第三章表面现象
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电子教案与课件：《应用胶体与界面化学》第三章 表面张力与润湿作用
一 、润 湿 作 用 二、接触角与Young方程 三 、决定和影响接触角大小的 因 素 四 、常用的接触角测量方法 …
一 、润 湿 作 用
凝聚态物体表面一种流体被另一种流体取代的过程称为润湿(wetting)。例如， 液体将固体表面的气体取代，形成液体膜或液滴。液体取代固体表面气体，液 体不能完全展开的过程称为沾湿(adhesion)。沾湿是原有的气液和固气界面消 失形成新的固液界面。若形成单位界面，此过程在恒温、恒压条件下，自由能 的改变为 WA 称为黏附功，是将单位固液界面拉开外界需做的最小功，WA 表征固液界面(即 固体与液体分子间)作用力的大小。WA＞0(即 ΔGA＜0)是沾湿过程自发进行的条 件。 液体自发在固体表面展开成一薄层，此过程称为铺展(spreading)。铺展是固气 界面消失、气液界面和固液界面形成的过程。若形成单位界面，此过程自由能 的改变为 S 称为铺展系数。此过程自发进行的标准是 ΔS＞0(即 ΔGs＜0)。
一 、 几个小实验
在石蜡表面上的小水滴会自动成球形；在水面上用简单的方法可使金属针(或分 值硬币)漂浮，但不能使它们悬浮于水中；从管口缓慢自然形成的液滴形状与橡 胶薄膜中盛水悬起的形状很相似；插入水中的毛笔笔毛是分散开的，当笔头提 出水面后笔毛并拢，成一体状。这些实验现象说明：①液体表面与体相液体的 性质不完全相同；②液体表面似存在一弹性膜；③液体表面有自动缩小的本能。 液体表面的这些特点可从力学和能量的角度予以解释。
第二节 弯曲液面内外压力差与曲率 半径的关系——Laplace公式
一、Laplace公式的简单导出
二、LaplaBiblioteka e公式的应用举例一、Laplace公式的简单导出
弯曲液面与平液面不同，弯曲液面表面张力在法线方向的合力不等于零。凸液 面，表面张力合力方向指向液体内部；凹液面，合力方向指向液体上方。为保 持弯曲液面的存在与平衡，弯曲液面内外两侧有压力差：弯曲液面突向一侧的 压力总是小于另一侧的；换言之，当液面两侧有压力差时，能形成弯曲液面， 液面突向的一侧压力小，两侧压力差与液体表面张力和弯曲液面的曲率半径有 关。
一 、润 湿 作 用
凝聚态物体表面一种流体被另一种流体取代的过程称为润湿(wetting)。例如， 液体将固体表面的气体取代，形成液体膜或液滴。液体取代固体表面气体，液 体不能完全展开的过程称为沾湿(adhesion)。沾湿是原有的气液和固气界面消 失形成新的固液界面。若形成单位界面，此过程在恒温、恒压条件下，自由能 的改变为 WA 称为黏附功，是将单位固液界面拉开外界需做的最小功，WA 表征固液界面(即 固体与液体分子间)作用力的大小。WA＞0(即 ΔGA＜0)是沾湿过程自发进行的条 件。 液体自发在固体表面展开成一薄层，此过程称为铺展(spreading)。铺展是固气 界面消失、气液界面和固液界面形成的过程。若形成单位界面，此过程自由能 的改变为 S 称为铺展系数。此过程自发进行的标准是 ΔS＞0(即 ΔGs＜0)。
一 、 几个小实验
在石蜡表面上的小水滴会自动成球形；在水面上用简单的方法可使金属针(或分 值硬币)漂浮，但不能使它们悬浮于水中；从管口缓慢自然形成的液滴形状与橡 胶薄膜中盛水悬起的形状很相似；插入水中的毛笔笔毛是分散开的，当笔头提 出水面后笔毛并拢，成一体状。这些实验现象说明：①液体表面与体相液体的 性质不完全相同；②液体表面似存在一弹性膜；③液体表面有自动缩小的本能。 液体表面的这些特点可从力学和能量的角度予以解释。
第二节 弯曲液面内外压力差与曲率 半径的关系——Laplace公式
一、Laplace公式的简单导出
二、LaplaBiblioteka e公式的应用举例一、Laplace公式的简单导出
弯曲液面与平液面不同，弯曲液面表面张力在法线方向的合力不等于零。凸液 面，表面张力合力方向指向液体内部；凹液面，合力方向指向液体上方。为保 持弯曲液面的存在与平衡，弯曲液面内外两侧有压力差：弯曲液面突向一侧的 压力总是小于另一侧的；换言之，当液面两侧有压力差时，能形成弯曲液面， 液面突向的一侧压力小，两侧压力差与液体表面张力和弯曲液面的曲率半径有 关。
第三章液体的表面现象
解：设球形泡内部压强先后分别为 P1，P2，由于泡内气体在等温情况下，半径变为原来的
二倍，则V2 8V1 即 P1 8P2 。
设周围大气压强为 P 时，才可能使泡的半径增加为 2.0×10-2m，则根据附加压公式：
P1
1.136
103
4 R1
4 P2 P R2
P1 8P2
解：由于管内气压比大气压大，所以在密封玻璃管内水银上升；根据压强平衡
P内
2 cos r
gh
P0
P0 P内 30 102 Pa
h 1.7cm
3.7 一株高 5m 的树，外层木质管子(树液输管)为均匀毛细管，半径为 2×10-4mm；设树液的 表面张力系数α＝0.05N.m-1，接触角为 45°，问树的根部最小压强为多少，才能使树液上升 到树的顶端(树液的密度近似取水的密度)？
即： P1R13 P2R23
而由气体附加压强可得，
2 p1 p0 gh R1
2 p2 p0 R2
根据以上等式可得： R2= 3.10 半径为 1.0×10-2m 的球形泡压强为 1.136×103Pa 的大气中吹成，如泡膜的表面张力系数α ＝5.0×10-2N.m-1，问周围大气压强为多大，才可能使泡的半径增加为 2.0×10-2m？设这种变化 是在等温情况下进行的。
解：插入水中半径的玻璃毛细管水上升的高度 h
2 cos gr
2 7.3102 1.0 103 9.8r
插入水中半径的玻璃毛细管水上升的高度 h 2 cos 2 4.7 101 gr 13.6 103 9.8r
3.15 移液管中有 1ml 农用杀虫药物，其密度为ρ水=0.095×103kg·m-3，今令其从移液管中缓慢 滴出，共分 30 滴全部滴完。经过测定，已知药物将要下落时，其颈部的直径为 0.189cm， 求药液的表面张力系数。
