文档介绍：物理化学表面现象
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表面和界面
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。
常见的界面有：气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。
严格讲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也称为液体或固体的表面。
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-液界面
-固界面
-液界面
-固界面
-固界面
常见界面
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分散度与比表面
物质分散成细小微粒的程度称为分散度。物质分割得越小，则分散度越高，比表面也越大。下表为边长1cm的立方体(1cm3)逐渐分割成小立方体时的比表面增长情况
边长l/m 立方体数 比表面Av /(m2/m3)
1×10-2 1 6 ×102
1×10-3 103 6 ×103
1×10-5 109 6 ×105
1×10-7 1015 6 ×107
1×10-9 1021 6 ×109
可以看出，从边长为10-2m到10-9m，比表面增长了一千万倍。达到nm级的超微粒具有巨大的比表面积，因而具有许多独特的表面效应，成为新材料和多相催化的研究热点。
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表面吉布斯函数与表面张力
液-气表面：内部分子受力可以抵销，但表面分子受到体相分子的拉力大于气相分子的拉力（因为气相密度低），所以表面分子受到被拉入体相的作用力，这种作用力使表面有自动收缩到最小的趋势。
界面层分子与体相分子受力情况不同，使表面层显示出一些独特性质。
界面现象的本质
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表面功
由于表面存在自动收缩的趋势，因此如果要把分子从内部移到界面，增加表面积，就必须克服体系内部分子的作用力，对体系做功。
式中 为比例系数，它在数值上等于当T，P及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系做的可逆非膨胀功。
在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要对体系作的功，称为表面功。用公式表示为：
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表面吉布斯函数
由此可得：
考虑了表面功，热力学基本公式中应相应增加 dA一项，即：
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是广义的表面自由能定义
它表示了在温度、压力和组成不变的条件下，每增加单位表面积时，Gibbs函数的增加值，通常用符号 或 表示，单位为J·m-2(N·m-1)，为强度性质量。
下式应用较多，把γ称为比表面吉布斯函数
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表面张力
金属框中一线圈，浸入肥皂液中取出，形成一液膜，线圈成随意形状可在液膜上移动。
刺破线圈中央液膜，线圈绷成一个圆形。
线圈两边受力大小相等方向相反
线圈内侧作用力消失，两侧受力不平衡，显示出表面张力的存在。
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忽略摩擦及滑动丝的重量，外力f使金属丝可逆移动dx，对系统做功
引起系统的吉布斯函数增加
所以
在表面上存在着一种力图使表面积缩小的张力，它垂直于表面边界，并与表面相切，其单位线段上的大小与比表面吉布斯函数 相等。故把 又称为表面张力，单位N·m-1。
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