7.表面現(xiàn)象 7.1表面張力

第七章外表化學(xué)

surfacechemistry第七章外表現(xiàn)象有許多現(xiàn)象與物質(zhì)的外表性質(zhì)有關(guān)，如液滴在不同固體外表有不同的形狀，活性炭能去除冰箱中的異味，藥物微?；稍黾悠淙芙舛?，選擇適宜的溶劑可增加皮膚吸收等。外表是兩相的分界面，有液－氣固－氣液－液固－液界面〔廣義外表〕外表性質(zhì)有時(shí)當(dāng)外表積很大〔物質(zhì)分散度很大〕時(shí)才表現(xiàn)出來，分散度可用比外表來表示?；虮砻娴谄哒峦獗憩F(xiàn)象例體積為V的液體分散為半徑為r的液滴時(shí)比外表積多少？A=液滴數(shù)4r2

或第一節(jié)外表能、外表張力、外表熱力學(xué)一.外表能以l-g外表為例，液體外表分子與內(nèi)局部子受力情況不同內(nèi)部：分子作用力合力＝0，移動(dòng)時(shí)能量沒有變化

外表：分子作用力合力指向液體內(nèi)部，環(huán)境作功轉(zhuǎn)化為外表能外表積增加當(dāng)把體相分子拉向表面時(shí)（T,p,n不變）一.外表能環(huán)境作功轉(zhuǎn)化為表面能表面積增加當(dāng)把體相分子拉向表面時(shí)（T,p,n不變）外表能=Wr'=G〔G的物理意義〕A

為比外表能，簡(jiǎn)稱Gibbs外表能G=A

物理意義：?jiǎn)挝幻娣e上，外表分子增加的Gibbs自由能〔外表分子多于體相分子的能〕，是體相分子變成外表分子時(shí)環(huán)境作的功。dxF二．外表張力l在l-g外表上，可以觀察到處處有使液面拉緊的力––––外表張力。如鐵環(huán)上有皂膜刺破假設(shè)使金屬框用F力拉動(dòng)dx距離Wr'=Fdx

dG=2dA=2ldx

單位：Nm–1

演示二．外表張力σ物理意義：?jiǎn)挝婚L(zhǎng)度中，使液面拉緊的力。外表張力的方向：垂直于作用線，相切于液面。外表張力和外表能物理意義不同，但只是同一事物不同方式描述的結(jié)果。兩者數(shù)值相同，量綱也一致。Jm–2=Nmm–2=Nm–1

在不同場(chǎng)合，按理解方便原那么應(yīng)用。dxFl若使金屬框用F力拉動(dòng)dx距離Wr'=Fdx

dG=2dA=2ldx

單位：Nm–1

三．外表熱力學(xué)1．熱力學(xué)根本關(guān)系式對(duì)高度分散具有較大比外表積的多組分系統(tǒng)，熱力學(xué)函數(shù)應(yīng)包括4種變量。如：dG=–SdT+Vdp+BdnB+dA

還有其它函數(shù)dU，dH，dF也是。T，p，n不變時(shí) dG=dA

2.外表張力溫度系數(shù)考慮溫度T的影響 dG=–SdT+dA

交叉偏導(dǎo) 稱之為表面張力溫度系數(shù)三．外表熱力學(xué)交叉偏導(dǎo) 3.外表積變化時(shí)，熱力學(xué)函數(shù)的計(jì)算(1)S：上式積分(2)可逆過程的熱Qr

Qr=TS

(3)G與可逆功Wr'G=A=Wr'(4)HH=G+TS

(Wr')(Qr)環(huán)境作功Wr'環(huán)境傳遞的熱Qr

可見表面積可逆擴(kuò)大時(shí)，系統(tǒng)能量變化來自四．影響的因素外表張力〔外表能〕是分子間作用力在外表上的表達(dá)，影響作用力的因素有

(1)物質(zhì)本性：如液體極性>非極性，固體金屬>有機(jī)物

(2)相界面構(gòu)成：相界面是兩相分子交融區(qū)，界面在兩相之間。如水<