3液体表面现象
2.固体的表面吸附作用 定义
气体或液体分子附着在固体表面而形成一层薄
膜，使固体表面势能减小的现象称为固体对表面活 性物质的吸附作用。 实例 (P48)粉末与多孔物质 （医学上常用活性碳来吸附胃肠道中的细菌色素、 毒素；水的净化等）
17
§3-2
弯曲液面的附加压强
一、附加压强（additional pressure）
——拉普拉斯公式
Note:
(1) R1和R2为相互垂直的正截口的曲率半径；
(2) 符号规定：
(a) 凸液面时，R1和R2 取＋，pS 0； (b) 凹液面时，R1和R2 取－，pS 0
20
2．柱状液面（R1＝∞,R2 ＝R）
1 1 ps p内 p外 ( ) R1 R2 R
13
影响表面张力系数的因素
与液体的性质有关：不同液体，α值不同；密度小、 易挥发的液体α值较小。如酒精的α值很小，金属 熔化后的α值很大。 与相邻物质性质有关：同一液体与不同物质交界， α值不同。 与温度有关：温度升高，α值减小，两者近似呈线 性关系。( P46 表3-1 ) 与液体内所含杂质有关：在液体内加入杂质，液体 的表面张力系数将显著改变，有的使其α值增加； 有的使其α值减小。使α值减小的物质称为表面活 性物质。
按照能量守恒及转换定律，在恒温情况下，外力克服分子间引 力做功，表面能增加，外力F所作的功应等于液体表面能的增 量。若用△Ep 表示表面能增量，则：
E p W S
表面张力系数α的另一定义：表面张力系数α在数值上等于增 加液体单位表面积时的表面能的增量，即： E α也可用J· -2作单位。 m
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4. 球形液膜（如肥皂泡），液膜有内外两个表面，如图。
采油化学表面活性剂
n
m
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三、表面活性剂的HLB值
1、HLB值的含义
表面活性剂是由亲水基团和亲油基团组 成，每一种活性剂亲水基团的亲水能力和亲 油基团的亲油能力具有一定的平衡关系。这 种平衡关系称为亲憎平衡值，HLB值。
C16H33OH 不具乳化性能。 C16H33OSO3Na 表现出良好的乳化性能。
第三章 表面活性剂
一、表面现象 1、界面、表面和相
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• 界面是指物质的相与 相之间的交界面。
通常将有气相组成的 气—固、气—液等界面 称为表面。
相（phase）是指体系 中物理和化学性质均匀 的部分。
2、 表面张力（surface tension）
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（4） 酰胺型：二聚氧乙烯脂肪酰胺
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（5）吐温型
吐温型非离子活性剂属于混合型的，聚氧乙 烯失水山梨糖醇醚脂肪酸酯：
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超级链接
非离子活性剂性质稳定， 不受PH值和盐的影响，应 用范围广，是具有发展前 途的活性剂。
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（四）两性活性剂 1、非离子--阴离子型
常用的水包油型乳化剂有： 烷基磺酸钠（AS）；烷基苯磺酸钠(ABS); 聚氧乙烯烷基醇醚（平平加型）等。
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表面张力的产生，从简单分子引力观点来看 ，是由于液体内部分子与液体表面层分子(厚度约 10－7cm)的处境不同。液体内部分子所受到的周 围相邻分子的作用力是对称的，互相抵消，而液 体表面层分子所受到的周围相邻分子的作用力是 不对称的，其受到垂直于表面向内的吸引力更大 ，这个力即为表面张力。
大学化学原理
第二章溶液及相平衡1、根据下图回答：（1）相图名称；（2）自上而下的相区种类；（3）上方直线表示的意义是，上方直线对应的数学关系时是（4）a、b两点分别表示，由图推知A较B 挥发（填“难”或“易”）。
\2、对组成x=0﹒5的溶液密闭加热，利用右图回答：（1）从M点升温，产生的第一个气泡的组成yB=_______________；（2）到达K点时，气相组成yA= ，液相组成yB= ；（3）在K点时，气、液两相物质的量的比ng：nl= 。
第1题第2题1、A、B形成理想溶液，80℃为正常沸点，已知80℃时P A*=1.10×104Pa，PB*=2.11×105Pa，求此溶液在80℃时的液相组成和气相组成。
2、常压下水的沸点为100℃，求20g蔗糖溶于90g水中时在常压下的沸点。
（已知水的kb=0.52，蔗糖的摩尔质量MB =342g.mol-1）3、在水中加入乙二醇HOCH2-CH2OH可作汽车防冻液，欲使水在-30℃不结冻，问每1000g水中至少应加多HOCH2-CH2OH？（已知水的kf =1.86，乙二醇的MB =62 g.mol-1）4、23﹒0g乙醇（C2H5OH）溶解于500g水中，所得溶液的密度为0﹒992kg﹒L-1，试用四种方法表示该溶液的组成。
已知乙醇的摩尔质量M乙=46﹒0g﹒mol-1。
5、已知HCl溶液的浓度CHCl为6﹒078mol﹒L-1，密度ρ=1﹒096g﹒ml-1。
试求：①质量分数。
②物质的量分数。
③质量摩尔浓度表示该溶液的组成。
6、水在28℃时的蒸气压为3742Pa，在此温度下，于100g水中溶于13g不挥发性溶质B，求溶液的蒸气压及下降值。
已知溶质B 的摩尔质量为92﹒3g﹒mol-1。
7、求20℃、101325Pa时，空气中的氮气在水中溶解度。
分别用⑴每升水溶解的体积（换算为标准状况下的体积）来表示；⑵每升水溶解的质量来表示。
已知空气中氮气占78%，20℃氮气溶于水的亨利常数kx=8﹒41×109Pa。
基础化学第三章
