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绪论1

0.1　物体的表面1

0.2　分散度2

0.3　物质的体态2

0.4　表面现象4

0.5　表面现象的原因5

0.6　表面化学5

0.7　表面化学与其他科学的关系6

0.8　表面化学在矿冶工程中的应用6

0.9　表面化学对化学工程的意义6

第1章　表面热力学基础6

1.0　引言7

1.0.1　体系与环境（7）；1.0.2　性质与状态（7）；1.0.3　过程的热与功（8）；1.0.4 可逆过程（9）。7

1.1　化学热力学基础10

1.1.1　热力学第一定律（10）；10

1.1.2　热力学第二定律（11）；10

1.1.3　热力学函数的关系（14）；10

1.1.4　理想气体状态方程（17）。10

1.2　表面能概念18

1.2.1　表面张力（18）；1.2.2　表面能（19）；1.2.3　影响表面能的因素（20）；18

1.2.4　等张比容（25）。18

1.3　几种界面的表面能26

1.3.1　溶液的表面能（26）；26

1.3.2　缔合液体的表面能（26）；1.3.3　固体的界面能（27）；26

1.3.4　液体界面能（27）。26

1.4　表面现象的热力学29

1.4.1　表面熵（29）；29

1.4.1　表面熵（29）；29

1.4.3　表面现象的热力学原因（31）；29

1.4.4　巨表面效应（32）。29

1.4.2　表面焓（29）；33

1.5　曲面附加压力33

1.5.1　曲面附加压力的概念（33）；1.5.2　曲面附加压力与表面张力及曲率半径的关系（33）；1.5.3　毛细管现象（35）；33

1.5.4　曲面附加压力效应（36）。33

1.6　表面张力的测定37

1.6.1　毛细管法（37）；1.6.2　最大泡压法（38）；1.6.3　环法（39）；37

1.6.4　其他方法（39）。37

1.7　曲液面的饱和蒸气压39

1.7.1　曲液面饱和蒸气压概念（39）；1.7.2　开尔文公式39

1.7.3　毛细管凝结现象（41）；39

1.7.4　细微物体的曲面效应（41）。39

1.8　新相难成所致的亚稳状态42

1.8.1　过饱和蒸气（42）；1.8.2　过热液体（42）；1.8.3　过冷液体与过饱和溶液（43）；42

1.8.4　结晶的临界半径（44）。42

1.9　细微物体的特性46

1.9.1　细微物体的蒸气压（46）；1.9.2　细粉化学反应（47）；46

1.9.3　烟尘爆燃（48）；1.9.4　细微物体的碰触聚结（48）。第2章 润湿46

2.0 引言49

2.0.1　润湿现象的概念（49）；49

2.0.2　润湿现象在科学技术上的意义（49）。49

2.1　润湿的级别49

2.1.1　粘附润湿（49）；2.1.2　毛细管润湿（50）；2.1.3　铺展润湿（50）；49

2.1.4　可浮性与润湿（51）。49

2.2　粘附功与粘结功52

2.2.1　粘附功（52）；52

2.2.1　粘附功（52）；52

2.2.3　铺展系数（54）；52

2.2.4　影响铺展系数的因素（55）。52

2.2.2　粘结功（53）；56

2.3　接触角56

2.3.1　平衡接触角（56）；56

2.3.2　接触角的润湿意义（57）；2.3.3　接触角的影响因素（59）；2.3.4　接触阻滞现象（61）。56

2.4　接触角的测量62

2.4.1　直接测法（62）；62

2.4.2　显微测法（62）；62

2.4.3　倾板测法（63）；62

2.4.4　毛细管测法（64）。62

2.5　润湿热64

2.5.1　润湿热概念（64）；2.5.2　润湿热的测量（65）；2.5.3　由润湿热求固体表面积（66）；64

2.5.4　润湿热与极性的关系（67）。64

2.6　水化膜68

2.6.1　水化膜的形成与特性（68）；68

2.6.2　水化膜对固体表面的影响（69）；68

2.6.2　水化膜对固体表面的影响（69）；68

2.6.2　水化膜对固体表面的影响（69）；68

2.6.3　劈离压（71）；72

2.6.4　水汽膜（71）；72

2.7　润湿与选矿的关系72

2.7.1　泡沫浮选（72）；72

2.7.2　表层浮选或粒浮（74）；2.7.3　其他浮选（75）；72

