从能量角度推导曲界面两侧压差公式：
对于液体下的一个气泡，半径为r，我们 试图使其半径增加dr，则 dV=4r2dr ， 体积增加 表面积增加 dA= 8rdr ， 此过程作功： W=pdV=p 4r2dr
膨胀功
曲界面两侧压差公式推导 按照表面能的概念，表面能增加 dA= 8rdr 因此 p 4r2dr= 8rdr
沿气液固三相交点对液滴表面所作
切线与液固界面所夹的角。
1、接触角
空气
空气
玻璃表面
玻璃表面
1、接触角
定义：接触角（润湿角）
沿气液固三相交点对液滴表面所作 切线与液固界面所夹的角。 <90°,润湿好
>90°,润湿不好 =0°,完全润湿 =180°,完全不润湿
空气 空气
玻璃表面
玻璃表面
找接触角步骤
主要内容



一、气液界面上的吸附 二、液液界面上的吸附 三、固体从溶液中吸附
一、气液界面上的吸附

吸附量：单位面积上吸附的物质的量。 脂肪酸的吸附规律 甲酸 HCOOH 乙酸 CH3COOH 丙酸 丁酸 CH3CH2COOH
CH3CH2CH2COOH
一、气液界面上的吸附
HCOOH
第三章

表面现象
界面与表面：


密切接触的两相的过渡区，称为界面，如果其中 一相为气相，称为表面。 气液、气固、液液、液固、固固界面

界面现象： 指发生在界面上的一切物理现象（如吸附、 润湿） 和化学现象（如在固体催化剂表面上 发生催化反应）。
本章内容
1 表面张力
2 曲界面两侧的压力差
3 吸附
4 润湿
W粘= Us =气液（1+cos）
说 明

1、粘附功意义 2、改变粘附功的方式 3、第三相也可以指液相
W粘= 气液（1+cos）
从粘附功分析驱油效率(洗油效率)

W粘= 油水（1+cos）
水
油滴 砂粒
三、润湿程度的决定因素与润湿反转现象
1、液体和固体的性质是润湿程度的决定 因素 2、第三种物质的物质加入（表面活性物 质）
c
1 n
1 lg lg c lg n
1、经验公式

(2)Langmuir吸附等温式
饱和吸附 量

bc 1 bc

Байду номын сангаас
Г -每千克固体所吸附溶质的物质的量， mol/kg C-溶液中溶质的浓度，mol/l b-吸附系数，mol/l,与温度、溶质、溶剂和固 体性质有关的常数
1、液体和固体的性质是润湿程度的 决定因素

液体的分类

极性液体 非极性液体 极性固体，硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐 非极性固体，有机固体、硫化物

固体的分类



液体与固体的润湿性关系
2、表面活性物质对润湿性的影 响与润湿反转
水
水
亲水表面反转为亲油表面
2、表面活性物质对润湿性的影 响与润湿反转
固液
固体
σ 气固 σ液固 arc cos σ 气液
2 粘附功
液 固
做功
液 固
将单位面积（如1m2）固液界面在第三相 中拉开所作之功。
液 固
做功
液 固
Us= 气液 1m2 + 气固 1m2 - 液固 1m2 =（ 气液+ 气固-液固） 1m2 W粘= Us
σ气固 σ液固 σ气液 cosθ
例2
2 pa p1 r 2 pa p 2 R
上两式相减 2 2 p2 p1 r R 由 于p2 p1 gh
2 2 gh r R 2 R r h gRr
练 习

104页7题
3
1 2
练 习：推导肥皂泡内外压差计算公式
R2


单位表面所具有的表面能（能量） 增加单位表面所需要做的功（功） 作用在单位长度表面的力（力）
从力角度理解表面（界面）张力
（1）作用在表面的边界线上； （2）垂直于边界线； （3）指向表面的中心并与表面相切
二、影响表面张力大小的因素
表 面 张 力
净 吸 引 力
二、影响表面张力大小的因素
（2）极性固体从非极性溶剂中吸附带烃链的表
面活性物质时，烃链越长，吸附量越小； 非极性固体从极性溶剂中吸附带烃链的表面 活性物质时，烃链越长，吸附量越大
代表脂肪酸
（3）若溶质在不同的溶剂 中有不同的溶解度，则
溶解度越小的溶质在固
体表面的吸附量越大。 苯甲酸在四氯化碳和苯 中的溶解度之比为 4.18:12.43，若用硅胶
第四节 润湿
一、润湿概念
二、润湿程度的衡量标准
三、润湿程度的决定因素与润湿 反转现象
一、润湿概念

