《界面化學(xué)》模擬試卷

1、碩士研究生2010級界面化學(xué)模擬試卷1. 名詞解釋(閉卷)(1)電滲：在外電場作用下，分散介質(zhì)相對于靜止的帶電固體表面作定向運(yùn)動。固體可以是毛細(xì)管或多孔性濾板。電滲是電泳的反現(xiàn)象。（課件第二講第29張）電泳：在外電場作用下，膠體粒子相對于靜止介質(zhì)作定向運(yùn)動。(2)滑動面:在外加電場作用下，帶不同電荷的兩相向相反的方向運(yùn)動，相對運(yùn)動的邊界稱為滑動面，位于靠近表面的液體內(nèi)部。(3)膠束或膠團(tuán): 當(dāng)表面活性劑得濃度達(dá)到一定值后，多個(gè)表面活性劑分子（或離子）的疏水基團(tuán)相互締合，親水基團(tuán)朝向水相，形成膠體粒子大小的聚集體成為膠團(tuán)，稱為膠束。（溶液中表面活性劑分子的結(jié)合體）(4)Cloud點(diǎn): 非離子型表

2、面活性劑的溶解度往往會隨溫度上升而降低，升至一定溫度時(shí)會出現(xiàn)渾濁，經(jīng)放置或離心可得到兩個(gè)液相。此溫度被稱為該表面活性劑的濁點(diǎn)（Cloud Point）。（課件第十講第20張）(5)Kraft 點(diǎn)（克拉夫點(diǎn)）: 離子型表面活性劑的溶解度在溫度上升到一定值時(shí)會陡然上升，此溫度稱做該表面活性劑的Krafft點(diǎn)。（課件第十講第20張）(6)聚電解質(zhì): 也稱高分子電解質(zhì)，是一類在分子鏈上帶有許多可解離基團(tuán)的高聚物。其特點(diǎn)是高的分子量和高的電荷密度。（課本P543）(7)超低界面張力；現(xiàn)在一般把<10-2 mN/m （有說10-3 mN/m ）的界面張力稱為超低界面張力。（第七講第八頁）(8)毛細(xì)凝

3、聚現(xiàn)象；所謂毛細(xì)凝聚現(xiàn)象是指液體蒸氣在小于其飽和蒸氣壓時(shí)而在固體毛細(xì)中發(fā)生液化而吸附的現(xiàn)象。(第八講第二十一頁)(9)低能固體表面；低能表面指的是有機(jī)固體表面，如石蠟和高分子化合物。它們的表面自由能低于100 mJ/m2。（第九講第三十六頁）(10)潤濕滯后；如果將粗糙表面傾斜，則在表面上的液滴會出現(xiàn)表觀前進(jìn)角和表觀后退角不等的現(xiàn)象，而且前進(jìn)角總是大于后退角，所謂接觸角的滯后指的就是這種現(xiàn)象。（第九講第二十三頁）（11）Plateau 邊界；多面體泡沫為保持其力學(xué)上的穩(wěn)定，總是按一定的方式相交，例如三個(gè)氣泡相交時(shí)互成 120°最為穩(wěn)定，其交界處稱為 Plateau邊界，它在氣泡之間的

4、排液過程中起著渠道和儲存器的作用。(第十一講第九十四頁)(12)沉降電勢(或沉降平衡)：在外力作用下，帶電膠粒作相對于液相運(yùn)動時(shí)，兩端產(chǎn)生的電勢差為沉降電勢(沉降電位)，為電泳的逆過程。（第二講第三十一頁）(13)雙電層：在靜電引力和分子熱運(yùn)動兩種作用的結(jié)果下，使反離子在膠粒表面區(qū)域的液相中形成一種平衡分布，越靠近界面，反離子濃度越高，越遠(yuǎn)離界面濃度越低，到某一距離時(shí)反離子與同號離子濃度相等。膠粒表面的電荷與周圍介質(zhì)中的反離子就構(gòu)成雙電層。（第3講第3節(jié)）反離子：膠粒表面帶電時(shí)，因整個(gè)體系是電中性的，所以在液相中必有與表面電荷數(shù)量相等而符號相反的離子存在，這些離子稱為反離子。(14)半膠束或半

