溶膠(結(jié)構(gòu),性質(zhì),界面張力,界面能,吸附)

　　一、界面現(xiàn)象

　　物體的表面是指它與空氣或與本身的蒸氣接觸的面，而物體的表面與另一相接觸的面則稱為界面。凡是界面上發(fā)生的一切物理化學(xué)現(xiàn)象統(tǒng)稱為界面現(xiàn)象。

　　（一）界面張力和界面能

　　由于物質(zhì)分子與分子間存在相互吸引力的作用，位于表面層的分子和它的內(nèi)部分子所處的情況是不同的。以液體為例來(lái)說(shuō)明。圖9-1中A為處于液體內(nèi)部的分子，它從各方向所受到相鄰分子的引力是均衡的，即作用于該分子上的吸引力的合力等于零。B處于液體表面層的分子，它所受到相鄰分子吸引力的合力等于零，而且其合力是指向液體內(nèi)部并與液面相垂直的。液體表面層的其它分子也都受到同樣力的作用，其結(jié)果是這種合力企圖把表面層的分子拉入液體內(nèi)部，因面液體表面有自動(dòng)縮小的傾向。如果想使表面增大，就必須使分子從液體內(nèi)部反抗引力將其拉到表面，這一過(guò)程需要消耗一定量的功，這種功成為表面層分子多余的能量貯藏在表面上。這種液體表面層的分子比內(nèi)部分子所多余的能量叫界面能（液體——空氣），單位是J·m-2。

圖9-1 表面張力來(lái)源 　　　　　　　　圖9-2　表面張力的測(cè)量

在圖9-2中，線圈A上面有一個(gè)無(wú)磨擦的滑動(dòng)線B，將它們浸在（具有一定界面張力的）液體中，在線圈A和滑動(dòng)線B圍繞的平面上形成一層薄膜。因?yàn)橐后w表面有縮小的趨勢(shì)，滑動(dòng)線B將自動(dòng)地向下移動(dòng)。現(xiàn)在，我們從相反方向施以外拉力F以阻止其移動(dòng)。這個(gè)力F將作用于薄膜的整個(gè)邊緣l，力的大小隨著長(zhǎng)度l而改變。從實(shí)驗(yàn)中可以看到，作用于這個(gè)薄膜整個(gè)邊緣的是每單位長(zhǎng)度的力，這個(gè)力稱界面張力，單位是N·m-1。也可用單位面積的能表示，稱比表面能，單位是J·m-2。故界面張力又稱比表面能。

（∵1J=1N·m ∴1J·m-2=1N·m·m-2=1N·m-1）

　　界面能等于界面張力(σ)與界面積(S)的乘積：

E=σ·S

　　物體的界面能有自動(dòng)降低的趨勢(shì)。界面能愈大，降低的趨勢(shì)也愈大。液體界面能的減小可以通過(guò)一種自動(dòng)過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)，即自動(dòng)減小S或自動(dòng)減小σ，或者S和σ兩者同時(shí)減小。

　　恒溫下，液體的σ是一個(gè)常數(shù)，因此界面能的減小只能通過(guò)減小S的辦法進(jìn)行。如水滴常呈球形——界面能最小。在溶液中界面積不變的情況下，界面能的減小只能用減小σ的辦法進(jìn)行，即液體界面從周?chē)�介質(zhì)中自動(dòng)吸引其它物質(zhì)分子、原子或離子填入表面層來(lái)降低它的σ，即吸附作用。

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