2.7.4　润湿与选矿的其他性质关系（76）。72

2.8　润湿在矿冶上的应用76

2.8.1　采油（76）；79

2.8.2　冶炼（76）；79

2.8.3　合金（77）；79

2.8.4　铸造（78）。79

2.9　润湿与一般科学技术的关系79

2.9.4　润湿的其他应用（81）。第3章　液体表面化学79

2.9.1　焊接（78）；82

2.9.2　粘合（79）；82

2.9.3　防湿（80）；82

3.0 引言82

3.1 溶液表面的吸附82

3.1.1　溶液表面吸附的概念（82）；82

3.1.1　溶液表面吸附的概念（82）；3.1.3　负吸附（83）；82

3.1.4　溶液的表面张力与浓度的关系（84）。82

3.1.2　正吸附（82）；84

3.2　表面活性84

3.2.1　表面活性的概念（84）；84

3.2.2　表面活性与组成及结构的关系（86）；84

3.2.3　表面活性与溶解度的关系（87）；3.2.4　表面活性与浓度的关系（89）。84

3.3　溶液表面的吸附等温式89

3.3.1　吸附层的吸附量表示法（89）；89

3.3.2　吉布斯吸附等温式（91）；3.3.3　电解质溶液表面的吉布斯吸附等温式（93）；89

3.3.4　其他的溶液表面吸附等温式（94）。89

3.4　表面活性分子在吸附层及溶液中的排列96

3.4.1　表面活性分子在吸附层的定向排列（96）；96

3.4.2　吸附法测定表面活性分子的粗细长短（97）；96

3.4.3　表面活性分子在溶液中的胶束（98）；96

3.4.4　临界胶束浓度（cmc）（99）。96

3.5　表面活性物质的亲水；疏水性101

3.5.1　亲水疏水平衡值（HLB）（101）；101

3.5.2　HLB值的计算（101）；101

3.5.3　HLB与cmc的关系（102）；101

3.5.4　HLB值的适应用途（103）。101

3.6　液面的物理现象及其测量103

3.6.1　表面压（103）；103

3.6.2　表面电位（105）；103

3.6.3　表面粘度（106）；103

3.6.4　表面液滴透镜（106）。103

3.7　液面单分子铺展膜107

3.7.1　单分子铺展膜的状态（107）；3.7.2　表面蒸气压及“相变热”（109）；3.7.3　扩展膜与混合膜（109）；107

3.7.4　表面膜抑制水蒸发的应用（113）。107

3.8　熔体的液面113

3.9　液膜反应115

3.9.1　液面单分子层膜中的反应动力学（115）；115

3.9.2　膜中分子取向对液面反应速度的影响（118）；115

3.9.3　表面电荷对液面反应速度的影响（121）；115

3.9.4　液面反应的平衡（122）。第4章　表面活性剂115

4.0 引言124

4.1　表面活性剂的分类125

4.1.1　分子型表面活性剂（125）；125

4.1.2　阴离子型表面活性剂（126）；125

4.1.3　阳离子型表面活性剂（126）；125

4.1.4　两性表面活性剂（127）。125

4.2　泡沫与起泡剂127

4.2.1　泡沫的概念（127）；127

4.2.2　起泡剂与消泡剂（128）；4.2.3　起泡剂的作用原理（130）；127

4.2.4　影响泡沫稳定性的因素（132）。127

4.3　乳状液与乳化剂134

4.3.1　乳状液概念（134）；4.3.2　乳状液的类型（134）；4.3.3　乳化剂的作用（136）；134

4.3.4　乳状液的破坏（138）。134

4.4　增溶与增溶剂139

4.4.1　增溶概念（139）；4.4.2 增溶与乳化及溶解的区别（139）；4.4.3　增溶剂的作用（139）；139

4.4.4　增溶剂的影响因素（140）。139

4.5　润湿剂与防湿剂141

4.5.1　润湿剂（141）；141

4.5.2　渗透剂（142）；141

4.5.3　再湿剂（143）；141

4.5.4　防湿剂（143）。141

4.6　洗涤与洗涤剂144

4.6.1　洗涤剂的作用（144）；144

4.6.2　洗涤剂的性能（144）；4.6.3　洗涤剂的种类（146）；144

4.6.4　助洗剂（147）。144

4.7　纺织工业用的表面活性剂147

4.7.1　纺织工业用的表面活性剂（147）；147

4.7.2　柔软平滑剂（148）；147