5、膠團(tuán)：1955年Gaudin和Fuerstenau提出表面活性劑在固-液界面上吸附涉及吸附分子疏水基間的締合。他們把這種表面疏水締合物叫做半膠團(tuán)(hemimicelle)。（見第8講第3節(jié)）(15)高分子的空間穩(wěn)定作用：帶有高分子吸附層的膠粒接近時(shí)，吸附層的重疊會產(chǎn)生一種新的斥力勢能阻止粒子聚集，這種穩(wěn)定作用稱為高分子的空間穩(wěn)定作用，產(chǎn)生斥力勢能稱為空間斥力勢能ERS。(16)表面活性劑的增溶作用：表面活性劑的存在能使不溶或微溶于水的有機(jī)化合物的溶解度顯著增加的現(xiàn)象，稱作SAa的加溶作用。（第10講第11節(jié)）(17)Antonoff規(guī)則：Antonoff指出，兩相互飽和的液相所構(gòu)成的液-液界面

6、張力為二者表面張力之差，即，這是一個(gè)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律，即Antonoff規(guī)則。（第7講第1節(jié)）(18)相轉(zhuǎn)變溫度(PIT)：對于給定的體系，每一非離子表面活性劑存在一相轉(zhuǎn)變溫度PIT（Phase Inversion TemPerature），在此溫度下該表面活性劑的親水親油性質(zhì)剛好平衡，低于此溫度體系形成O/W型乳狀液，高于此溫度體系形成 W/O型乳狀液。（見第11講第3節(jié)）(19)固體臨界表面張力：當(dāng)測定各種不同液體在同一高聚物表面上的接觸角，如果用cosq對液體的表面張力作圖，對于同系列的液體可得一直線，將直線延至與cosq = 1的水平線相交，與此交點(diǎn)相應(yīng)的表面張力稱為該固體的臨界表面張力（用g

7、c表示）。對于非同系物液體可得一窄帶如果cosq 隨gLV變化在一窄帶內(nèi)，則取與窄帶下限線交點(diǎn)相應(yīng)的表面張力為該固體的臨界表面張力。（第九講：六、液體對固體表面的潤濕規(guī)律）(20)Marangoni 效應(yīng)：在泡沫體系內(nèi)，當(dāng)液膜在受到外界擾動發(fā)生擴(kuò)張或壓縮時(shí)，會出現(xiàn)局部變薄。在變形的瞬間，該區(qū)域表面上吸附的表面活性分子密度減小，使表面張力從原來的g1增加為g2，結(jié)果產(chǎn)生一定的表面壓，導(dǎo)致周圍的吸附分子向變形處擴(kuò)散，使其表面分子密度增大。由于表面活性劑分子的這種遷移會帶動其鄰近的液體一起移動，這種遷移的結(jié)果使變形處的表面張力又恢復(fù)至g1，同時(shí)液膜的厚度也得到恢復(fù)，膜的這種“修復(fù)”作用稱為Maran

8、goni效應(yīng)。（第十一講：二、影響泡沫穩(wěn)定性的因素）(21)高能固體表面：高能表面指的是金屬及其氧化物、二氧化硅、無機(jī)鹽等的表面，其表面自由能一般在5005000mJ/m2之間。這類物質(zhì)的硬度和熔點(diǎn)越高，其表面自由能越大。（第九講：六、液體對固體表面的潤濕規(guī)律）(22)乳狀液：乳狀液是一種多相分散體系，其中至少有一種液體以液滴的形式均勻地分散在一個(gè)不和它混溶的液體之中。 液珠的直徑通常大于0.1mm。以小液珠形式存在的那個(gè)相稱為分散相或內(nèi)相，其余的作為分散介質(zhì)的那一相，稱為連續(xù)相或外相。一般乳狀液由兩類液體組成，一種是水，另一種是油，它包括不溶于水的各類有機(jī)液體。（第十一講：一、乳狀液的一般介