高度分散的多相性和热力学不稳定性既是胶体系统的主要特征，又 是产生其它现象的依据。
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第三章 溶液与胶体
基础化学
二、表面现象 表面现象：在任何两相界面上产生的物理化学现象总称为表面现象。
界面：在多相系统中，任意两相间的接触面。 表面：若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
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第三章 溶液与胶体
基础化学
沸点升高值与溶液中溶质的质量摩尔浓度的关系为
式中Kb为沸点升高常数，它只与溶剂的本性有关。bB为溶质的质量摩 尔浓度。 从式(3-8)可以看出，溶液的沸点升高只与溶质的质量摩尔浓度有关， 而与溶质的本性无关。 常见溶剂的沸点Tb及Kb和凝固点Tf及Kf
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第三章 溶液与胶体
基础化学
式中，k为比例常数，说明蒸气压下降只与一定量溶剂中所含溶质 的微粒数有关，而与溶质的本性无关。 应当指出：若溶质不挥发，pA即为溶液的蒸气压；若溶质挥发，pA 则为溶剂A在气相中的分压。 溶液的蒸气压下降原理具有实际意义。如CaCl2、P2O5以及浓H2SO4 等可用作干燥剂的原因就是由于这些物质表面吸收水蒸气后形成了溶 液，其蒸气压比空气中水蒸气压要低。因此，将陆续吸收水蒸气，直 至由于溶液变稀，蒸气压回升与空气的水蒸气相等，从而建立起液-气 平衡为止。
溶液浓度的表示方法
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第三章 溶液与胶体
基础化学
三、摩尔分数 摩尔分数：物质B的物质的量nB除以混合物的物质的量 Σni，用符 i 号xB表示，即
第三章 第4节 液体的表面张力
[借题发挥] 表面张力不是向上的力，是表面各部分相互 吸引的力。
对表面张力的理解 [例 2] [多选]关于液体的表面张力，下列说法中正确的是
A．表面张力方向与液面垂直
()
B．表面张力是液体表面层中任一分界线两侧大量分子相
互作用力的宏观表现
C．表面层里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表
现为引力
(2)液体不同层面的分子疏密程度不同。 (3)在液体内部，引力和斥力大小相近。在液体表面层， 整体上表现为引力是液体表面张力产生的原因。
2．液体表面具有收缩趋势的原因是
()
A．液体可以流动
B．液体表面层分子间距离小于液体内部分子间距离
C．与液面接触的容器壁的分子对液体表面分子有吸引力
D．液体表面层分子间距离大于液体内部分子间距离 解析：由于液体表面层分子间的距离大于液体内部分子间的
D．表面层中的分子间的距离小于平衡距离，因此分子间
的作用力很强
[思路点拨] 能从微观角度理解表面张力的形成原因是 处理该类问题的关键。
[解析] 表面层里的分子距离比液体内部大些，即表面层 里的分子分布要比液体内部稀疏些，分子力表现为引力，表 面引力就是表面层分子引力的宏观表现，表面张力方向与液 面相切，因此 B、C 正确，A、D 错误。
C．喷泉喷射到空中的水形成一个个球形的小水珠 D．小昆虫能在水面上自由来往而不陷入水中靠的是液体 表面的张力作用
[解析] 慢慢向酒杯中注入水，由于表面张力的作用，使液体 表面呈一弧形，即使稍高出杯口，水也不会流出来，故 A 项正确； 小木块浮于水面上，实际上小木块的一部分已经陷入水中(排开一 部分水)，受到的是水的浮力作用而非表面张力作用，因此 B 选项 错误；喷到空中的水分散时每一小部分的表面都有表面张力在起作 用且又处于完全失重状态，因此形成球状水珠，故 C 项正确；仔细 观察可以发现，小昆虫在水面上站定或行进过程中，其脚部位置比 周围水面稍下陷。但仍在水面上而未陷入水中，就像踩在柔韧性非 常好的膜上一样，因此，这是液体的表面张力在起作用。浮在水面 上的缝衣针与小昆虫情况一样，故 D 选项正确。[答案] ACD
化学原理：第三章 表面现象
从单位上来看，实质是表面张力的单位。
——
第一节 表面张力和表面能
由于净吸引力的存在，
表 面
把内部分子移到表面所作的
张 表面功转化为表面分子的位
力 的 理
能，单位表面的表面分子所 具有的位能（即表面能）就
解 是表面张力。
能 的 角
U s A
J m2
N m m2
N m
度
从单位上来看，实质是表面张力的单位。
第一节 表面张力和表面能
人类对一个事物的认识和理解是不断发展变化的，分析 问题和解决问题的角度也是多方面的。例如：圆锥和光
表 面 张 力 的 理 解
圆锥
侧面——三角形
底面——圆
光电效应（E=mC2）角度：光子、粒子性；
波的角度：光是一种电磁波。因此，光具有波粒二象性。
同样，对于表面张力的理解也可以分为以下几个方面。
丝线也受到同样的拉力，只是由于丝线两侧都有液膜，液膜对丝线各部
分施加的净拉力为零。
表面张力是一种收缩力，作用在表面的边界线上，垂直于边
界线向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任 一条线的两侧，垂直于该线，沿着液面拉向两侧。
第一节 表面张力和表面能
——
表
面
张
力
的
理
解
2L
力
W1
的 角
W2
第一节 表面张力和表面能
——
表 面 张 力 的 理 解
丝线圈内肥皂膜未刺破时
丝线圈内肥皂膜刺破时
力
金属环上系一丝线圈，把金属环连同丝线圈一起浸入肥皂液中，然
的 角 度
后取出，环中就形成一层液膜，而丝线圈可在液膜上自由游动。如果把 丝线圈内的液膜刺破，丝线圈即被弹开形成圆形，就好象液面对丝线圈
【精品课件】胶体溶液和表面现象
胶体粒子带电的主要原因：
吸附作用 固体吸附剂优先选择吸附与它组成相关的 离子，或者能够在固体表面上形成难电离或难 溶解物质的离子。“相似相吸原理”
例如：Fe(OH)3胶体粒子很容易吸附与它结 构相似的FeO+离子，而带正电荷。 [Fe(OH)3]m·nFeO+
