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表面化学与胶体化学导论
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第一节 表面热力学性质
一、表面和界面(surface and interface)
界面是指两相接触约几种分子厚度过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。无论是界面还是表面，实质都是相之间交界面，因此可统称为表面或界面。
表面化学或界面化学是以多相体系为研究对象，研究在相界面发生各种物理化学过程学科；胶体是分散相尺寸在1nm~100nm之间多相体系，含有极大表面积，因此胶体化学与表面化学关系十分密切。
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常见界面类型
-液界面
-液界面
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-固界面
-固界面
-固界面
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二、表面张力
液体内部分子所受力是对称
，可彼此抵销，但表面分子受到
体相分子拉力大，受到气相分子
拉力小(因为气相密度低)，其作
用力不能相互抵销，因此表面分子
受到被拉入体相作用力。这种作
用力使表面有自动收缩到最小趋
势，即形成球状液滴，这种指向液
体内部拉力(收缩力)称为表面张力(surface tension)。两体相内分子间作用力相差越大，表面张力也越大。总之，表面层分子与内部分子相比，它们所处环境不同。表面张力使表面层显示出一些独特性质，如表面吸附、毛细现象、过饱和状态等。
图11-1界面层分子与 体相
分子所处状态不同
液体
蒸气
f≠0
f=0
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三、表面张力物理意义
金属丝移动到一定位置时，能够保持不再滑动
σ——就是表面张力，其物理意义：作用于单位边界线上力，单位是N·m-1。对于弯曲液面，该张力与液面相切。
表面张力试验模型
δW’∝dAS=2ldx
δW’ = σdAS= fdx
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影响表面张力原因
（1）分子间互相作用力影响
（2）温度影响
温度升高，表面张力下降。
表面张力普通随压力增长而下降。由于压力增长，气相密度增长，表面分子受力不均匀性略有好转。另外，若是气相中有别物质，则压力增长，促使表面吸附增长，气体溶解度增长，也使表面张力下降。
对纯液体或纯固体，表面张力决定于分子间形成化学键能大小，普通化学键越强，表面张力越大。
σ(金属键)>σ(离子键)> σ(极性共价键)> σ(非极性共价键)
两种液体间界面张力，界于两种液体表面张力之间。
（3）压力影响
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四、比表面吉布斯自由能和表面吉布斯自由能
1、比表面(specific surface area)
分散度 —— 把物质分散成细小微粒程度称为分散度
比表面通惯用来表示物质分散程度，有两种惯用表示办法：
一个是单位质量固体所含有表面积——
另一个是单位体积固体所含有表面积——
式中，m和V分别为固体质量和体积，A为其表面积。当前惯用测定表面积办法有BET法和色谱法。
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分散度与比表面
本章前，我们只考虑体相性质，而忽略其表面特性影响，由于体系相界面面积不大。
把一定大小物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。
从上能够看出，当将边长为10-2m立方体分割成10-9m小立方体时，比表面增长了一千万倍。
把边长为1cm立方体1cm3分割成小立方体时，比表面增长情况：
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比如，1g水以一球滴存在，×10-4m2，×10-5J，这是微不足道。但是，1g水球滴分散成半径为10-7cm小液滴时，×1020个，×103m2，表面能约为218J，相称把这滴水温度提升50度所需要能量，显然这是不能忽略。假如表面积较大体系，表面性质就不能忽略。
尤其注意，达到nm级超细微粒含有巨大比表面积，因而含有许多独特表面效应、体积效应和量子效应等，并由此引起光学、热学、电学、磁学、力学、化学等性质明显改变，成为新材料和多相催化方面研究热点。
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