雁北师范学院化学系：《物理化学》课程教学课件（PPT电子教案）第九章 界面和胶体化学

Ar第九章界面和胶体化学 物理化学电子教案 A2.界(表)面张力 上单位:Jm2=(Nm)m2=Nm1为力的量 纲,故也称为表面张力 物理意义:指垂直作用于表面边界线上任意单 位长度并与表面相切而指向表面中心的界面紧缩力 金属丝环 丝线 实验:将金属丝环同软 丝线圈侵入肥皂液中,(右图 演示表面张力示意图) (a)丝线圈内肥皂腰未刺破时 (b)丝线圈内肥皂膜剩破后 牛通常纯液体的表面张力,一般是指该液体和饱 c和了本身蒸汽与空气接触而言 y是物质的特性,其大小与温度、压力、组成 牛及共存的另一相有关 上页

第九章 界面和胶体化学 物理化学电子教案 2. 界(表)面张力 物理意义: 指垂直作用于表面边界线上任意单 位长度并与表面相切而指向表面中心的界面紧缩力. 实验: 将金属丝环同软 丝线圈侵入肥皂液中, (右图 演示表面张力示意图). γ的单位: J·m-2= (N·m)·m-2= N·m-1 为力的量 纲, 故也称为表面张力. 通常纯液体的表面张力, 一般是指该液体和饱 和了本身蒸汽与空气接触而言。 是物质的特性, 其大小与温度、压力、组成 及共存的另一相有关. 

Ar第九章界面和胶体化学 物理化学电子教案 3.界(表)面张力与温度的关糸 温度升高界面张力下降(温度升高体相内分子 作用力减小,且共存蒸汽密度增加),当达到临界温 度时表面张力趋于零。 从热力学基本关系,结合全微分的性质得 ras y aA T,V, nB aT A,V, nB aS (ar OT T, P, nB A, p, nB 上两式都乘以T,则 y TaS 扩大表面所吸收之热。 A aA 为正值,为 上页

第九章 界面和胶体化学 物理化学电子教案 3. 界(表)面张力与温度的关系 温度升高界面张力下降 (温度升高体相内分子 作用力减小, 且共存蒸汽密度增加), 当达到临界温 度时表面张力趋于零。 从热力学基本关系，结合全微分的性质得： B nB T,V,n A,V,          = −        A T S  B nB T,p,n A,p,          = −        A T S  上两式都乘以T, 则 为正值, 为 扩大表面所吸收之热。          =        − A T S A 

Ar第九章界面和胶体化学 物理化学电子教案 所以, <0,即T,,可推知,若以 OA 绝热方式扩大表面,体系温度必下降 对于体系内能及焓的变化值,在指定条件下 王扩展表面时: aL S y =y一 4 =y+T aT T,V, nB aA T,V, nB aH y+ y y T T, P, nB A , P,n A, p, nB 由此两式求得恒温条件下,体系扩展表面时 内能及焓的变化值 上页

第九章 界面和胶体化学 物理化学电子教案 对于体系内能及焓的变化值, 在指定条件下 扩展表面时： T,V,nB T,V,nB          = +        A S T A U  nB A,V,         = − T T   B nB T,p,n T,p,          = +        A S T A H  nB A,p,         = − T T   由此两式求得恒温条件下, 体系扩展表面时 内能及焓的变化值。 所以，   0 , 即 T↑, ↓. 可推知, 若以        A  绝热方式扩大表面，体系温度必下降. 

Ar第九章界面和胶体化学 物理化学电子教案 4≌3界表)面效应 界面层的特性,对其它方面的性质也有影响, 而且随分散度增大,其影响更显著。 通常用比表面(单位体积或单位质量物体具有 的表面积来表示分散度,即 A A=n或A= 对于一个边长为l的立方体,比表面是: A=4=6126 若分割为各种边长的小立方体,分散度愈大比 表面愈大(參参数据表表面能愈高,势必对系统的物 理化学性质产生影响. 上页

第九章 界面和胶体化学 物理化学电子教案 3. 界(表)面效应 界面层的特性, 对其它方面的性质也有影响, 而且随分散度增大, 其影响更显著。 通常用比表面(单位体积或单位质量物体具有 的表面积)来表示分散度, 即 V A A0 = W A 或 A0 = 对于一个边长为 l 的立方体, 比表面是: l l l V A A 6 6 3 2 0 = = = 若分割为各种边长的小立方体, 分散度愈大比 表面愈大(参数据表),表面能愈高, 势必对系统的物 理化学性质产生影响

Ar第九章界面和胶体化学 物理化学电子教案 例如1g水作为球体存在时,其表面积为 2/3 3 1cm=m3A=4m2=44兀 =4.85cm 3 王若z水分为半07m的小水珠可得 3z(107)=24×1020个 表面积为:A=4(10)2×2.4×1020 =3.0×107cm2=3.0×104m2 可见,分割的愈细表面积愈大.对胶体是高分散 王度度系统粒子的尺寸在109-10m之间具有很大 的表面积,突出地表现出表面效应.因此胶体化学中 所研究的许多问题属于表面化学问题. 上页

第九章 界面和胶体化学 物理化学电子教案 例如1g水作为球体存在时, 其表面积为: 3 3 3 4 1cm = r 2 2/ 3 2 4.85cm 4 3 4 4  =      = =  A r  若1g水分为半径10-7cm的小水珠, 可得 (10 7 ) 3 2.4 102 0个 3 4 1 =  −  表面积为: 7 2 2 0 = 4 10  2.410 A （ − ） 可见, 分割的愈细表面积愈大. 对胶体是高分散 度度系统, 粒子的尺寸在10-9～10-7m 之间, 具有很大 的表面积, 突出地表现出表面效应. 因此胶体化学中 所研究的许多问题属于表面化学问题. 7 2 4 2 = 3.010 cm = 3.010 m