9、紹） (23)超細(xì)粉末：1nm-100nm的固體粒子稱為超細(xì)顆粒(Ultrafine particle)，但此定義還有不同見解。材料科學(xué)上稱為超細(xì)粉末(Ultrafine powerder，UFP)。（第一講：四、超細(xì)顆粒）（24）單分散溶膠：所謂單分散溶膠就是顆粒的大小、形狀和化學(xué)組成完全一致的溶膠，一般制得溶膠均是多分散性的。（第一講：三、單分散溶膠）2. 判斷題（閉卷，內(nèi)容會變化）（1）若膠體粒子帶負(fù)電，則氯化鋁、氯化鈣和氯化鈉三種電解質(zhì)中，對膠體聚沉能力最強(qiáng)的是氯化鋁。（ T ）（2）測定超低界面張力通常采用懸滴法，它是一種滴外形分析法。 （課件第七講第10張）（ F ）（3）滴重法或

10、滴體積法測定表面張力僅是一種經(jīng)驗(yàn)方法。 （課件第六講第39張）（T ）（4）溶膠的布朗運(yùn)動是無方向性的，溶膠的擴(kuò)散是有方向性的，但布朗運(yùn)動是擴(kuò)散的微觀基礎(chǔ)。（ T ）（課件第二講第8張）（5）一般來講，只有電動電勢的絕對值大于50 mv時(shí)，膠體才有可能比較穩(wěn)定。 （ F ）（課件第四講第12張）（6）鉆井泥漿是一種塑性流體，不具有觸變性。 （第五講第四十二頁）（ 錯(cuò) ）（7）壓力對油水界面張力影響不大。 （ ）（8）在三種描述多孔性物質(zhì)的密度值中，顆粒密度是最大的。(應(yīng)為真實(shí)密度顆粒密度堆積密度。見第7講第2節(jié)) （ × ）（9）與水介質(zhì)中的雙電層相比，非水介質(zhì)中的雙電層厚度比較大。

11、（見第4講第5節(jié)） （ ）（10）固體的臨界表面張力越小，說明該固體越難潤濕。 （）（原因：臨界表面張力gc 是反映低能固體表面潤濕性能的一個(gè)極重要的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。只有表面張力等于或小于某一固體的臨界表面張力gc的液體才能在該固體表面上鋪展。固體的臨界表面張力gc 越小，要求能潤濕它的液體的表面張力就越低，也就是說該固體越難潤濕。） （11）對于不能相互潤濕的體系，表面粗化對體系潤濕性起促進(jìn)作用。 （×）（原因：第九講：四、非理想固體表面的接觸角 ：r=cos/cos,而r>1，所以粗化表面的 cos的絕對值比平滑表面的cos絕對值大。這就是說，當(dāng)<90時(shí)，固體表面越粗糙，潤

12、濕性越好；當(dāng)>90時(shí)，固體表面越粗糙，潤濕性越差。即隨著表面粗糙程度的增加，容易潤濕的表面變得更容易潤濕，而難潤濕的表面變得更難潤濕。） （12）在推導(dǎo)BET吸附等溫式（多分子層吸附理論）時(shí)，假設(shè)條件之一是各種分子層的吸附速度和脫附速度相等。 （×）（原因：幾點(diǎn)假設(shè)：（1）第一層的吸附熱Q1是常數(shù)；（2）第二層及以后各層的吸附熱都一樣，而且等于液化熱QL；（3）吸附到S0上的速度要和S1層脫附的速度相等，同樣，在S1上的吸附速度等于從S2上的脫附速度，依此類推；（4）認(rèn)定第二層以上的吸附、脫附性質(zhì)和液態(tài)吸附質(zhì)的蒸發(fā)、凝聚是一樣的，換言之，就是將第二層以上的吸附看作液體。）3.

