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纯水的表面张力为γ1, 某溶质的表面张力为γ2, 且 γ2>γ1, 形成溶液后,溶质的表面浓度为CS, 本体浓 度C0,则( )
(a)CS>C0 √(b)CS<C0 (c)CS=C0 (d)CS=0
溶液表面层对溶质发生吸附, 当CB(表面浓度)>CB,0(本 体浓度), 则( )。
√(a)称为正吸附, 溶液表面张力降低
(b)称为正吸附, 溶液表面张力不变 (c)称为负吸附, 溶液表面张力增加 (d)称为负吸附, 溶液表面张力降低
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9.3 气-固界面
9.3.1 界 面 分 析 9.3.2 基 本 概 念 9.3.3 吸附的种类与计算 9.3.4 吸附热力学
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9.3.1 界面分析——与液表比较
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3.铺展
(1)定义：液固界面取代固体表面，同时液体表面
增大的过程；
始态：
末态：
(2)铺展吉布斯函数变ΔGs ①定义：单位面积铺展过程的吉布斯函数变化；
②计算：ΔGS＝γls +γl －γs＝－γl(cosθ－1) ③说明：自发铺展ΔGS＜0→→θ＝0°或θ不存在。 (3)铺展系数S ①定义：S＝－ΔGS＝γl(cosθ－1)；
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9.3.3 吸附分类及计算
一、吸附分类(按吸附质与吸附剂的作用本质分类)
1.物理吸附与化学吸附的区别
分类
物理吸附
化学吸附
吸附力
范德华力
化学键力
吸附层数
单层或多层
单层
吸附热 较小，近于液化热 较大，近于反应热
选择性
很差甚至没有
较强
可逆性
具有可逆性
不可逆
吸附平衡 容易达到平衡
不易达到平衡
9.4.2 基本概念
1.接触角θ：
当液滴在固体表面不完全展开时，在气、液、固 三相会合点，液固界面水平线与气液界面切线之 间通过液体内部的夹角。
θ
θ
玻璃板上的水滴
玻璃板上的汞滴
0°＜θ＜180°
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2.杨氏方程： (1)受力分析
γl
γs
θγl-s
γs：固表张力力图将液体分子拉向左方，
以减小固表面积；
γl：液表张力力图将液体分子拉向液面的 切线方向，以减小液表面积；
γls：液固界面张力力图将液体分子拉向右 方，以减小液固界面。
(2)杨氏方程 γs＝γls+γlcosθ
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往固体表面加一滴液体, 形成气、固、液三相间
的接触, 表面张力分别为γg-l,γg-s,γs-l, 若液体
与固体表面不润湿, 则( )
气相
3.举例说明：小液滴呈 液相 球形——同样体积下球 形的表面积最小。
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9.1.2 界面张力
一、界面张力
1.定义：沿着界面，作用在单位长度上的紧缩力； 2. 单位：N·m－1 3. 方向：沿着界面指向其紧缩方向；
平液面γ平行于液面； 弯液面γ相切于液面。
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二、 γ的影响因素
(1)附加压力与弯液面的底面半径无关，液面上任何 一点的Δp相同。
(2)Δp与弯液面的曲率半径呈反比： r↑，Δp↓；r→∞(平液面)，Δp＝0。
(3)Δp与弯液面γ呈正比;γ与温度及液体性质有关。
(4)空气中的小气泡：两个界面→Δp＝4γ/r。
★水平放置的毛细管中装有非润湿性液体，在左端 加热，管内液体会如何变化？
9.2.1 弯曲纯液面 9.2.2 溶液表面
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9.2.1 弯曲纯液面
一、附加压力
1.产生原因：液面张力的存在；
pg
pg
p合 pl= pg+ p合
→平液面：pl＝pg；
→弯液面：pl＝pg±p合
p合 p合
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2.定义：弯曲液面内外的压力差；
3.说明
def
p p(l) p(g)
1.相同点：表面分子受力不均→γ、GS同样存在；
2.不同点：降低GS的方法不同; (1)液体表面：减小As→减小GS；
气相
(2)固体表面：无法减小As →通过对具有较低γ的物质
的吸附降低受力不对称；
→减小液表的γ→减小GS。
固相
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9.3.2 基本概念
1.吸附： 一定条件下，相界面上某种物质的浓度不同于 体相浓度的现象为吸附； 被吸附的物质为吸附质； 具有吸附能力的为吸附剂(高as的物质)； 吸附为表面效应，要与吸收区分开。 ★常用的吸附剂：硅胶、分子筛、活性炭等。
1.物质本性：分子间作用力的区别造成；
(1)液体表面：极性越大，物质表面张力越大；
熔融盐或金属的表面张力较大。
(金属键)> (离子键)> (极性共价键)> (非极性共价键)
(2)一般的: 固体的表面张力大于液体的表面张力。
2.温度的影响：源于温度对分子间作用力的影响；
(1)一般的：温度升高→分子间作用力减小
凹液面：pr＜p；r↓，pr↓。 (2)此公式亦适用于固体表面(固体升华)的粗略计算。
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RTlnpr/p＝2γM/ρr RTlnp/pr＝2γM/ρr
——凸液面 ——凹液面
