界面现象

[拼音]：jiemian xianxiang

[外文]：interfacial phenomena

相与相间的交界称为界面。在多相体系中，界面的问题非常重要。物质世界中，界面无所不在。在界面上发生的物理、化学以及其他过程是极其大量的，例如吸附、催化、润湿、乳化、破乳、起泡、分散、消泡、絮凝、聚沉等现象，都与界面密切相关，都是界面现象。

界面共有五种，即固-气、固-液、液-液、液-气、固-固界面。在这些界面中，凡涉及固相的皆为不流动界面，其余则为流动界面。物质在不流动界面的吸附易于通过气相或液相中物质浓度的变化而直接测定出来，流动界面的吸附则可通过界面张力的测定，利用吉布斯吸附公式方便地计算得到（见吸附）。流动界面和不流动界面还有一个显著的差异，即流动界面的性质和界面形成的历史无关，而不流动界面则与之有关。例如同样是活性炭，其表面性质随活化方法不同而异，即随制备方法不同而异，这是由于固体表面的结构随形成条件不同而不同的缘故。两种流体形成的界面则因其流动性而与形成的历史无关，总是具有一定的平衡性质。因此，两种流体的界面是均匀的；而涉及固体的界面往往是不均匀的。不但在几何形状上表现出不均匀性，在能量上也可能有不均匀性。

对于一般体系，表（界）面的作用常被忽略。实际上，由于物质在界面上的分子与在内部的分子能量不同，故界面的作用不可忽略。表面张力为单位面积表面上物质所具有的能量，即所谓表面自由能（严格而言，应称为表面过剩自由能），是处于表面上的物质分子与它们处于内部时相比所具有的自由能过剩值。普通体系表面不大，故表面自由能的总量也不大。但若为一高度分散体系，则有相当大的表面自由能。例如，25℃时在空气中的 1厘米3水（设为球状）的表面自由能仅为3.48×10-5焦；但若将此1厘米3水喷雾分散成半径为1×10-4厘米3的液珠，则总表面积大约为3米2，表面自由能可达0.216焦左右。由此可见，一种体系界面大小的变化会引起可观的能量变化，界面自由能的存在与变化正是界面现象产生的根源。

体系中的组分自相内部吸附于界面，对界面自由能的变化是一个重要因素，吸附会引起界面自由能的大幅度降低，改变了原来界面的性质，于是润湿、粘附、铺展、起泡、乳化、润滑等一系列重要的界面现象得以产生。