13、填空題(閉卷)（1）膠體化學(xué)研究的對象包括 分散體系、界面現(xiàn)象以及有序組合體（高分子溶液）。（課件第一講第7張）（2）膠?；蚪缑鎺щ姷膩碓从?電離、離子吸附、晶格取代、離子的溶劑化作用、兩相對電子的親和力不同 。（課件第二講第3338張）（3）電動現(xiàn)象主要包含 電泳 、 電滲 、 流動電勢 和 沉降電勢 四種。 （4）溶膠的顏色決定于 溶膠對光的選擇性吸收和光的散射 。（課件第二講第25張）（5）使用顯微電泳法測定膠體粒子電泳速度時(shí)，電泳管中的液體存在靜止層，產(chǎn)生靜止層的原因是 vP在整個(gè)管中應(yīng)為定值，但 vL則隨液層深度而變化。在靠近管壁處 vL受電滲流動控制，在管中心則受反流控制。因此必定

14、存在某個(gè)液層深度，該處的液體的電滲速度恰與反流速度相抵消，于是 vL=0，這一位置稱為靜止層。（課件第三講第39張）（6）使用光散射法和超速離心法測出的高分子平均分子量分別是重均分子量和Z均分子量 平均分子量。（課本P521）（7）泡沫破壞的主要原因是液膜的排液，膜的破裂及氣體的擴(kuò)散。(第十一講第九十八頁)（8）在氣體吸附的五種等溫線類型中， 、 屬于吸附劑是非孔性的，且吸附空間沒有限制。（第七講第六十頁）（9）根據(jù)Stokes沉降公式，球形粒子的沉降速度與粒子半徑、顆粒與介質(zhì)的密度差、介質(zhì)粘度和重力加速度等因素有關(guān)。 （第二講第十頁）（10）濁度計(jì)是根據(jù)散射光強(qiáng)度與單位體積的質(zhì)點(diǎn)數(shù)c成正比

15、原理來檢測自來水中固體懸浮物含量的。（第二講第二十三頁）（11）電動電勢一般采用 電泳 方法測定，其值的大小通常在：幾十mv幾百mv范圍內(nèi)（見第3講最后）范圍。一般來講，只有當(dāng)電動電勢的絕對值大于 30mv（見第4講第2小節(jié)） 時(shí)，膠體才有可能比較穩(wěn)定。（12）膠體的動力穩(wěn)定性是指：由于膠粒很小，強(qiáng)烈的Brown運(yùn)動能阻止其在重力場中的沉降，因而具有動力穩(wěn)定性 。（13）單分散溶膠是指：顆粒的大小、形狀和化學(xué)組成完全一致的溶膠，一般制得溶膠均是多分散性的。（見第1講單分散溶膠）（14）測定液體表面張力的方法有：毛細(xì)管上升法、環(huán)法、吊片法、最大壓差法、滴體積法、停滴法、懸滴法 。（15）潤濕的類

16、型包括 沾濕 、 浸濕 和 鋪展 。（16）低能固體表面是指有機(jī)固體表面，如石蠟和高分子化合物。它們的表面自由能低于100 mJ/m2。（17）乳狀液的類型取決于 乳化劑的性質(zhì)與結(jié)構(gòu)。（18）影響乳狀液穩(wěn)定最主要的一個(gè)因素是 界面膜的性質(zhì)（強(qiáng)度與緊密程度）。（19）顆粒粒度分析法有 篩分法、光學(xué)顯微鏡計(jì)數(shù)法、電泳法、計(jì)算機(jī)圖像成像法、電感應(yīng)法、重力沉降法、離心分析法、激光衍射散射法、（后三種是課件中提到的） ，其中激光衍射散射法中的激光粒度分析儀 應(yīng)用最為廣泛。（20）雙子表面活性劑是指 通過化學(xué)鍵將兩個(gè)或兩個(gè)以上的同一或幾乎同一種表面活性劑單體在親水頭基或靠近親水頭基附近用聯(lián)接基團(tuán)將這兩親成