FeO+ FeO+ FeO+
FeO+
3、电学性质——电泳
直流电
电泳管示意图
电泳管中:
Fe(OH)3溶胶向负 极移动，说明 Fe(OH)3 溶胶中分散质粒子带 正电荷。As2S3向正极 移动， As2S3溶胶中分 散质带负电荷。
电泳： 在电场中，分散质粒子作定向移动，称为电泳。
胶粒带正电荷称为正溶胶,一般金属氢氧化物 的溶胶即为正溶胶。 胶粒带负电荷称为负溶胶,如：土壤、硫化物 、硅酸、金、银、硫等溶胶。
要掌握
三价离子>>二价离子>>一价离子
如：对于As2S3溶胶（负溶胶）的聚沉能力
AlCl3>CaCl2>NaCl
对于Fe(OH)3溶胶（正溶胶）的聚沉能力
K3[Fe(CN)6] >K2SO4>KCl
要掌握
要掌握
练习： 1. 将20ml 0.1mol / L的AgNO3与10ml
0.1mol / L的KI溶液混合。下列电解质中，对 AgI溶胶聚沉能力最强的是（ ）。
1、高分子化合物的分子量可达几百万，长 度可达几百纳米，但截面积只 相当于一个普 通分子大小。 2、是单个分子分散的单相体系，是真溶液， 溶解过程是自动的，也是可逆的，是热力学 的稳定体系。
3、无丁达尔效应因为高分子化合物分子中含 有大量的亲水基团(-OH， -COOH、-NH2 )， 溶剂化作用强，溶质与溶剂间无界面。
表面活性剂及其应用
5、离子型、非离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的规律分别是什 么？ 6、什么是克拉夫特点和浊点？ 7、什么是生物降解性？ 8、表面活性剂有哪些一般性质？
第二章 表面张力和表面吸附
第一节 表面张 力 导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下
的水滴变成球形？ 一、表面张力 1、定义
界面：物质与物质相接触的面称界面。 表面：物质与气相组成的界面为表面。 表面张力：增加单位面积时，液体表面自由能的增值， 即 表面过剩自由能。通常以mN/m为单位。表面张力或表面过剩自 由能是液体重要的基本性质之一。 2、分析
2、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高 生产效率，简化生产过程，降低生产成本。
二、纺织染整助剂分类 1、根据生产工艺分： （ 1 ）纺织助剂 （ 2 ）印染助 剂 2、印染助剂 （1）无机物 食盐、 盐酸、保险粉（ Na2S2O4） 等。 （2）有机物 草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。 3、印染助剂在染整工业中的应用 润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、 抗静电等作用。 4、发展概论 我国印染助剂的潜力是巨大的
（4）两性型表面活性剂一般受PH值变化而改变性质。在等电点 时，形成内盐而沉淀析出。 2、无机盐稳定性
多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生 盐析。 3、氧化稳定性
离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙烯醚 型抗 氧性好，结构稳定。 4、 生物活性
包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。 如：阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。 5、 生物降 被逐渐分解，转化成CO2和H2O等对环境无公害的物质。
LD50、LC50、ECO50等参数。 毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂＞阴离子表面活 性剂＞非离子表面活性剂。
第二章 表面张力和表面吸附
第一节 表面张 力 导入：提问为什么肥皂泡要用力吹才能变大？自来水龙头滴下
的水滴变成球形？ 一、表面张力 1、定义
界面：物质与物质相接触的面称界面。 表面：物质与气相组成的界面为表面。 表面张力：增加单位面积时，液体表面自由能的增值， 即 表面过剩自由能。通常以mN/m为单位。表面张力或表面过剩自 由能是液体重要的基本性质之一。 2、分析
2、作用：提高纺织品的质量，改善加工效果，提高 生产效率，简化生产过程，降低生产成本。
二、纺织染整助剂分类 1、根据生产工艺分： （ 1 ）纺织助剂 （ 2 ）印染助 剂 2、印染助剂 （1）无机物 食盐、 盐酸、保险粉（ Na2S2O4） 等。 （2）有机物 草酸、酒精、甘油（丙三醇）等。 3、印染助剂在染整工业中的应用 润湿、渗透、乳化、分散、洗涤、柔软、固色、防水、防霉、 抗静电等作用。 4、发展概论 我国印染助剂的潜力是巨大的
（4）两性型表面活性剂一般受PH值变化而改变性质。在等电点 时，形成内盐而沉淀析出。 2、无机盐稳定性
多价金属离子对羧酸类表面活性剂影响很大，容易产生 盐析。 3、氧化稳定性
离子型表面活性剂中磺酸盐类和非离子型中聚氧乙烯醚 型抗 氧性好，结构稳定。 4、 生物活性
包括：毒性、杀菌力，且两者相对应。 如：阳离子表面活性剂中季铵盐类毒性大，但杀菌力好。 5、 生物降 被逐渐分解，转化成CO2和H2O等对环境无公害的物质。
LD50、LC50、ECO50等参数。 毒性大小顺序为：阳离子表面活性剂＞阴离子表面活 性剂＞非离子表面活性剂。
液体的表面张力资料ppt课件
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2.液体表面层分子的分布特点 (1)液体内部分子的分布特点:液体内部的任何一个分子都会 受到邻近分子的引力和斥力,分子斥力作用的距离极小,分
子引力的作用距离相对较大,每个分子与最邻近的分子引
力和斥力相抵消,而较远处分子对这个分子的作用表现为 大小不等的引力,可以认为分子受到周围间隔数个分子的 吸引力,在液体内部的分子被其它分子包围,在各个方向上 受到邻近分子的引力是相等的,引力的合力为零.
