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第十二章界面现象和胶体分散系统
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界面现象
界面:密切接触的两相之间的过渡区
(约几个分子的厚度)
气—液气—固液—液液—固固—固
界面称为表面
界面现象所讨论的是在相的界面上发生的一些行为
水滴会自动呈球状
固体表面易自动吸附气体物质
微小的晶体易溶解
微小的液滴易蒸发
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界面现象产生的原因——表面分子与体系中的分子(体相分子)所处的环境不同
体相分子,四周所受的作用力相同,受力均匀
界面分子,两面所受作用力不同,因此处在界面层的物质的物理和化学性质与任一体相中的都不同。此前讨论一个相的性质时没有区分过,是把界面相和体相看作是等同的。
通常体系,表面分子数与体相分子数相比微不足道,可忽略界面性质的影响。
对于细粉末,多孔物质,胶体等,其表面分子数量大,需要考虑界面的特殊性质。
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§ 表面张力和表面自由能
1. 表面张力
把图中的液膜中间刺破,则丝线的环立即变圆了,把丝线拉圆了表示四周的液膜,或者说存在一种使表面积收缩的力。
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F
这种引起膜收缩的力叫做表面张力
l
单位:
膜有正反两个表面
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l
dx
2. 表面自由能
F
这个功是使表面积增大,称为表面功
等温等压可逆过程
表面自由能
表面自由能
改变单位表面积时体系自由能的变化值
单位:
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§ 纯液体的表面现象
1. 液体对固体的润湿作用
润湿现象
润湿程度影响因素
液固种类:
温度:
加入润湿剂:
①液体能附在固体上,称为“润湿”。
②液—固两相接触后,系统的表面自由能降低,即为“润湿”。
③自由能降低多少即表示润湿程度的大小。
液—固界面现象
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如何衡量液体对固体的润湿程度?
θ
θ
气
液
液-固界面间的接触角θ
O
O
润湿
不润湿
θ< 90° 固体能为液体所润湿,固体称为亲液固体
θ> 90°固体不为液体所润湿,固体称为憎液固体
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2. 弯曲表面下的附加压力
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R
p
:吸附压力(毛细压力)
:表面张力
:曲率半径
吸附压力(△p)与液面曲率半径(R)
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