17、份聯(lián)接在一起，形成的一種表面活性劑 此圖為示意圖 。（21）可通過 改性，復(fù)配，將直鏈結(jié)構(gòu)變?yōu)閹в兄ф溄Y(jié)構(gòu)的分子（沒找到的，自己理解的） 等途徑提高高分子的耐鹽性能。4. 問答題(部分閉卷、部分開卷)（1）若膠體顆粒表面帶20個(gè)單位的負(fù)電荷，特性吸附離子為4個(gè)鋁離子，溶液中的電解質(zhì)為氯化鈉，請畫出雙電層結(jié)構(gòu)，并在電勢-距離坐標(biāo)圖中標(biāo)出滑動面的位置，電動電勢的大小。若往溶液中進(jìn)一步添加氯化鈉，雙電層結(jié)構(gòu)如何變化？圖示說明。（2）試推導(dǎo)Langmuir吸附等溫式方程。（課件第七講第65張）答：Langmuir在推導(dǎo)時(shí)作了如下假設(shè)： 吸附是單分子層的，只有碰在空白處才有可能被吸附； 氣體在吸附時(shí)不受

18、氣體分子的影響； 表面是均勻的，發(fā)生吸附時(shí)，能量相同，吸附熱相同定義覆蓋度 q = S1/S S1吸附了氣體的位置（位）；S表面總吸附位置。當(dāng)吸附平衡時(shí)，吸附速度與脫附速度相等，于是有，吸附速度； a吸附幾率，u碰撞分子數(shù)。 脫附速度，所以,.由分子運(yùn)動論得， p氣體壓力；m氣體分子質(zhì)量； kBoltzman常數(shù)。代入得：,若以Vm表示每g吸附劑蓋滿單分子（q =1）時(shí)的飽和吸附量，V表示吸附平衡壓力為p時(shí)的吸附量，.所以，,或 b吸附系數(shù)，主要受溫度和吸附熱的影響，吸附熱 q 增大，b也增大，但 T 升高，b減小。（3）簡述制備溶膠的各種方法和原理。（課件第一講第14張）答：（1）分散法研磨

19、 使用球磨機(jī)和膠體磨。超聲波分散法 在電極上加高頻高壓交流電，使石英片發(fā)生同頻機(jī)械振蕩，此高頻機(jī)械波經(jīng)變壓器油傳入試管內(nèi)后，即產(chǎn)生相同頻率的疏密交替波，對分散相產(chǎn)生很大的撕碎力，從而使分散相均勻分散。膠溶法如許多不溶性沉淀，當(dāng)加入少量某種可溶性物質(zhì)或洗去體系中過多的電解質(zhì)時(shí)，能自動地分散變成膠體。這種使沉淀變成膠體的方法叫做膠溶法。所加可溶性物質(zhì)叫膠溶劑，這個(gè)過程叫膠溶作用。（2）凝聚法 由分子或離子分散聚集成膠體粒子的方法?；瘜W(xué)凝聚法 物理凝聚法 晶核的生成速度V1 ，晶核的成長速度V2。若V1>>V2，則溶液中形成大量晶核，所得粒子的分散度較大，有利于形成溶膠；若V2>&