B.分子的分布比液体内部密,分子间的作用力表现为斥力
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2.表面张力及其微观解释 一个薄层 (1)液体的表面层:液体与气体接触的表面存在的__________.
吸引 的力. (2)表面张力:液体表面层各部分间相互______
稀疏 即表面层分子 (3)产生原因:表面层分子的分布比内部______, 大 间距离比液体内部分子间的距离__________.
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c.液体的流动性:液体分子间距离小,分子密集在一起,液体分 子主要表现为在平衡位置附近做微小振动,但是,液体分子 没有长期固定的平衡位置,液体分子可以在液体内移动,不 能形成特定的形状,这是液体具有流动性的原因. d.液体的扩散特点:液体中的扩散现象是由液体分子的运动产 生的.液体分子的移动比固体分子的移动要容易的多,所以 液体扩散比固体的扩散要快.
第三章 液体 第一节 液体的表面张力
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1.液体表面的收缩趋势 (1)液体的表面现象 小昆虫能在水面上跑来跑去,或停在水面上而不陷入水中;轻 浮 在水面上.仔细 放在水面上的钢针或硬币也能__________ 观察后发现,钢针或硬币被水面托住时,与它们接触的液面 橡皮膜 稍有弯曲,像压在张紧的______________上一样,这时液 支持力 面给了钢针或小物体向上的______________ 作用. 自由下落过程中的小液滴,或植物叶面上的小露珠也都呈现
第三章表面张力及表面活性剂在界面上的吸附
nBs A
单位面积表面层实际所含溶质的摩尔数
上标s表示表面(surface)，令A为溶剂，B为溶质。
定义：
B
nBs
nBl n lA
A
n
s A
Is called (relative) surface excess or
amount of surface adsorption (表面超额或表面吸附量)
l
F ST 2l
F
ST :
2l
Surface tension of water drop
3.1.1表面张力(Surface Tension)
在两相界面上，处处存在着一种张力，它垂直于表 面的单位线段上，指向使表面紧缩的方向并与表面 相切。
作用于单位边界线上的这种力称为表面张力，用 表 示，单位是N·m-1。
=P0-Ps
3.2弯曲液面下的附加压力
Young and Laplace Equation ：
ps
1 R1
1 R2
R1,R2是弯曲面的曲率半径。
ps
2
R
若是球面， R1＝R2＝Ｒ
A (x dx)(y dy) xy
xdy ydx
Work (xdy ydx)
Work Pxydz
1. d / dc 0
非表面活性物质
1
如无机盐、不挥发 酸碱以及蔗糖、
甘露醇等多羟基 2
有机物的水溶液
3
2. d / dc 0
表面活性物质
0
c2
3. 表面活性剂：具有两亲性
短链脂肪酸、醇、醛 质能明显降低水的表面张力的 有机化合物。
3.4.1表面过剩和吉布斯等温吸附式
The Gibbs adsorption equation, in its most general form,
2020-2021学年教科版选修3-3 第三章 4. 液体的表面张力 教案(1)
任课教师授课年级授课日期教学课题：液体的表面张力教学目标：一、知识与技能1、通过分组实验和，观察液体的表面张力现象；2、知道液体的表面张力的概念；3、能从微观角度解释表面张力的产生原因。
二、过程与方法1、通过液体表面张力现象的实验探究，体会科学探究的方法；2、通过解释宏观的表面张力现象，体会运用微观的分子动理论解决问题的方法；三、情感态度价值观1、通过对生活现象深入观察和思考，培养学生良好的学习习惯；2、通过研究型实验，培养学生的动手能力、勇于探究的科学精神和形成实事求是的科学素养。
3、通过微观和宏观的因果关系的探究和感受，感受物理世界存在的普适美。
教学方法：实验法、讨论法、讲授法教学重点：一、液体表面张力的概念;二、液体表面张力的产生原因教学难点：液体表面张力的产生原因课时：一课时教学用具：多媒体、硬币、回形针、水、特制表面张力液体、各种形状的金属丝等教学过程教师活动学生活动设计意图一、【课程导入】：课前小实验：硬币上的水把一元枚硬币平放在桌面上，用滴管往上滴水。
可以滴几十滴而水不流下来。
最后，水滴会聚集成拱起来的水膜。
问：上课之前，我们先一起做一个小实验。
在桌上放一枚一元硬币，用滴管往上滴水。
大家猜想一下，在保证水不从硬币上流下来的情况下，可以滴大约多少滴？答：3、4滴吧。
问：那我们现在一起来做一下这个实验。
（学生实验）问：同学们，可以滴多少滴？答：40滴！问：比你想的多了十倍！回顾一下，在水流下来之前，滴上去的水在硬币上呈现怎样的形态？学生思考学生分组做硬币滴水小实验趣味引入，通过对两个实验的对比，激发学生的求知欲，引起学生的思考，引入新课分组实验，提高动手能力，培养团队合作意识，感受问题与知识的形成过程把水换成加了洗手液的水，能滴的水滴数大大减少。
二、【现象分析】露珠是球形的；肥皂泡也是球形的。
三、【视频实验】观看老师的实验视频，思考其中物理原因。
四、【概念感知】1、如果在液体表面任意画一条线，线两侧的液体之间的作用力是引力，它的作用是使液体表面绷紧，所以叫液体的表面张力。
机械加工表面质量第三章
小，塑性变形越小，表面粗糙度越小。但速度过低，工 件与砂轮接触时间过长，会有烧伤的可能。
（4）光磨次数 通常磨削时，开始用较大切深提高生
产率，最后用小切深或无进给磨削（光磨），提高表面 粗糙度。
机械加工表面质量第三章
2、磨削时影响表面粗糙度的因素
其他影响 （1）砂轮硬度和工件材料 良好的“自励性”即磨
初期磨损
正常磨损
急剧磨损
实际接触面积只占名义接触 磨损缓慢，紧密接触的两个表面金属
面积的一小部分，实际接触 零件的正 分子间产生较大的亲和力，
