文档介绍：第四章
表面与界面
例如:石英的粉碎。1kg直径为10-2米变成10-9米,表面积和表面能增加143倍。由于高分散系比低分散系能量高得多,必然使物系由于分散度的变化而使性质方面有很大差别。
物理性质:熔点、沸点、蒸汽压、溶解度、吸附、
润湿和烧结等
化学性质:化学活性、催化、固相反应等
总述
理想晶体和玻璃体
实际晶体和玻璃体
理想晶体和玻璃体:假定任一个原子或离子都处在三维无限连续的空间中,周围对它作用完全相同。
实际晶体和玻璃体:处于物体表面的质点,其境遇和内部是不同的,表面的质点由于受力不均衡而处于较高的能阶,所以导致材料呈现一系列特殊的性质。
内容提要
固体表面力场与表面能。
离子晶体在表面力场作用下,离子的极化与重排过程。
多相体系中的界面化学:如弯曲效应、润湿与粘附,
表面改性。
多晶材料中的晶界分类,多晶体的组织,晶界应力与电荷。
粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的胶体化学
性质如泥浆的流动性和触变性、泥团的可塑性等。
第一节固体的表面
主要内容:固体表面的特征、结构和固体的表面能
定义表面--把一个相和它本身蒸汽或真空接触的分界面。
界面--把一相与另一相(结构不同)接触的分界面。
二、晶体表面结构
三、固体的表面能
一、固体表面的特征
(1) 绝大多数晶体是各向异性,因而同一晶体可以有许多性能不同的表面。
(2)同一种物质制备和加工条件不同也会有不同的表面性质。
(3)晶格缺陷、空位或位错而造成表面不均匀。
(4)在空气中暴露,表面被外来物质所污染,吸附外来原子可占据不同的表面位置,形成有序或无序排列,也引起表面不均匀。
(5) 固体表面无论怎么光滑,从原子尺寸衡量,实际上也是凹凸不平的。
1. 固体表面的不均匀性,表现在:
一、固体表面的特征
晶体中每个质点周围都存在着一个力场,在晶体内部,质点力场是对称的。但在固体表面,质点排列的周期重复性中断,使处于表面边界上的质点力场对称性破坏,表现出剩余的键力,
称之为固体表面力。
表面力的分类:
定义:
(1) 范得华力(分子引力)
(2) 长程力
2. 固体表面力场
(1) 范得华力(分子引力)
是固体表面产生物理吸附或气体凝聚的原因。与液体内压、表面张力、蒸汽压、蒸发热等性质有关。
来源三方面:定向作用力FK(静电力) ,发生于极性分子之间。
诱导作用力FD ,发生于极性与非极性分子之间。
分散作用力FL(色散力) ,发生于非极性分子之间。
表达式:F范=FK+FD+FL  1/r7
说明:分子间引力的作用范围极小,一般为3~5A0。
当两个分子过分靠近而引起电子层间斥力约等于B/r3 ,
故范得华力只表现出引力作用。
(2) 长程力:
属固体物质之间相互作用力,本质仍是范得华力。
按作用原理可分为:
A. 依靠粒子间的电场传播的,如色散力,可以加和。
B. 一个分子到另一个分子逐个传播而达到长距离的。
如诱导作用力。
表面力的作用:
液体: 总是力图形成球形表面来降低系统的表面能。
固体: 使固体表面处于较高的能量状态(因为固体不能流动),
只能借助于离子极化、变形、重排并引起晶格畸变来
降低表面能,其结果使固体表面层与内部结构存在差异。
二、晶体表面结构
1. 离子晶体表面
超细结构(微观质点排列)
显微结构(表面几何状态)