4.7.3　抗静电剂（149）；147

4.7.4　匀染剂与固色剂（150）。147

4.8　浮选与捕收剂150

4.8.1　浮选药剂（150）；150

4.8.2　捕收剂及其捕收原理（151）；4.8.3　捕收剂的选择原则（155）；150

4.8.4　离子浮选剂（157）。150

4.9　表面活性剂的其他应用158

4.9.1　絮凝剂（158）；158

4.9.2　软化剂（160）；158

4.9.3　润滑剂（161）；158

4.9.4　金属熔体表面活性剂（161）。第5章 固体吸附气体158

5.0 引言163

5.0.1　吸附与吸收及化学反应（163）；163

5.0.2　固体吸附气体的吸附量（164）；163

5.0.3　吸附剂与吸附质（164）；5.0.4　吸附的实际意义（165）。163

5.1　吸附平衡与吸附阻滞166

5.1.1　吸附作用（166）；166

5.1.2　吸附与脱附（168）；166

5.1.3　吸附的影响因素（169）；166

5.1.4　吸附阻滞（170）。166

5.2　吸附热与吸附熵171

5.2.1　积分吸附热（171）；171

5.2.2　微分吸附热（172）；5.2.3　吸附等量线（172）；5.2.4　吸附熵（173）。171

5.3　物理吸附与化学吸附174

5.3.1　物理吸附（174）；174

5.3.2　化学吸附（175）；174

5.3.3　吸附等压线（176）；5.3.4　吸附位能线（177）。174

4.4　吸附等温线与经验吸附等温式178

5.4.1　吸附等温线的类型（178）；178

5.4.2　Ⅰ类吸附等温线（179）；178

5.4.3　胡南得理胥的经验吸附等温式（180）；5.4.4　胡式的推广（180）。5.5　兰缪尔吸附等温式181

5.5.1　兰缪尔的动力学吸附理论式（181）；181

5.5.2　兰式的适用范围（182）；181

5.5.3　兰式常数的意义（184）；181

5.5.4　兰式对混合气体及有离解的吸附应用（184）。5.6　吸附热与吸附面积分数的关系186

5.6.1　吸附热与吸附面积分数的线性关系（186）；186

5.6.2　吸附速与脱附速度（186）；186

5.6.3　捷姆金吸附等温式（187）；5.6.4　胡式的推导（188）。5.7　多分子层吸附等温式189

5.7.1　BET二常数式（189）；189

5.7.2　BET三常数式（190）；5.7.3　BET式的推导（191）；189

5.7.4　BET式的修正（195）。5.8　吸附的热力学理论195

5.8.1　哈金斯—朱腊吸附等温式（195）；195

5.8.2　吉布斯吸附等温式用于固体吸附气体（197）；195

5.8.3　开尔文的毛细管凝结理论式（198）；195

5.8.4　吸附势理论（199）。5.9　固体吸附气体的应用200

5.9.1　BET法测定吸附比表面积（200）；200

5.9.2　测定吸附比表面积的其他方法（203）；200

5.9.3　吸附法测定微孔体积（203）；5.9.4　其他应用（205）。第6章 吸附气体的反应6.0　引言207

6.0.1　多相反应的吸附理论（207）；207

6.0.2　多相催化反应概念（208）；207

6.0.3　固体吸附气体反应概念（208）；207

6.0.4　液面吸附气体的反应（209）。6.1　固体与吸附气体的反应209

6.1.1　固体与吸附气体的反应类型（209）；209

6.1.2　固体与吸附气体的反应动力学（209）；209

6.1.3　生成固体膜的反应（211）；6.1.4　固体分解生成气体的反应（213）。6.2　没有控制步骤的吸附气体反应214

6.2.1　连串反应的处理（214）；214

6.2.2　稳态法处理（215）；6.2.3　稳态法处理可逆的吸附气体反应（215）；214

6.2.4　近似处理（216）。214

6.3　反应步骤控制的吸附气体反应217

6.3.1　吸附气体的单分子反应（217）；217

6.3.2　吸附气体的双分子反应（219）；217

6.3.3　吸附气体与外面气体的反应（222）；6.3.4　可逆性反应（223）。217

6.4　吸附步骤控制的反应224

6.4.1　简单的吸附步骤控制反应（224）；224

6.4.2　一般的吸附一种气体步骤控制反应（224）；224