部分的压强增大，破坏了润 常工作阶 超过了润滑油膜存在的临
滑油膜而形成局部的干摩擦， 段
界值，造成润滑条件恶化 ，
使其挤裂、破碎、切断等作
磨损加剧。
用增强，磨损增大。
机械加工表面质量第三章
一、概述
1．表面粗糙度与波度
（1）表面粗糙度：表面的微观几何形状误差； （2）波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。
L/H＞1000称为宏观几何形状误差； L/H = 50～1000，称为波纹度； L/H＜50，称为微观几何形状误差，亦称表面粗糙度。
粒磨钝后能及时脱落，露出新的磨粒，能磨出光滑的 表面，且能防止磨削烧伤。工件材料韧性越好，塑性 变形越大，则表面粗糙度越大。
（2）砂轮材料 可分为氧化物、碳化物和高硬磨料。
一般刚类零件用刚玉砂轮磨削，铸铁、硬质合金用碳 化物砂轮磨削，金刚石砂轮可获得极小的表面粗糙度， 但成本较高。
机械加工表面质量第三章
表面完整性
随着科学技术的发展，对产品的使用性能要求越来越高，一 些重要零件需在高温、高压、高速的条件下工作，表面层的任何 缺陷直接影响零件的工作性能，因此在研究表面质量的领域中提 出了“表面完整性”的概念，主要有：
（4）光磨次数 通常磨削时，开始用较大切深提高生
产率，最后用小切深或无进给磨削（光磨），提高表面 粗糙度。
机械加工表面质量第三章
2、磨削时影响表面粗糙度的因素
其他影响 （1）砂轮硬度和工件材料 良好的“自励性”即磨
初期磨损
正常磨损
急剧磨损
实际接触面积只占名义接触 磨损缓慢，紧密接触的两个表面金属
面积的一小部分，实际接触 零件的正 分子间产生较大的亲和力，
部分的压强增大，破坏了润 常工作阶 超过了润滑油膜存在的临
滑油膜而形成局部的干摩擦， 段
界值，造成润滑条件恶化 ，
使其挤裂、破碎、切断等作
磨损加剧。
用增强，磨损增大。
机械加工表面质量第三章
一、概述
1．表面粗糙度与波度
（1）表面粗糙度：表面的微观几何形状误差； （2）波度：介于宏观几何形状误差与表面粗糙度之间的周期性几何形状误差。
L/H＞1000称为宏观几何形状误差； L/H = 50～1000，称为波纹度； L/H＜50，称为微观几何形状误差，亦称表面粗糙度。
粒磨钝后能及时脱落，露出新的磨粒，能磨出光滑的 表面，且能防止磨削烧伤。工件材料韧性越好，塑性 变形越大，则表面粗糙度越大。
（2）砂轮材料 可分为氧化物、碳化物和高硬磨料。
一般刚类零件用刚玉砂轮磨削，铸铁、硬质合金用碳 化物砂轮磨削，金刚石砂轮可获得极小的表面粗糙度， 但成本较高。
机械加工表面质量第三章
表面完整性
随着科学技术的发展，对产品的使用性能要求越来越高，一 些重要零件需在高温、高压、高速的条件下工作，表面层的任何 缺陷直接影响零件的工作性能，因此在研究表面质量的领域中提 出了“表面完整性”的概念，主要有：
《道德经》第三章原文及译文，建议收藏
不尚贤，使民不争，不贵难得之货，使民不为盗，不见可欲，使民心不乱。
是以圣人之治，虚其心，实其腹，弱其志，强其骨，常使民无知无欲，使夫智者不敢为也，为无为，则无不治。
老子在第三章里面提出了四大社会的乱源，叫做名利欲知，所以他首先就提出来不尚贤，使民不争。
老百姓争的是什么？不就是那个名吗？考了进士才能当官，那就拼命的去考进士，你说你要有才有德才能够被重用，那么他就拼命的去追求才德，所以才造成历代都有忠臣不忠，贤臣不贤的现象。
表面上看他是忠臣，最后才发现他是个大奸臣，表面上看他大公无私，最后才知道他完全是自私自利的人。
历朝历代，这种事儿太多了，所以老子是一针见血。
他说你整个社会如果崇尚贤能，崇尚有才德的名，就会造成很多虚有其名，无才无德之人，要装得有才有德来谋取位置，这样整个社会就朝那个方向去竞争，适合不适合的都去追逐那个位置。
明明这个岗位需要一个刚正不阿，真正有贤德的人来，结果来了一个卑鄙小人，能做好的不在位，在位的又做不好，尸位素餐，这对整个社会是不利的。
其实，老子这句话我们好好的感悟，名可名，非常名，是让我们不要崇上任何的名号，就不会盲目的、不顾一切的、不择手段的去竞争。
不贵难得之货，使民不为盗。
现在为什么会有小偷？为什么有强盗？就是因为有难得的东西，有宝贵的东西，有大家公认的奇珍异宝，他才会动歪脑筋。
要是大家都不认为这个东西值钱，偷盗回来又有什么用呢？一个石头可以称为艺术品，一个古董价值连城。
这就是，贵难得之货，你看这个东西觉得它很贵重，然后把它的价钱炒得很高。
本来没有什么，马上就变成奇货可居，马上就变成大家不顾一切抢夺的对象。
正常的手段，拿不到就去抢，就去偷就去骗。
最典型的例子就是钻石恒久远，一颗永流传。
钻石其实就是金刚石，成分是碳元素，在地球上储量巨大。
他本来就是一个石头，却被商人炒作成难得的珍稀植物，还和爱情挂上了钩，宣扬说这个东西代表永恒、幸福、甜蜜的爱情，最后这么一小块石头，居然价值上万。
高中化学必修一知识点（第三章）
高中化学必修一知识点(第三章)学习高中化学要学会总结，最好一个章节一次总结，最后再来个大总结，那么化学必修一第三章知识点有哪些呢？今天小编在这给大家整理了高中化学必修一知识点(第三章)，接下来随着小编一起来看看吧!高中化学必修一知识点(第三章)第三章金属及其化合物第一节金属的化学性质1.金属的物理通性有哪些?(1)金属在常温下的状态除汞是液体外，其他在常温下是固体。
(2)金属的颜色、光泽绝大多数金属都是银白色，具有金属光泽，少数金属是特殊颜色如铜是紫红色，金是金黄色。
(3)良好的导电、导热性。
(4)延展性延性：拉成细丝的性质。
展性：压成薄片的性质。
2.化学通性有哪些?(1)化合态金属元素只有正化合价(2)金属单质易失电子，表现还原性(3)易与氧气反应，得到氧化物(4)活动性排在氢前的金属元素与酸反应得到盐和氢气(5)与盐反应，置换出活动性弱的金属单质3.金属钠的性质有哪些?(1)物理性质有哪些?钠银白色、质软、熔点低、密度比水的小但比煤油的大。
(2)化学性质有哪些?①很活泼，常温下：4Na + O2=2Na2O(新切开的钠放在空气中容易变暗)②加热条件下：2Na+O2Na2O2(先熔化成小球，后燃烧产生黄色火焰，生成淡黄色固体Na2O2。