润湿定义
固体表面上一种流体被另一种流体取代 引起表面能下降的过程。
可理解为： 固体表面的A流体能自发取代B流体，认 为A在固体表面是润湿的。
二、润湿程度的衡量标准


1、接触角
2、粘附功
1、接触角 定义
1、经验公式

(2) Langmuir吸附等温式
bc 1 bc
1 1 1 bc
2、经验规律

（1）溶质为非电解质或弱电解质，固 液界面的吸附规律 （2）溶质为电解质时的吸附规律 （法扬斯法则，Fajans' rule）

（1）极性固体易于吸附极性溶质，非 极性固体易于吸附非极性溶质 （极性相近规则）
说 明
1、注意单位的使用 2、d/dc的含义及求法 3、d/dc与吸附量的符号 4、由热力学导出，适应于气液界面和液液 界面（稀溶液）
c d 1 d RT dc RT d ln c
c d 1 d RT dc RT d ln c
练 习


苯内部
气体内部
水内部
水内部
二、影响表面张力大小的因素

3 相界面性质
(1) 液气与液液
(2) 界面上吸附的物质 表面活性物质
表面活性剂
三、表面能自动趋于减少的规律

在净吸引力的作用下，表面有自动收缩 的倾向（液体表面就如同一层绷紧了的富于 弹性的橡皮膜，不是很贴切的类比）。 在等温条件下，表面能自动趋于减少。 曲界面压力差、吸附、润湿和毛细管现 象都是该规律起作用的表现。
吸附苯甲酸，则在四氯
化碳的吸附量大。
（4）温度对吸附量的影响
温度升高，固体对溶质的吸引力减
少;
温度升高，溶质在溶剂中的溶解度 会发生变化（增加或减少）.
溶质为电解质时的吸附规律 （法扬斯法则，Fajans' rule）
当离子键固体从溶液中吸附离子时， 若溶液中的离子能和固体中的异号离子形 成难溶盐，则该离子优先被吸附。
1、温度越高，表面张力越低
二、影响表面张力大小的因素
2 压力变高，表面张力变低; 压力对液液界面 张力影响小
二、影响表面张力大小的因素

3 相界面性质 (1) 取决于物质本性
二、影响表面张力大小的因素

3 相界面性质 (2) 取决于相界面性质 (水-空气)=72.0mN/m (水-苯)=32.6mN/m

在25C时，乙醇的水溶液的表面张力与其浓 度的关系为（Cb为乙醇的浓度）： σ=72 – 0.5Cb + 0.2 Cb2 式中，σ的单位为mN· -1，Cb的单位为 m mol· -1。计算乙醇的浓度在0.5 mol· -1的 L L 吸附量。
二、液液界面上的吸附

液液界面与气液界面的相同点：
油
油
亲水表面反转为亲油表面
第五节
毛细管现象
一、毛细管上升或下降现象
6 1
r
5

h 4 2
球型曲 界面
3
表面物理化学，谈慕华
6 1
r
r
2 p6 p1 r
5

p3 p4 p2
p5 p6
p2 p1 w gh p4 p5 o gh p5 p1 ( w o ) gh

第二节 曲界面两侧的压力差
曲界面压差的实验证明
p2 p1
p2
P1> P2
p1
p2
从能量的角度阐述曲界面两侧压差产生原因： 气泡能否自发形成？ 不会
内侧压力
外侧压力
气泡形成的过程，是表面能增大的过程。 要形成气泡，必须对体系做功。 保持p = p1 – p2 ,使气泡膨胀——膨胀功
最终膨胀功 等于表面能的变化 表面能自动趋于减少的规律起作用的结果
· ·· C
B
R1
· A
练 习：推导肥皂泡内外压差计算公式
4 P大内 P0 R大 4 P小内 P0 R小
第三节
吸 附
基本概念

吸附：相表面浓度与相内部浓度不同的现象。 正吸附：相表面浓度大于相内部浓度的现象。 负吸附：相表面浓度小于相内部浓度的现象。
基本概念


表面活性物质：产生正吸附从而使表面张力 降低的现象。有机酸、醇、 醛、酮等。 表面惰性物质：产生负吸附从而使表面张力 升高的现象。无机酸、碱、 盐等。
5 毛细管现象
第一节 表面能与表面张力
一、表面张力
1 净吸引力。 2 净吸引力指向液体 内部。 3 克服净吸引力做功。 4 表面能。
Us A U s A U s A Us U s 比表面能 A A J Nm N 单 位 2 2 m m m 因 此 ， 比 表 面 能 又 叫面 张 力 表