大学物理化学经典课件6-5-界面现象
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太原理工大学物理化学第八章界面现象界面是指相互接触的两相的交界面。
自然界中的物质一般以三种聚集状态存在,三种相态相互接触可 以形成五种界面:液-气、固-气、液-固、液-液和固-固界面。
习惯上将液-气和固-气界面称为表面;而其余 的相界面都称为界面。
由于历史的原因, “表面”和“界面”这两个词经常混用。
界面并不是一个几何平 面,它是从一个相到另一个相的过渡层,有一定的厚度,通常称为界面相或界面层,与界面层相邻的两相 称为体相。
界面现象就是在相界面上所发生的物理化学现象。
许多自然现象、生理现象、工农业生产以至日常生 活上的许多问题都与界面现象有密切的关系,如:液滴呈球形、活性炭能脱色、粉尘容易爆炸等都与界面 现象有关。
产生界面现象的根本原因是由于界面相中的分子与体相中的分子所处的力场不同,因此界面相 的性质和两个体相的性质就会不一样。
在一般情况下,系统所具有的比表面积相当小,表面上的物质、能 量都比体相小得多, 故表面的特殊性质可不考虑。
但当系统的表面积很大时,表面分子所占的比例就很大, 它的特殊性质就成为矛盾的主要方面而表现出各种界面现象。
为了便于比较不同物质的表面性质,提出了比表面积的概念。
比表面积(as)是指单位质量或单位体 积的物质所具有的表面积,用公式表示为: as = As / m 或 as = As / V通常用比表面积来表示物质的分散程度,即分散度。
比表面积越大,分散度越高,表面效应就越明显, 这必然对系统的物理化学性质产生影响,此时就必须考虑界面的特殊性。
这种特殊性反映出的宏观现象就 是人们观察到的界面现象,其具体体现就是界面张力。
§ 8.11.液体的表面吉布斯函数和表面功界面张力界面现象产生的根本原因是由于两相界面上的分子与体相分子所 处环境不同引起的,以液-气界面为例说明之。
如图 8.1.1 所示,处于液 体内部的分子,受周围各分子对它的作用力是对称的,可以相互抵消, 这些分子在液体内部运动时无须对它做功。