6.4.3　吸附两种气体的吸附步骤控制反应（225）；224

6.4.4　扩散步骤控制的固体表面与气体反应（226）。224

6.5　多相催化反应226

6.5.1　多相催化作用（226）；226

6.5.2　多相催化剂的分类（227）；226

6.5.3　多相催化剂的添加剂（229）；226

6.5.4　催化毒物（230）。226

6.6　多相催化作用的基本原理231

6.6.1　催化的吸附因素（231）；6.6.2　催化的能量因素；6.6.3　催化的空间因素（232）；231

6.6.4　催化的电子因素（232）。231

6.7　金属催化剂233

6.7.1　金属催化剂概念（233）；6.7.2　金属催化剂的电子因素（233）；233

6.7.3　d带空穴（234）；233

6.7.4　金属催化剂的因素（235）。233

6.8　半导体催化剂236

6.8.1　半导体能带（236）；6.8.2　半导体的导电机理（237）；6.8.3　半导体催化剂（238）；236

6.8.4　半导体催化剂的选择（239）。236

6.9　非导体催化剂239

6.9.1　非导体催化剂概念（239）；6.9.2　质子酸中心催化剂机理（240）；239

6.9.3　分子筛结构（241）；6.9.4　分子筛的催化作用（241）。第7章 固体自溶液中的吸附239

7.0 引言242

7.0.1　同时吸附溶剂和溶质的复杂性（242）；7.0.2　对电解溶液的吸附复杂性（243）；242

7.0.3　温度影响的复杂性（244）；7.0.4　通过水化层的吸附复杂性（244）。242

7.1 固体自非电解质溶液的吸附245

7.1.1　溶液的表观吸附量表示法（245）；245

7.1.2　固体自稀溶液中的吸附等温式（245）；7.1.3　固体自溶液中的吸附等温线（246）；245

7.1.4　表观吸附等温线的分析（248）。245

7.2　特性吸附原则250

7.2.1　表面能原则（250）；7.2.2　吸附热原则（251）；7.2.3　溶解度原则（251）；250

7.2.4　相似性原则（252）。250

7.3　固体自电解质溶液的吸附253

7.3.1　固体自电解质溶液的吸附原则（253）；7.3.2　固体吸附电解质的类型（255）；7.3.3　极性吸附（255）；253

7.3.4　当量吸附（256）。253

7.4　吸附荷电离子引起的附加压力256

7.4.1　荷电离子的吸附压力（256）；7.4.2　荷电附加压力对表面能的影响（259）。256

7.5　双电层260

7.5.1　双电层简史（260）；260

7.5.2　双电层的现代认识（263）；7.5.3　固体表面带电的原因（265）；260

7.5.4　双电层的电位（266）。260

7.6　电动电位及电动现象267

7.6.1　电解质离子的本质及浓度对电动电位的影响（267）；7.6.2　溶液的pH值等外因对电动电位的影响（269）；7.6.3　电动现象（271）；267

7.6.4　电动电位的测定（273）。267

7.7　交换吸附277

7.7.1　交换吸附的原则（277）；7.7.2　交换吸附的质量作用定律（279）；277

7.7.3　溶液的pH值对交换吸附的影响（281）；7.7.4　其他杂质离子对交换吸附的影响（282）。277

7.8 固体自溶液中吸附的应用283

7.8.1　净化水液（283）；283

7.8.2　分离溶质（284）；283

7.8.3　色谱分析（284）；283

7.8.4　其他应用（285）。283

7.9　电毛细管现象285

7.9.1　电毛细管静电计（285）；285

7.9.2　电毛细管曲线（286）；7.9.3　吸附电位（287）；285

7.9.4　表面电荷密度（289）。第8章　胶体化学285

8.0 引言291

8.0.1　晶体与胶体（291）；8.0.2　分散体系（291）；8.0.3　胶体化学概念（291）；8.0.4　胶体化学的发展前景（292）。291

8.1 分散体系与溶胶的分类292

8.1.1　分散体系的相态分类（292）；8.1.2　分散体系的分散质粒度分类（293）；292

8.1.3　高分子溶液（294）；8.1.4　溶胶的分类（294）。292

8.2　溶胶的形成与净化295

