固体表面物理化学

1、物理化学() PHYSICAL CHEMISTRY(21),11.6 不溶性表面膜 ( insoluble surface film),当两亲分子的疏水基达到一定的程度，其在水 中的溶解可被忽略，而通过铺展在水面上形成 的单分子层，称为不溶性表面膜。,1. 表面膜的形成,1765年，Franklin的实验,2. Surface pressure,0,dx,测量装置：Langmuir 膜天平,一般，= 3050 mN/m 若膜厚约为2.5 nm, p = 1.5107 kPa150 atm,Definition,3.不溶膜的类型,a,气态膜,气液平衡区,液态扩张膜,凝聚膜,a：成膜分子平均 占有面积,4.LB技术和LB膜,在适当的条件下，将不溶性单分子或多分子膜 转移到固体基质上。

2、第六章,表面物理化学分选,固体颗粒间的分选与其表面化学性质有关。利用物料颗粒间的表面物理化学性质差异来进行分选，称为表面物理化学分选，也称界面分选,6.1 颗粒表面润湿性与浮选,浮选利用矿物表面物理化学性质差异，(特别是表面润湿性)在固液-气三相界面，有选择性富集一种或几种目的矿物，从而达到与脉石矿物分离的一种选别技术。,6.1.1 润湿过程,沾 湿,铺 展,浸 没,系统消失了固-气界面和水-气界面，新生成了固-水界面单位面积上位能降低为：W SL = SG + LG - SL = - G (6-1)上式中 SG 固体 - 空气界面自由能;LG 水 - 空气界面自由。

3、1第八章 表面现象 首 页 基本 要求 重 点难点 讲 授学时 内容提要1 基本要求 TOP 1.1 掌握表面吉布斯能与表面张力的基本概念和有关计算，了解影响表面吉布斯能的主要因素。1.2 熟悉弯曲液面的性质，掌握拉普拉斯公式和开尔文公式，能用公式做简单的计算并解释由于液面弯曲所引起的表面现象。1.3 了解液-液界面性质，掌握判断液体铺展的标准。1.4 了解固体表面润湿的几种类型，掌握判断固体表面润湿的标准。1.5 了解溶液表面性质，掌握吉布斯溶液表面吸附公式。1.6 了解不溶性表面膜的简单结构及一般性质。1.7 了解表面活性剂的结构特征、。

4、物理化学电子教案第十三章,表面物理化学,第十三章 表面物理化学,13.1 表面张力及表面Gibbs自由能,13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压,13.3 溶液的表面吸附,13.4 液-液界面的性质,13.5 膜,13.6 液-固界面润湿作用,13.7 表面活性剂及其作用,13.8 固体表面的吸附,13.9 气-固相表面催化反应,界面和表面,表面分子密度降低，相吸引，表面收缩,表面张力、表面吸附、毛细现象、过饱和状态,表面张力,界面现象的本质,13.1 表面张力及表面Gibbs自由能,表面张力,表面热力学的基本公式,界面张力与温度的关系,溶液的表面张力与溶液浓度的关系,13.1 表面。

5、1第七章表面物理化学首 页 难题 解析 学生自 测题 学生自 测答案难题解析 TOP 例 7-1什么是表面吉布斯能？什么是表面张力？它们之间有什么异同和联系？答：表面吉布斯能可以理解为在温度、 压力和组成恒定的条件下，增加单位面积表面时系统吉布斯能的增量。表面张力是收缩表面的力，表面张力的方向和表面相切，是垂直作用在表面上单位长度线段上的表面收缩力。在讨论表面现 象时，表面吉布斯能是用 热力学的方法来 进行分析，而表面张力则是用力学的方法来讨论的，因此物理意 义不同。但表面吉布斯能和表面张力是完全等价的，它们具有相同。

6、第 八 章,界 面 化 学,81引言,界面现象:是研究在界面上发生的一些行为,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。,界面和表面是概念不同，但在称呼上不做严格区分,严格讲表面应是液体和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称为液体或固体的表面。,一.常见的界面:气-液界面，气-固界面，液-液界面，液-固界面，固-固界面。,在多相体系中，任何两相之间的接触面都叫做界面,1.气-液界面,2.气-固界面,3.液-液界面,4.液-固界面,5.固-固界面,二.自然界中的表面现象,1.汞洒。