)钠在空气中的变化过程：Na―→Na2O―→NaOH―→Na2CO3·10H2O(结晶)―→Na2CO3(风化)，最终得到是一种白色粉末。
一小块钠置露在空气中的现象：银白色的钠很快变暗(生成Na2O)，跟着变成白色固体(NaOH)，然后在固体表面出现小液滴(NaOH易潮解)，最终变成白色粉未(最终产物是Na2CO3)。
③钠与水的反应与H2O反应2Na+2H2O=2NaOH+H2↑离子方程式：2Na++2H2O=2Na++2OH-+H2↑(注意配平)实验现象：钠浮在水面上，熔成小球，在水面上游动，有哧哧的声音，最后消失，在反应后的溶液中滴加酚酞，溶液变红。
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1880 1808
丙酮(液)
23.7
293 Hg(液)
485 293
正辛醇(液／水) 8.5
293 NaCl(固) 227 298
正辛酮(液)
27.5
293 KCl(固)
110 298
正己烷(液／水) 51.1
293 MgO(固) 1200 298
正己烷(液)
18.4
正辛烷(液／水) 50.8
293 CaF2(固) 450 78
式中，m和V分别为固体的质量和体积，A为其表面积。 比表面通常用来表示物质分散的程度。
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3、比表面（specific surface area）
把物质分散成细小微粒的程度称为分散度。把
一定大小的物质分割得越小，则分散度越高，比表 面也越大。
例如，把边长为1cm的立方体1cm3逐渐分割 成小立方体时，比表面增长情况列于下表：
1、弯曲表面下的附加压力
（4）杨-拉普拉斯公式
1805年Young-Laplace导出了附加压力与曲率半 径之间的关系式：
一般式：
Ps
(R11'
1 R2')特殊式（对球面）： Ps
2
R'
根据数学上规定，凸面的曲率半径取正值，凹
面的曲率半径取负值。所以，凸面的附加压力指向
液体，凹面的附加压力指向气体，即附加压力总是
•
•
气
•
•
pg
•
•
•
•
p=• 0
液 pl
(a)
(b)
(c)
图7-8 附加压力方向示意图
若液面为凸面： pl> pg，附加压力指向液体[见图7－8(a)] 若液面为凹面： pg, > pl，附加压力指向气体[见图7－8(b)] 液面为平面，r=∞， p＝0， pl,＝ pg[见图7－8(c)]
附加压力 p 总是指向球面的球心（或曲面的曲心)。
边长l/m
1×10-2 1×10-3 1×10-5 1×10-7 1×10-9
立方体数
1 103 109 1015 1021
比表面Av/（m2/m3） 6 ×102 6 ×103 6 ×105 6 ×107 6 ×109
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3、比表面（specific surface area）
表面功: 温度、压力和组成恒定时，可逆使表面积 增加dA所需要对体系作的功。用公式表示为：
dWdA
式中 为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成
恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做 的可逆非膨胀功。
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5、比表面能
比表面能定义： 保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积 时，所引起体系自由能的增加值。
一起浸入肥皂液中，然后取出，上
面形成一液膜。
(a)
由于以线圈为边界的两边表面张 力大小相等方向相反，所以线圈成 任意形状可在液膜上移动，见(a)图。
如果刺破线圈中央的液膜，线 圈内侧张力消失，外侧表面张力立 (b) 即将线圈绷成一个圆形，见(b)图， 清楚的显示出表面张力的存在。
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指向球面的球心（或曲面的曲心) 。
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Young-Laplace 一般式的推导
A、在任意弯曲液面上取小矩形曲面ABCD(红色面)，
其面积为xy。曲面边缘AB和BC弧的曲率半径分别为
R
' 1
和
R
' 2
。
B、作曲面的两个相互垂直的正截面， 交线Oz为O点的法线。
C、令曲面沿法线方向移动dz ，使 曲面扩大到A’B’C’D’(蓝色面)，则x 与y各增加dx和dy 。
属丝不再滑动。
这时
F 2 l
l是滑动边的长度，因膜有两个
面，所以边界总长度为2l， 就是作
用于单位长度上的表面张力。
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6、表面张力（surface tension）
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6、表面张力（surface tension）
例2：如果在金属线框中间系一线圈，
从表上可以看出，当将边长为10-2m的立方体分 割成10-9m的小立方体时，比表面增长了一千万倍。
可见达到nm级的超细微粒具有巨大的比表面积， 因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相 催化方面的研究热点。
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4、表面功（surface work）
由于表面层分子的受力情况与本体中不同，因此 如果要把分子从内部移到界面，或可逆的增加表面积， 就必须克服体系内部分子之间的作用力，对体系做功。
用符号 γ表示，单位为J·m-2。
