气固
液固
> 90°固体不为液体所润湿，固体称为憎液固体
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第十五章 界面现象和胶体溶液
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B. 弯曲液面的附加压力和毛细现象
1. 弯曲液面的附加压力 实验
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在平液面上
对一小面积AB，沿AB的
四周每点的两边都存在表面张 力，大小相等，方向相反，所 以没有附加压力
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比表面A0
比表面通常用来表示物质分散的程度，有两种常用的 表示方法：一种是单位质量的固体所具有的表面积；另 一种是单位体积固体所具有的表面积。即：
A0
As m
或
A0
As V
式中，m、V分别为固体的质量和体积，As为其表面积。
目前常用的测定比表面积的方法有BET法和色谱法。
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C. 液面曲率对液体蒸汽压力的影响
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A. 液体对固体的润湿作用
润湿现象 ① 严格地，液—固两相接触后，系统的界面Gibbs函数
降低，即为“润湿”。 ② 凡液体能附在固体表面上, 都称为“润湿”。
如何衡量液体对固体的润湿程度？
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1. 接触角
接触角 —指在气-液-固三相交点气液界面的切线与
作用于单位长度边界上的表面张力。
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第十五章 界面现象和胶体溶液
F =(W1 W2 )g
= 2l 22222222222Wlllllllllll 1
WWWWWWWWWWWW2 22222222222
又如：在金属线框中间系一线圈，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。
2009 年 12 月 15 日
第十五章
胶体溶液
Interfacial Phenomena & Colloidal Solution
主要内容
1、表面自由能和表面张力
2、凝聚相的界面现象
液体对固体的润湿作用 弯曲液面的附加压力和毛细现象 表面曲率对液体蒸气压的影响——Kelvin公式
3、固体表面的吸附现象——Languir单分子层吸附理论
液-固界面，固-固界面。
固-固界面
界面现象的本质
体相内部分子(如红色)受 到来自各个方向相同分子的 作用力彼此抵销，处于受力 平衡状态；
但处在界面层的分子(如蓝色)，一方面受到体相内同种 分子的作用，另一方面受到性质不同的另一相中分子的作 用，其作用力未必能相互抵销。因此，界面层会显示出一 些独特的性质。如表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱 和状态等。
δW f dA
=
G A
T,
p,nB
单位：J·m-2
—比表面能或比表面Gibbs函数。T，P及组成恒定 时，可逆增加单位表面积外界对系统所作的表面功，或 引起系统Gibbs函数的增加量。
G 表面 = A
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—表面张力。在两相界面上，处处存在着一种使界 面张紧的力，这种力垂直作用于单位长度线段上，使 表面紧缩的力。单位：N∙m-1
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WWWWWWWWWWWW222222222222
第十五章 界面现象和胶体溶液
如果在活动边框上挂一质量W2 重物，与边框质量W1所产生的重 力F与总的表面张力大小相等方向 相反，则金属丝不再滑动。
此时： F 2l F 2l
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
分散度与比表面
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(体积1cm3) ，逐渐分割 成小立方体时，比表面将以几何级数增长。
分散程度越高，比表面越大，表面能也越高。 可见达到nm级的颗粒，比表面巨大，因而具有许多独 特的表面效应，成为新材料研究的热点。
表面自由能与表面张力
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，或增加表面积，就必须克 服系统内部分子间作用力，对系统作功。
dG=-SdT +Vdp+ dA+ BdnB B
T，P及组成恒定时，可逆使表面积增加dA所作的表
面功为：
/
δWr
dG= dA
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如果刺破线圈中央的液膜，线圈内侧张
力消失，外侧表面张力立即将线圈绷成一 (b)
个圆形，见(b)图，清楚的显示出表面张 力的存在。
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第十五章 界面现象和胶体溶液
二、凝聚相的界面现象
G 表面 = A
dG 表面 = dA + Ad
A. 液体对固体的润湿作用 1. 液—固界面现象 B. 弯曲液面的附加压力和毛细现象
4、溶液表面的吸附—Gibbs吸附等温式, 表面活性剂及应用
5、溶胶系统特性
6、影响溶胶系统稳定性与聚沉的因素
学习要求
1、理解表面自由能和表面张力的概念； 2、了解弯曲液面上的界面现象，掌握附加压力、润湿及
Kelvin公式的应用； 3、掌握单分子层吸附理论的要点，学会Langmuir公式应
用。 4、了解Gibbs吸附等温式的应用。 5、了解溶胶系统的特性及稳定原因。
固液交界线之间的夹角。
润湿 ( < 900)
不润湿 ( >900)
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2. 杨氏方程
气 气液
液 液固 θ
90
润湿
气固
O
cos
气固
液固
气 液
液固
气液
θ气固O来自90不润湿cos /
气固
液固
气液
0
气固
液固
气液
< 90°固体能为液体所润湿, 固体称为亲液固体
一、表面自由能和表面张力
表面和界面(surface and interface)
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H，g这种界液面-通固常界称面为表面。H2O
表面是液体和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Cr界镀面称为液体或固体的表面。
层
常见的界面有铁玻：管璃气板-液界面，气-固界面，液-液界面，
表面张力方向：指向液体方向并与表面相切。即沿着 相的表面与相的界面相切。把作用于单位边界线上的 这种力称为表面张力，用表示。
见下图的液膜自动收缩现象，可以更好地认识表面 张力这一物理量：
2222222222222222 llllllllllllllll
F =(W1 W2 )g
= 2l 22222222222 lllllllllllW1