温度一定，弯曲液面与水平液面饱和蒸气压的关系为：
√(a)p凸>p平>p凹 (b)p凸<p平<p凹 (c)p凸=p平=p凹
的关系(重点)。
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(三)吸附等温线的种类：
V
V
V
V
V
0 p/p* 1 0 p/p* 1 0 p/p* 1 0 p/p* 1 0 p/p* 1
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅴ
注：Ⅰ：单层吸附:单分子层物理吸附或化学吸附。
Ⅱ、Ⅲ：平面上的多分子层吸附；
Ⅳ、Ⅴ：有毛细凝结时的多层吸附。
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(四)等温吸附的计算 ——Langmuir单分子层吸附 1. Langmuir单分子层吸附理论： ①单分子层吸附：化学吸附和范德华力作用范围等于
2.说明:Tc越高越易液化，故亦越易被物理吸附。
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二、吸附量的计算 (一)吸附量的影响因素：温度和压力； (二)吸附量的研究方法：利用关系曲线进行研究； 吸附等压线：压力一定，研究吸附量与温度的关系； 吸附等量线：吸附量一定，研究吸附温度与压力
之间的关系； 吸附等温线：温度一定，研究吸附量与压力之间
Surface Chemistry
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9.0 引言
基本概念 性质特征 主要内容
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一、基本概念
1.界面：是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区，
若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
2.表面：是指液体或固体与其饱和蒸气之间的界面；
但习惯上把液体或固体与空气的界面称为液 体或固体的表面。
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2.吸附量： 单位质量吸附剂所吸附气体的物质的量 或其在标准状况下的体积； Γ＝n/m——mol·kg－1； Γ ＝V/m——m3·kg－1 吸附剂表面完全被吸附质覆盖时的吸附量 为饱和吸附量 Γ∞ 。 3.覆盖率(θ)： 任一瞬间吸附剂固体表面被吸附质覆盖的分数； 空白率：1－θ； 关系式：θ＝ Γ/Γ∞
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4.公式在界面现象中的应用： (1)条件：恒温恒压及系统中相的组成不改变； (2)计算：dG＝dGS＝γdAs→→GS＝γAs
→→GS＝∑γiAsi(绝对吉布斯函数值)
(3)说明：界面现象产生的最终原因是GS自发减小
←或降界面面积减至最小； ←或通过一定手段降低γ。
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9.2 气-液界面
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三、主要内容
产生原 因 几种典型界面
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9.1 界面张力
9.1.1 界 面 分 析 9.1.2 界 面 张 力 9.1.3 热力学公式
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9.1.1 界面分析
1.表面分子受力：合力指向液体内部，即受力不均衡；
2.受力结果：表面分子 向液体内部运动，即力 求减小液体表面的面积 至最小；
分子直径大小的物理吸附； ②固体表面均匀：晶格吸附能力相同，一个晶格只
吸附一个分子，吸附热为常数； ③被吸附分子间无相互作用力：对吸附无影响； ④吸附平衡为动态平衡：解吸速率＝吸附速率。
2. Langmuir等温吸附式
bp
1 bp
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9.3.4 吸附热力学
※吸附自发(ΔG＜0) ※气体被吸附(ΔS＜0) →ΔH=ΔG+TΔS＜0 →恒温恒压下为放热过程。
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9.4 液-固界面
9.4.1 界 面 分 析 9.4.2 基 本 概 念 9.4.3 润湿及其分类 9.4.4 固体自溶液中的吸附
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9.4.1 界面分析——与液表比较
表面分子受力不均→γ、GS同样存在；
→自发降低GS方法：
气相
→降低界面面积或通过吸附降低γ。
固相
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3. 相关概念：
表面惰性物质：可使溶液表面张力升高的物质； 表面活性物质：可使溶液表面张力降低的物质。
上 下 回吸附量 (1)定义：单位表面积中所含溶质的物质的量
与同量溶剂在本体中所含溶质的物 质的量之差； (2) 单位：mol/m2； (3) 说明：正吸附Γ＞0；负吸附Γ＜0。
封闭在钟罩内的大小液滴的变化趋势是: (a)小的变大, 大的变小
(√b)小的变小, 大的变大
(c)大小液滴变为半径相等为止
(d)不发生变化
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9.2.2 溶液表面
一、溶液表面的吸附现象
1.溶液表面降低Gs的途径：通过对溶质的吸附降低γ。 2.吸附分类：