物理化学界面现象知识点.doc

界面现象 1. 表面张力、表面功及表面吉布斯函数表面张力γ:引起液体或固体表面收缩的单位长度上的力,单位为 N·m ?1。表面功: 'δ/ d r s W A ,使系统增加单位表面所需的可逆功,单位为 J·m ?2。表面吉布斯函数: , , ( ) ( / ) s T p n G A ?? ?, 恒温恒压下系统增加单位表面时所增加的吉布斯函数,单位为 J·m ?2。表面吉布斯函数的广义定义: , , , , , , , , ( ) ( ) ( ) ( ) S V n S p n T V n T p n s s s s U H A G A A A A ?? ???? ???? ???', r s T p s W dA dG dA ? ?? ?表面张力是从力的角度描述系统表面的某强度性质,而表面功及表面吉布斯函数则是从能量角度和热力学角度描述系统表面的某一性质。三者虽为不同的物理量,但它们的数值及量纲等同的,均可化为 N·m ?1。在一定温度、压力下,若系统有多个界面,其总界面吉布斯函数: s i i si G A ??? 2. 弯曲液面的附加压力、拉普拉斯方程附加压力: Δp=p 内?p 外拉普拉斯方程: 2pr ?? ?规定弯曲液面凹面一侧压力位 p 内,凸面一侧压力位 p 外;γ为表面张力; r 为弯曲液面的曲率半径, △p 一律取正值;附加压力方向总指向凹面曲率半径中心。 3. 毛细现象毛细管内液体上升或下降的高度 2 cos h r g ? ???式中: γ为表面张力; ρ为液体密度; g 为重力加速度; θ为接触角; r 为毛细管半径。当液体不能润湿管壁, θ>90 °即0 cos ??时, h 为负值,表示管内凸液体下降的深度。 4. 微小液滴的饱和蒸汽压——开尔文公式 m22 ln r p V M RT p r r ???? ? r 为弯曲液面的曲率半径, 无论凸凹液面, 均取正值;p r 为气泡的饱和蒸汽压;p 为平液面的饱和蒸汽压; ρ为液体密度, M 为液体的摩尔质量, γ为液体的表面张力。在一定温度下,液滴越小,饱和蒸气压越大;凹液面的曲率半径越小,饱和蒸气压越小。 5. 弗罗因德利希等温吸附经验式 an V kp ?;k和n 是两个经验常数,是温度的函数。 6. 朗缪尔吸附等温式 1 bpbp ???; θ为覆盖率;b 为吸附作用的平衡常数,又称吸附系数; p 为吸附平衡时的气液平衡压力。实际计算时,朗格缪尔吸附等温式还可以写成 b 1 b aam V p V p ??式中 amV 表示吸附达饱和时的吸附量; aV 则表示覆盖率为θ时的平衡吸附量。朗格缪尔吸附等温式只适用于单分子层吸附。 7. 吸附焓Δ adsH 的计算 1 2 2 ads 2 1 1 ln RTT p H T T p ? ???公式中, p 1与p 2 分别为温度 T 1与T 2 下,达到相同的平衡吸附量