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《第4章氣-液與液-液界面ppt課件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、第四章氣－液與液－液界面在一個(gè)非均勻的體系中,至少存在著兩個(gè)性質(zhì)不同的相。兩相共存必然有界面?？梢?jiàn)，界面是體系不均勻性的結(jié)果。一般指兩相接觸的約幾個(gè)分子厚度的過(guò)渡區(qū)。若其中一相為氣體，這種界面通常稱(chēng)為表面。4.1表面和界面(SurfaceandInterface)1嚴(yán)格講表面應(yīng)是液體或固體與其飽和蒸氣之間的界面，但習(xí)慣上把液體或固體與空氣的界面稱(chēng)為液體或固體的表面。常見(jiàn)的界面有：氣-液界面，氣-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。2常見(jiàn)的界面(1)氣-液界面3(2)氣-固界面4(3)液-液界面5(4)
2、固-固界面64.2比表面（SpecificSurfaceArea）比表面通常用來(lái)表示物質(zhì)分散的程度，有兩種常用的表示方法：一種是單位質(zhì)量的物質(zhì)所具有的表面積；另一種是單位體積物質(zhì)所具有的表面積。即：式中，m和V分別為固體（或液體）的質(zhì)量和體積，A為其表面積。目前常用的測(cè)定表面積的方法有BET法和色譜法，有時(shí)Am亦可寫(xiě)作As。7分散度與比表面把物質(zhì)分散成細(xì)小微粒的程度稱(chēng)為分散度。把一定大小的物質(zhì)分割得越小，則分散度越高，比表面也越大。例如，把邊長(zhǎng)為1cm的立方體（1cm3）逐漸分割成小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)情況列
3、于下表：8從表上可以看出，當(dāng)將邊長(zhǎng)為10-2m的立方體分割成10-9m的小立方體時(shí)，比表面增長(zhǎng)了一千萬(wàn)倍。分散度與比表面邊長(zhǎng)l(m)立方體數(shù)比表面Av(m2/m3）1×10-216×1021×10-31036×1031×10-51096×1051×10-710156×1071×10-910216×1099可見(jiàn)，達(dá)到nm級(jí)的超細(xì)微粒具有巨大的比表面積，因而具有許多獨(dú)特的表面效應(yīng)，成為新材料和多相催化方面的研究熱點(diǎn)。由超細(xì)微粒制備的催化劑由于具有很高的比表面因而催化活性較普通催化劑高；將藥物磨成細(xì)粉以提高藥效；將
4、金屬做成超細(xì)微粒以降低熔點(diǎn)；10例題例1、將1g水分散成半徑為10-9m的小水滴（視為球形），其表面積增加了多少倍？解：對(duì)大水滴對(duì)小水滴114.3表面自由能與表面張力液體的性質(zhì)與其微觀結(jié)構(gòu)有關(guān)液體具有一定的體積，不易壓縮。液體分子間距較氣體小了一個(gè)數(shù)量級(jí)，為10-10m，分子排列較緊密，分子間作用力較大，其熱運(yùn)動(dòng)與固體相似，主要在平衡位置附近作微小振動(dòng)。由于液體分子間距小，分子間相互作用力較大，當(dāng)液體與氣體、固體接觸時(shí)，交界處由于分子力作用而產(chǎn)生一系列特殊現(xiàn)象，即：液體表面現(xiàn)象。12將水滴在荷葉上，水滴自動(dòng)形
5、成球形，很容易滾落；在水面上用簡(jiǎn)單的方法可以使金屬針或分值硬幣漂浮，但不能使它們懸浮于水中；插入水中的毛筆筆毛是分散開(kāi)的，當(dāng)筆頭提出水面后筆毛并攏……這些現(xiàn)象說(shuō)明：液體表面與體相液體的性質(zhì)不完全相同。這些特點(diǎn)可以從力學(xué)和能量的角度予以解釋。13表面層分子與內(nèi)部分子相比，它們所處的環(huán)境不同。體相內(nèi)部分子所受四周鄰近相同分子的作用力是對(duì)稱(chēng)的，各個(gè)方向的力彼此抵消(各向同性)；故在液體的內(nèi)部，分子的移動(dòng)無(wú)需作功。14對(duì)于單組分體系，這種特性主要來(lái)自于同一物質(zhì)在不同相中的密度不同；對(duì)于多組分體系，特性則來(lái)自于界面層的
6、組成與任一相的組成均不相同。但是處在界面層的分子，一方面受到體相內(nèi)相同物質(zhì)分子的作用，另一方面受到性質(zhì)不同的另一相中物質(zhì)分子的作用，其所受作用力不能相互抵消。因此，界面層分子由于其處在一不均勻?qū)ΨQ(chēng)的力場(chǎng)會(huì)顯示出一些獨(dú)特的性質(zhì)。15界面現(xiàn)象的本質(zhì)在液體內(nèi)部，分子受周?chē)従臃肿拥奈骄f(shuō)來(lái)是對(duì)稱(chēng)的；但在液體表面，分子只受到液相分子的吸引，因?yàn)闅庀嘀蟹肿拥拿芏群苄。鋵?duì)液體表面分子的吸引可以忽略。結(jié)果，表面的分子總是盡力向液體內(nèi)部擠，從而使液體表面有張力、有自動(dòng)收縮的傾向。氣相液相最簡(jiǎn)單的例子是液體及其蒸氣組成的
7、表面。16表面張力（SurfaceTension）lAB設(shè)有細(xì)鋼絲制成的框架。其一邊是可以自由活動(dòng)的。將此框架從肥皂水中拉出，即可在框架中形成一層肥皂水膜。此肥皂水膜會(huì)自動(dòng)收縮，以減小膜的面積。這種引起膜自動(dòng)收縮的力就叫做表面張力，以γ表示。17若將液體的表面視為厚度為零的彈性膜，表面張力的力學(xué)定義：作用于液體表面上單位長(zhǎng)度直線上的收縮力。力的方向：垂直于表面的邊界，指向液體方向并與表面相切。lABγ18若制止肥皂水的自動(dòng)收縮，需在相反方向施加一力F。顯然γ是作用在膜的邊界上的。膜有兩個(gè)面，故：可見(jiàn)，我們可將
8、表面張力γ看成是引起液體表面收縮的單位長(zhǎng)度上的力，單位通常以mN/m表示。lFAB19從另一角度來(lái)看，設(shè)肥皂水膜處于平衡狀態(tài)，現(xiàn)在增加一無(wú)限小的力于AB，以使其向下移動(dòng)dx距離。這樣消耗的能量(力×距離)使膜的面積增加了dA=2l·dx。因此，對(duì)體系所作的功是：lFAB這表示，γ為使液體增加單位表面時(shí)所需作的可逆功。亦即表面自由能，其單位以mJ/m2表示。表面自由能(SurfaceFreeEnerg
