?：吸附達(dá)飽和狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的吸附量。24(1).固氣表面單分子層吸附理論的基本假設(shè)：①單分子層吸附：吸附力場(chǎng)作用范圍約為分子直徑大小氣體分子只能發(fā)生單分子層吸附。②固體表面勻整：固體表面各晶格位置的吸附實(shí)力相同，吸附熱不隨覆蓋程度的大小而變更。③被吸附分子間無相互作用力：分子吸附與解吸難易程度與四周分子無關(guān)。④動(dòng)態(tài)平衡：吸附速率與解吸速率相等時(shí)達(dá)到吸附平衡。2.蘭格繆爾單分子層吸附理論25解吸速率：與固體表面被覆蓋的吸附位置數(shù)成正比：(2)蘭格繆爾吸附等溫式吸附平衡：吸附速率：與吸附質(zhì)在氣相中的壓力及固體表面的空位數(shù)成正比：k1：吸附速率常數(shù);θ:覆蓋度;1-θ：固體表面上空白面積的分?jǐn)?shù)。N：吸附位置數(shù)(固體表面具有吸附實(shí)力的總晶格位置數(shù))。k-1：解吸速率常數(shù)。26b=k1/k-1：吸附系數(shù)，單位：Pa-1，大小與吸附劑、吸附質(zhì)本性及溫度有關(guān)。

飽和吸附量(?！?：吸附質(zhì)有效擠滿固體表面的吸附量。

Γ:覆蓋度為θ的吸附量。

(蘭格繆爾吸附等溫式)吸附平衡：1/Γ~1/p呈直線關(guān)系，由直線斜率和截距可計(jì)算b和?！?。27①蘭格繆爾吸附等溫式適用范圍：?jiǎn)畏肿訉游?。壓力很小或吸附很弱時(shí)：bp<<1,Γ=?！辀p，吸附量與壓力成正比。壓力足夠高或吸附較強(qiáng)：bp>>1,Γ=?！?，吸附達(dá)飽和，吸附量達(dá)最大值。壓力適中：Γ與p呈曲線關(guān)系。②吸附劑的比表面：As=Γ