7、物理化学() PHYSICAL CHEMISTRY(22),11.7 固体表面的吸附Adsorption on solid surface,1. Surface energy of solids and adsorption on surface of solids,Solid Na Ag NaCl MgO 石蜡 聚乙烯 云母 /(mJ m-2) 200 800 190 1200 25.4 33.1 2400,大多数固体比液体具有更高的表面能,（4） 表面组成,合成氨催化剂（Fe-Al2O3-K2O)Fe K Al Ca O 体相组成：mol% 40.5 0.35 2.0 1.7 53.2 表面组成：mol% 8.6 36.1 10.7 4.7 40.0,（5）表面Gibbs函数表面张力个性异性 不同方法测出的数值不同,固体表面的气体与液体有在固体表面自动聚 集，以求降低表。

8、物理化学() PHYSICAL CHEMISTRY(23),4. 物理吸附和化学吸附Physical adsorption and chemical adsorption,物理吸附和化学吸附的比较,物理吸附 化学吸附,吸附力 范德华力 化学键力 吸附热 较小(液化热) 较大 选择性 无选择性 有选择性 稳定性 不稳定,易解吸 稳定 分子层 单分子层或多分子层 单分子层 吸附速率 较快, 较慢.受温度影响小 受温度影响大,吸附势能曲线(H2在Ni上）,H2(g) H2(表面) 2H(表面）,rHm,Ed,Ea,aH,Ed: 解吸活化能 Ea: 化学吸附活化能 aH: 物理吸附热 rH: 化学吸附(反应)热 DHH: H2的离解能,r,Ep,H2(g),H,DHH,5. 毛细凝结。

9、物理化学电子教案第十三章,表面物理化学,第十三章 表面物理化学,13.1 表面张力及表面Gibbs自由能,13.2 弯曲表面下的附加压力和蒸气压,13.3 溶液的表面吸附,13.4 液-液界面的性质,13.5 膜,13.6 液-固界面润湿作用,13.7 表面活性剂及其作用,13.8 固体表面的吸附,13.9 气-固相表面催化反应,表面和界面 (surface and interface),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。,严格讲表面应是液体和固体与其饱和蒸气之间的界面。

10、IBM 服务器用户使用说明1. 集群介绍整套集群由四部分组成：Power 720 管理登录节点+5 台 Power 755 计算节点(128 进程/ 台)+10 台 Intel Xeon 系列计算节点(24 进程/台)+DS5020 存储系统。2. 作业管理Power 755 计算节点是 IA64 结构，Intel Xeon 计算节点是 X86_64 结构。整套集群安装了两套作业管理软件：IBM LoadLeveler 和 PBS(Torque)。LoadLeveler 用来管理 Power 755 计算节点上的作业， Torque 用来管理 Intel Xeon 系列计算节点上的作业。2.1 LoadLeveler在 Power 755 这些节点上可以运行的软件有： Gaussian，Gamess，molcas和 。

11、什么是表面态，什么是表面分子，他们的相互关系及各自试用的场合？,表面态：是指与体相能级不同的那些定域的表面电子能级。 表面分子：在某一方面具有活性的微观表面原子或原子基团。,2019/6/21,2,表面位置模型和表面态模型的应用范围,一般说，在处理半导体时，按表面态和刚性能带模型来描述表面是最有效的。, 用固体中存在能带这一观点改造过的表面位置模型，或用局部化学过程改造过的表面态模型就可以解释这些特征。单纯用一种模型完全满意地描述表面性能的场合成实是很少的。,揭示表面分子和刚性能带这两种模型的对比关系和部分 一致性。

12、固体表面的物理化学,2013年9月18日,提要,界面与表面； 液体的表面张力（产生机理，测量）； 固体的表面能（机理，热力学关系，测量，计算）； 固体表面的形貌与结构；表面能对纳米材料的影响（制备，稳定性）； 纳米颗粒曲率半径对其稳定性的影响； 纳米材料与结构的稳定化机制。,界面和表面,对于物质体系而言，界面是指两相接触的约几个分子或原子厚度的过渡区，若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。,严格讲固体的表面应是固体与其饱和蒸气之间的界面，但习惯上把固体与空气的界面称为固体的表面。,加热一杯水,界面和表面,气-液界面。

13、第一章 表面物理化学概要1-0 表面、界面 1- 0.1 气液、气固界面称为表面；各相之间存在界面，有气液、气固、液液、液固、固固等五类相间界面。气液、气固界面被简称为表面。1- 0.2 液（固）体表面态分子结构的特点以下着重介绍气液界面、气固，简称之为表面。气液、气固表面具有以下特点：厚度约几个分子厚（十几个？） ；四周分子分布不对称，靠气体一边分子稀薄，对于液（固）体来说，表面分子缺少邻位分子（对于固体表面形成不饱和键，形成活性中心） ；液（固）体表面层分子分布密度减小；液（固）体内部分子：周围分子对它（B ）的吸。