20、gt;V1，所得晶核極少，而晶核成長速度很快，故粒子得以長大并產(chǎn)生沉淀。（4）簡述DLVO理論。（課件第四講第14張）1 膠粒間的Vander wadls引力勢能分子間的Vander waals引力包括誘導(dǎo)力，偶極力和色散力，其大小與分子間距的六次方成反比，也稱六次律。膠粒是大量分子的聚集體，Hamaker假設(shè)，膠粒間的相互作用等于組成它們的各分子對之間相互作用的加和。兩等同球形粒子：；兩平行的等同平板粒子：2 雙電層的斥力勢能因帶電膠粒所帶電荷的影響，在其周圍形成雙電層，使Stern層和擴(kuò)散層中的反離子濃度高于體相中的濃度。而在擴(kuò)散層以外任何一點(diǎn)不受膠粒電勢的影響，因?yàn)槟z粒所帶電荷對它的作用

21、被雙電層中反離子的作用抵消。由于這種反離子氛的“屏蔽作用”，當(dāng)兩粒子的擴(kuò)散層不重疊時(shí)，它們之間不產(chǎn)生任何斥力。當(dāng)兩粒子的擴(kuò)散雙電層發(fā)生重疊時(shí)，膠粒對重疊區(qū)的作用不能被反離子氛完全屏蔽。重疊后反離子濃度增大，這樣既破壞了擴(kuò)散層中的離子平衡分布，又破壞了雙電層的靜電平衡。前一種平衡的破壞使離子自濃度大的重疊區(qū)向未重疊區(qū)擴(kuò)散，從而產(chǎn)生滲透性的排斥力；后一種平衡的破壞引起膠粒間的靜電性斥力。它們的大小與粒子的形狀有關(guān)。3 膠粒間的總相互作用勢能 （1）隨離子之間距離的增大， EA下降速度比ER緩慢的多，當(dāng)膠粒間距很大時(shí)，粒子間無相互作用，E為零。（2）兩粒子靠近時(shí)，首先起作用的是引力勢能，因而E 呈負(fù)

22、值。隨著距離縮短，ER的影響逐漸大于EA（有時(shí)會出現(xiàn)一個(gè)極小值，負(fù)值，為引力），因而E逐漸增大變?yōu)檎怠?（3）但靠近一定距離后，EA的影響又超過ER，E重新變?yōu)樨?fù)值，且變化過程中出現(xiàn)一個(gè)峰值，稱為勢壘。 （4）當(dāng)膠粒相距極近時(shí)，由于電子云的相互作用而產(chǎn)生Born斥力勢能而使 E 急劇上升，又形成一個(gè)極小值（第一極小值）。 0Born斥力引力斥力EEAER勢壘第二極小值第一極小值粒子間距勢能作用曲線 （5）說明表面活性劑的HLB值、結(jié)構(gòu)與使用性能的關(guān)系。（課件第11講第61張）答：HLB值比較低，表示某表面活性劑親油性較強(qiáng)，若HLB值較高，則表示其親水性較強(qiáng)。由經(jīng)驗(yàn)得知，通常HLB值為36的表

23、面活性劑可用作W/O型乳狀液的乳化劑，HLB值為818的表面活性劑可用作O/W型乳狀液的乳化劑，HLB值為1215的表面活性劑可用作潤濕劑，HLB值為1315的表面活性劑可用作洗凈劑，HLB值為1518的表面活性劑可用作增溶劑。結(jié)構(gòu)：起泡劑：（1）非極性部分的烴鏈最好沒有分支，因沒有分支的結(jié)構(gòu)更有利于泡沫中表面活性劑吸附層的非極性部分的橫向結(jié)合；（2）非極性部分若有苯基，則苯基最好在烴基的一端，若苯基上有烴基和親水基，則當(dāng)它們處于對位時(shí)，有較好的穩(wěn)定泡沫的能力；（3）有兩個(gè)或兩個(gè)以上親水基的表面活性劑不宜做起泡劑。乳化劑：起泡劑對表面活性劑在分子結(jié)構(gòu)上的要求同樣適用于乳化劑潤濕劑：通過降低表面