8.2.1　溶胶形成的条件（295）；8.2.2　分散法形成溶胶；8.2.3　聚集法形成溶胶（296）；295

8.2.4　溶胶的净化（296）。295

8.3　溶胶的通性与浊度分析297

8.3.1　溶胶的基本性质（297）；8.3.2　溶胶的穿透性及扩散性（297）。297

8.3.3　溶胶的光性质（297）；8.3.4　浊度分析（298）。297

8.4　溶胶的粘度与动力性质299

8.4.1　溶胶的粘度（299）；8.4.2　布朗运动（301）；299

8.4.3　沉降平衡（304）；299

8.4.4　沉降速度（305）。299

8.5　溶胶的电性质与结构306

8.5.1　溶胶的双电层（306）；8.5.2　溶胶的电动现象（307）；8.5.3　胶粒的结构（308）；306

8.5.4　溶胶的双电层作用（310）。306

8.6　溶胶的稳定性与聚结311

8.6.1　溶胶的稳定性（311）；8.6.2　电解质对溶胶聚结的影响（311）；311

8.6.3　DLVO理论（313）；8.6.4　溶胶聚结的外因（317）。311

8.7　高分子溶液与流变性317

8.7.1　高分子溶液的通性（317）；8.7.2　高分子溶液的盐析（320）；317

8.7.3　高分子物质对溶胶的保护及敏化作用（321）；8.7.4　流变性质（322）。317

8.8　液态粗散体系324

8.8.1　悬浊体（324）；8.8.2　沉降分析（325）；324

8.8.3　乳状液（327）；324

8.8.3　乳状液（327）；324

8.8.4　泡沫（327）。328

8.9　气溶胶与凝胶328

8.9.1　气溶胶（328）；328

8.9.2　凝胶与胶凝（329）；328

8.9.3　凝胶中的扩散与反应（330）；328

8.9.4　固态分散体系（331）。第9章 固体表面化学328

9.0 引言332

9.0.1　固体概念（332）；9.0.2　固体表面（332）；332

9.0.3　固体表面能（333）；332

9.0.4　固体表面现象（335）。332

9.1　固体表面的研究方法335

9.1.1　表面分析仪及显微镜（335）；9.1.2　表面组成及结构的分析谱仪（337）；9.1.3　表面晶体结构分析（339）；9.1.4　吸附的红外光谱分析（339）。335

9.2　固体表面膜340

9.2.1　吸附膜（340）；9.2.2　化学反应生成物膜（340）；9.2.3　钝化膜（342）；340

9.2.1　吸附膜（340）；9.2.2　化学反应生成物膜（340）；9.2.3　钝化膜（342）；340

9.2.4　镀膜（345）。347

9.3　表面处理347

9.3.1　磨光及抛光（347）；347

9.3.1　磨光及抛光（347）；9.3.3　油漆（348）；347

9.3.4　表面热处理及化学热处理（350）。347

9.3.2　着色（348）；351

9.4　摩擦与粘附及润滑351

9.4.1　摩擦（351）；9.4.2　粘附（352）；9.4.3　润滑（353）；351

9.4.4　固体润滑剂（354）。351

9.5　机械强度与表面性能的关系354

9.5.1　机械强度与表面能（354）；9.5.2　强度受表面活性剂的影响（355）；9.5.3　气氛对机械强度的影响（356）；9.5.4　金属衰败（357）。354

9.6　颗粒堆与孔隙357

9.6.1　颗粒粒度（357）；9.6.2　颗粒堆的体积与孔隙度（358）；9.6.3　颗粒堆的渗透（360）；9.6.4　孔隙的测量（363）。357

9.7　烧结365

9.7.1　烧结过程（365）；365

9.7.2　烧结机理（367）；365

9.7.3　烧结温度的影响（368）；365

9.7.4　杂物对烧结的影响（370）。365

9.8　活化与煅烧372

9.8.1　活化（372）；372

9.8.1　活化（372）；9.8.3　煅烧活化与烧结的关系（374）；372

9.8.4　杂质与煅烧活化的关系（376）。372

9.8.2　煅烧（373）；376

9.9　固体与凝体的反应376

9.9.1　固体参与的反应（376）；9.9.2　固体与液体的反应（377）；376

9.9.3　固体与固体的反应（378）；9.9.4　固体间反应的研究方法（380）。习题及答案382

参考文献395