J .m 2 N .m .m 2 N .m 1
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6、表面张力（surface tension）
（1）γ定义：作用于单位长度表面上的力。
例1：如果在活动边框上挂一重物，
使重物质量W2与边框质量W1所产生 的重力F（F=（W1+W2）g）与总的 表面张力大小相等方向相反，则金
7、表面能自动趋于减少的规律
在净吸引力作用下，表面有自动收缩的倾向，因此表面能有 自动减少的倾向．在等温下，表面能自动趋于减少，这是一 切表面现象所遵循的普遍规律。各种表面现象（曲界面两侧 压力差的存在，吸附、润湿和毛细管现象）都在这条规律的 支配下发生和变化。
3.2 弯曲表面下的附加压力与蒸气压
对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物质在 不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特性来自 于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
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2、界面现象的本质
例子：液体及其蒸气组成的表面。
液体内部分子所受的力可以 彼此抵销，但表面分子受到体相 分子的拉力大，受到气相分子的 拉力小（因为气相密度低），所 以表面分子受到被拉入体相的作 用力。
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Young-Laplace 一般式的推导
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Young-Laplace 一般式的推导
D. 移动后曲面面积增加dA和dV为：
dA (xdx)(ydy)xy
xdy ydx
dV xydz
E. 增加dA面积所作的功与克服附 加压力Ps增加dV所作的功应该相 等，即：
293 He(液)
0.308 2.5
正辛烷(液)
21.8
293 Xe(液)
18.6 163
B、温度的影响
温度升高，表面张力下降，当达到临界温度 Tc时，界面张力趋向于零。
6、表面张力（surface tension）
C、压力的影响
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表面张力一般随压力的增加而下降。因为压 力增加，气相密度增加，从而使气体分子对液体 表面分子的吸引力增加，表面分子受力不均匀性 略有好转，导致表面张力下降。
这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势，并
使表面层显示出一些独特性质，如表面张力、表面吸 附、毛细现象、过饱和状态等。
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3、比表面（specific surface area）
比表面：单位质量（或单位体积）的固体所 具有的表面积。
A m A /m或 A V A /V
6、表面张力（surface tension）
（3）影响表面张力的因素
A、分子间相互作用力的影响 对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成
的化学键能的大小，一般化学键越强，表面张力越大。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
两种液体间的界面张力，界于两种液体表面张力之间。
剖 面 图
同一平面上，所以会产生一个向 上的合力。
所有的点产生的总压力为Ps ， 称为附加压力。凹面上所受的总
压力为：Po-Ps ，所以凹面上所受 的压力比平面上小。
附加压力示意图
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•• •
• ••
•
pg •
• •
•
气
•
p
•
液•
pl
pg
•
气•
p • •
液•
pl
•
设向下的大气压力为Po， 向上的反作用力也为Po ，附加 压力Ps等于零。
Ps = Po - Po =0
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剖面图
液面正面图
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1、弯曲表面下的附加压力
（2）在凸面上：
研究以AB为弦长的一个球面
剖
上的环作为边界。由于环上每点
面
两边的表面张力都与液面相切，
图
大小相等，但不在同一平面上，
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6、表面张力（surface tension）
（a）
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（b）
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(2)表面张力的作用方向与效果
如图7-4在金属框上形成肥皂膜，
若施加作用力F对抗表面张力使金属丝
左移dl，则液面增加dAs＝2Ldl，对系
统做功。
W r F d ld A s2 L d l
则 F
化学原理Ⅱ电子教案—第三章
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3.1 表面能与表面张力 3.2 弯曲面两侧的压力差 3.3 吸附 3.4 润湿 3.5 毛细管现象
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3.1 表面能和表面张力
❖表面和界面 ❖界面现象的本质 ❖分散度与比表面 ❖表面功 ❖表面自由能 ❖表面张力 ❖表面能自动趋于减少的规律