24、能的吸附來改變固體表面的潤濕性的最好有分支結(jié)構(gòu)，因分支結(jié)構(gòu)不利于形成表面活性劑的締合分子和膠束，而有利于它在表面上吸附改變固體表面的潤濕性。增溶劑：烴基最好沒有分支，烴基上最好只有一個(gè)親水基，而且親水基最好在烴鏈的一端。（6）高分子溶液粘度的影響因素主要有哪些？（新課本411）（1） 高分子化合物分子的體積很大，阻礙了介質(zhì)的自由移動（2） 高分子的溶劑化作用束縛了大量的自由液體，特別是在良溶劑中（3） 高分子之間的相互作用，濃度較大時(shí)明顯。另外，凡能引起大分子結(jié)構(gòu)和形態(tài)變化的因素都會影響溶液的粘度。除了高分子本身的因素外，添加劑也影響溶液的粘度。無機(jī)鹽的加入可顯著降粘、聚電解質(zhì)的加入消除電粘滯

25、效應(yīng)，降低粘度。不同結(jié)構(gòu)的高分子相互混合使體系的粘度發(fā)生異樣變化。溫度對高分子溶液的粘度也有顯著影響，大多數(shù)高分子溶液溫度升高體系粘度下降。（7）測定液體表面張力或界面張力的方法有哪些？寫出它們依賴的原理和計(jì)算公式。（第六講第三十三頁，第七講第十一頁）（1）毛細(xì)管上升法 毛細(xì)管上升或下降的高度公式：。當(dāng)液體完全潤濕時(shí)，q=0°，因此可用高度來計(jì)算s值。當(dāng)在空氣中，簡化為。（2）環(huán)法（Du Nouy法） 通常用鉑絲制成圓掛環(huán)，將它掛在扭力秤上，然后轉(zhuǎn)動扭力絲使環(huán)緩緩上升，當(dāng)環(huán)與液面突然脫離時(shí)，所需的最大拉力為F，它和液柱重量相等，也和沿環(huán)周圍的表面張力相等，即：，拉起的液柱重量并不是圓

26、柱形，故上式必須乘上一個(gè)校正因子f 。（3）吊片法（又稱Wilhelmy法）測定當(dāng)片的底邊平行液面并剛好接觸液面時(shí)的拉力F，使此法具有完全平衡的特點(diǎn)。F = 2 (L + L)s（4）最大壓差法（氣泡最大壓力法） （5）滴體積（重）法 當(dāng)液體在管口成滴落下時(shí)，落滴與管半徑、液體表面張力有關(guān)，可以從落滴重量推算液體表面張力，直接測定落滴體積則叫滴體積法。由 得實(shí)驗(yàn)應(yīng)加入校正系數(shù)，故改寫為：（6）停滴（液）法（滴外形法）或者躺滴法根據(jù)Bashforth-Adams方程處理b 為正值的表面（界面），即圖中(a)和(c)情形。可自大小因子b，形狀因子b 和密度數(shù)據(jù)計(jì)算表（界）面張力。（7）懸滴法這是另

27、一種液面外形方法，處理的是b 為負(fù)值的體系。 （8）Zeta電勢與電泳速度關(guān)系式之Hukel公式的適用條件是什么？（第三講第二十九頁） Hkel公式只適合于K r<<1的極端情形，即假定了外電場不因質(zhì)點(diǎn)的存在而變形，這只有在質(zhì)點(diǎn)與介質(zhì)的電導(dǎo)完全相同時(shí)才是如此。對于常見的非導(dǎo)體質(zhì)點(diǎn)，則只能在K r<<1的極端情形下才能達(dá)到。對于球形質(zhì)點(diǎn)，當(dāng)K r <<1時(shí)，即質(zhì)點(diǎn)半徑r比雙電層厚度K1小得多的情形，Hukel認(rèn)為一方面可以將質(zhì)點(diǎn)看作是對電場沒有擾動的點(diǎn)電荷，另一方面，質(zhì)點(diǎn)又大得足以應(yīng)用Stokes公式。（9）描述下述公式闡述的對象與內(nèi)容Hukel公式；Kelv