14、第二节 表面现象界面：相与相之间的接触面表面：习惯上把固相或液相与气相的 界面称为表面。在要求不严格 的场合下，“界面”和“表面”两 词可通用。在相界面上发生的 一切物理、化学现象称为界面 现象，或表面现象。,一、表面张力与表面能,(1) 表面张力：液体表面存在着自动缩小的趋势，或者说表面恒有一种抵抗扩张的力，即表面张力，用符号表示，其物理意义是垂直作用于单位长度相表面上的力。单位为：N m-1。,(2) 表面能：物质表面层分子要比内部分子多出一部分能量。 表面能(E)等于表面张力()和表面积(A)的乘积，即： E = A 对一定量。

15、1. Introduction 表界面的分类：气-液；气-固；液- 液；液-固；固-固 表面浓度 分散度 表面形貌非均匀性原因：由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同，由于悬挂键导致的化学性质活泼，以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异，固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。 位错密度 表面粗糙度： 原矢 米勒指数（miller index） 晶面间距 dhkl 晶体类型：体心立方，面心立方，简单立法表面原子最近邻数 100 110 111Fcc 8 7 9Bcc 4 6 4Sc 5 4 3 Wood 记号和矩阵表示 表面自由能 减小表面能的方法 表面原子重排机。

16、1第一章固体材料与表面结构 表面物理化学性质的特殊性1、组成（成分偏析、表面吸附）2、原子排列结构（重排） 、原子振动状态等3、悬挂键，化学性质活泼4、周期势场中断，表面电子状态差异 表面浓度(surface concentration)Area of unit cell =(0.3 x 10-9)2m2 1 atom per unit cell 表面原子浓度= 1/ (0.3 x 10 -9)2= 1.1 x 1019atoms m-2= 1.1 x 1015atoms cm-2体相原子浓度=3.7*10 22cm-3 分散度随原子数增加，D 下降。 颗粒尺寸增加，D 下降。立方八面体，催化剂理论模型中常用的颗粒形状，是热力学平衡条件下表面能最低的形状。 表面。

17、1、举例说明造成固体表面形貌非均匀性的因素。 固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同；悬挂键导致的化学性质活泼；以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异。 2、写出立方晶胞三种点阵的中英文表达方式。 体心立方bcc，面心立方fcc，简单立方sc。 3、试计算fcc111的面间距。 立方晶系，所以。 4、请画出下列wood标记的表层原子排列情况，并写出其矩阵表达方式。 Pt100-。

18、1. Introduction 表界面的分类：气-液；气-固；液- 液；液-固；固-固 表面浓度 分散度 表面形貌非均匀性原因：由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同，由于悬挂键导致的化学性质活泼，以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异，固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。 位错密度 表面粗糙度： 原矢 米勒指数（miller index） 晶面间距 dhkl 晶体类型：体心立方，面心立方，简单立法表面原子最近邻数 100 110 111Fcc 8 7 9Bcc 4 6 4Sc 5 4 3 Wood 记号和矩阵表示 表面自由能 减小表面能的方法 表面原子重排机。

19、1. 试由一维随机行走理论推导表面原子扩散的爱因斯坦公式。 2. 说明表面弛豫与表面相转变的特点。 3. 说明物理吸附与化学吸附的主要特征。 4. 试说明表面偏析作用与哪些因素相关，影响规律如何。 5. 试说明造成荷叶效应与花瓣效应的原因。6. 试推导当反应为控速步骤时，两个吸附物种间发生表面化学反应的速率表达式。

20、1. Introduction 表界面的分类：气-液；气-固；液- 液；液-固；固-固 表面浓度 分散度 表面形貌非均匀性原因：由于固体表面原子的组成、排列、振动状态和体相原子的不同，由于悬挂键导致的化学性质活泼，以及周期性的势场中断导致的表面电子状态差异，固体表面形成很多导致表面形貌非均匀性的元素。 位错密度 表面粗糙度： 原矢 米勒指数（miller index） 晶面间距 dhkl 晶体类型：体心立方，面心立方，简单立法表面原子最近邻数 100 110 111Fcc 8 7 9Bcc 4 6 4Sc 5 4 3 Wood 记号和矩阵表示 表面自由能 减小表面能的方法 表面原子重排机。