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相與相間的交界稱為界面。在多相體系中,界面的問題非常重要。物質世界中,界面無所不在。在界面上發生的物理、化學以及其他過程是極其大量的,例如吸附、催化、潤濕、乳化、破乳、起泡、分散、消泡、絮凝、聚沉等現象,都與界面密切相關,都是界面現象。

1 界面現象 -正文

界面共有五種,即固-氣、固-液、液-液、液-氣、固-固界面。在這些界面中,凡涉及固相的皆為不流動界面,其餘則為流動界面。物質在不流動界面的吸附易於通過氣相或液相中物質濃度的變化而直接測定出來,流動界面的吸附則可通過界面張力的測定,利用吉布斯吸附公式方便地計算得到(見吸附)。流動界面和不流動界面還有一個顯著的差異,即流動界面的性質和界面形成的歷史無關,而不流動界面則與之有關。例如同樣是活性炭,其表面性質隨活化方法不同而異,即隨製備方法不同而異,這是由於固體表面的結構隨形成條件不同而不同的緣故。兩種流體形成的界面則因其流動性而與形成的歷史無關,總是具有一定的平衡性質。因此,兩種流體的界面是均勻的;而涉及固體的界面往往是不均勻的。不但在幾何形狀上表現出不均勻性,在能量上也可能有不均勻性。

對於一般體系,表(界)面的作用常被忽略。實際上,由於物質在界面上的分子與在內部的分子能量不同,故界面的作用不可忽略。表面張力為單位面積表面上物質所具有的能量,即所謂表面自由能(嚴格而言,應稱為表面過剩自由能),是處於表面上的物質分子與它們處於內部時相比所具有的自由能過剩值。普通體系表面不大,故表面自由能的總量也不大。但若為一高度分散體系,則有相當大的表面自由能。例如,25℃時在空氣中的 1厘米3水(設為球狀)的表面自由能僅為3.48×10-5焦;但若將此1厘米3水噴霧分散成半徑為1×10-4厘米3的液珠,則總表面積大約為3米2,表面自由能可達0.216焦左右。由此可見,一種體系界面大小的變化會引起可觀的能量變化,界面自由能的存在與變化正是界面現象產生的根源。   

體系中的組分自相內部吸附於界面,對界面自由能的變化是一個重要因素,吸附會引起界面自由能的大幅度降低,改變了原來界面的性質,於是潤濕、粘附、鋪展、起泡、乳化、潤滑等一系列重要的界面現象得以產生。

2 界面現象 -相關連接

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