表面与界面化学-第0章绪论

1表面与界面化学主讲：张洪波E-mail:[e-mail]2绪论表面与界面化学是表面学科的重要分支，是化工类专业的专业课，是认识包括表面在内的完整的物质系统的理论基础。其内容为在表面热力学的基础上，研究固-气、固-液、固-固、液-液等界面的特殊规律性，研究物质界面与体相相互影响的关系，并介绍表面学科的应用。本课程的学习对专业知识的全面掌握都起到关键性的作用。3表面现象水滴为什么是圆形而不是方形4表面现象它们为什么可以漂在水面上5水ps水在毛细管中为什么会上升6界面是相与相之间的交界所形成的物理区域界面相是一个准三维区域，其广度无限，而厚度约为几个分子的线度1、界面（Interface）一、界面相与体相7体系性质在体相为常数（是相对内部而言）；界面相是体系性质连续变化的一个过渡区域，是相对原来体相的表面而言的，所以又称为表面相（简称为表相）。2、体相与界面相邻的相称为体相8二、界面的分类按物质聚集状态，界面可分为五类：固－气（S-g）、固－液（S-l）、固－固（S-S）、液－气（l-g）、液－液（l-l）91.气-液界面102.气-固界面113.液-液界面124.液-固界面135.固-固界面14表面（Surface）：凝聚态物质相对于其纯气相的界面。S－g、L－g界面算作表面许多文献中也常常将两个不同体相间的界面称为表面，表面化学这一术语也被大家广泛接受了。15三、表面（界面）化学与其他学科的联系表面化学生命科学（生物膜及膜模拟化学）能源科学（三次采油、煤的液化、化学电源）材料科学（超细材料、材料的表面改型）信息科学（LB膜，微电子器件）16四、界面化学的发展和现状1805T.Young提出界面张力概念1806P.S.Laplase表面张力与曲率半径关系1859Kelvin开尔文方程1869A.Dapre研究了润湿和黏附现象1878Gibbs表面吸附方程1916Langmuir固体吸附等温方程式171、吸附如用活性炭脱除有机物；用硅胶或活性氧化铝脱除水蒸汽；用分子筛分离氮气和氧气；泡沫浮选等。2、催化作用在多相催化中使用固体催化剂以加速反应。如石油工业的催化裂化和催化加氢、胶束催化等。3、表面膜如微电子集成电路块中有重要应用的LB膜；在生物学和医学研究中有重要意义的BL膜和人工膜；能延缓湖泊水库水分蒸发的天然糖蛋白膜等。五、界面现象的应用184、新相生成晶核生成或晶体生长是典型的新相生成，过冷、过热、过饱和等亚稳现象产生的主要原因也是由于新相生成。5、泡沫乳状液如油品乳化、破乳；泡沫灭火等。6、润湿作用如喷洒农药、感光乳液配制、电镀工件的润湿及利用润湿作用进行浮选等。此外，在超细粉末和纳米材料的制备和粉末团聚的研究方面，界面现象都有重要的应用。五、界面现象的应用19由上可见，界面化学所研究的是包括从宏观到微观的相界面。无论是在科学研究中或是在工业应用上，界面现象均有着极其广泛的应用。20表面与界面化学虽是物理化学的传统研究领域，但由于电子能谱、扫描隧道显微镜等新的实验技术的出现，使得表面、界面效应及粒子尺寸效应的知识呈指数上升式的积累，提出了在分子水平上进行基础研究的要求。当前涉及这一领域的研究已成为催化、电化学、胶体化学的前沿课题，并与生命科学、材料科学、环境科学、膜技术及医药学密切相关，是这些相关学科要研究和解决的核心课题之一。211、姜兆华，孙德智等.应用表面化学与技术.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，20022、赵振国.界面化学基础.北京：化学工业出版社，20043、颜肖慈等.界面化学.北京：化学工业出版社，20054、苏勉曾编.固体化学导论.北京：北京大学出版社，19875、（美）AWAdamson著.表面的物理化学.顾惕人译.北京：科学出版社，1984参考书：221、体相、界面、界面相、表面；2、界面的分类。小结