28、in公式； Gibbs公式； Lapalace公式； 帶粗糙因子的Young方程；B-A方程。a）Hukel公式： z 電勢與電泳速度的關(guān)系 E電場強(qiáng)度； e介質(zhì)的介電常數(shù)h介質(zhì)粘度b）Kelvin公式: 當(dāng)液體表面由平表面變?yōu)榍拾霃綖?r 的液面時(shí)，小液滴蒸汽壓 Pr 與平液面蒸汽壓關(guān)系Pr曲率為 r 的小液滴的蒸汽壓P0平液面蒸汽壓；VL液體的摩爾體積。c) Gibbs公式: 闡述吸附量與溶液濃度和表面張力隨濃度變化率的關(guān)系(表面張力與活性劑在體相和表面相濃度的關(guān)系)a2溶質(zhì)的活度 d) Lapalace公式: 液體壓力與曲率的關(guān)系 e) 帶粗糙因子的Young方程：固體表面粗糙度對潤濕

29、性的影響 f) B-A方程：曲界面形狀與體系性質(zhì)的關(guān)系（10）畫出吸附等溫線類型第IV、v種模式并予以解釋。() （）或：吸附劑是多孔的，但不是微孔型或至少不完全是微孔型的，則吸附空間雖可以容納多層吸附，但不能是無限的，故吸附是在P/P01.0時(shí)趨于飽和值。：在低壓下形成單分子層，然后隨著壓力的增加，由于吸附劑的孔結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生毛細(xì)凝聚現(xiàn)象，（在較低的壓力下，蒸氣在半徑較小的孔中先凝聚，在較高壓力下，在半徑較大的孔中接著發(fā)生凝聚，直到達(dá)到飽和蒸氣壓時(shí)才在孔的平坦部分凝結(jié)，不是垂直上升而是逐漸上升的）所以吸附量急劇增大，直到吸附劑的毛細(xì)孔裝滿吸附質(zhì)后，才不再增加吸附量而達(dá)到吸附飽和。：在低壓下就形成

30、多分子層吸附，然后隨著壓力的增加，開始出現(xiàn)毛細(xì)凝聚，它與類型一樣，在較高壓力下，吸附量趨于極限值。所以類型和的吸附等溫線反映了多孔性吸附劑的孔結(jié)構(gòu)。（11）畫圖并說明Plateau邊界處的排液作用。由Laplace公式可以推導(dǎo)出: 式中， B處的液體壓力，MPa；A處液體壓力，MPa；表面張力，mN/m； 3個(gè)氣泡的氣泡半徑，m。該式表明，液膜中P處液體的壓力較A處小，在這種壓差作用下，泡沫中的液體自動地從A處向P處流動，使液膜變薄，最終導(dǎo)致破滅。（12）表面活性劑有什么結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和哪些用途？請寫出一種非離子型表面活性劑的結(jié)構(gòu)式，并從該表面活性劑的HLB值、結(jié)構(gòu)上闡明其與使用性能的關(guān)系。外界因素

31、是如何影響表面活性劑的使用性能的？結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：表面活性劑分子具有共同的結(jié)構(gòu)特征整個(gè)分子可以分為性質(zhì)不同的兩部分，一是不易與水分子接近的原子團(tuán)（如CH鏈），即非極性部分，稱為憎水基或親油基。另一部分是容易與水接近的原子團(tuán)，即極性部分，稱為親水基或憎油基。故又稱為兩親分子。用途：起泡作用（吸附在氣液界面大大降低表面張力，同時(shí)起泡劑在氣液界面上吸附產(chǎn)生一個(gè)有一定強(qiáng)度的保護(hù)膜，防止氣泡聚并變大，使泡沫具有一定的穩(wěn)定性；結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：）、消泡作用、乳化作用（乳化劑的吸附能大大降低界面張力，使乳狀液易于產(chǎn)生，同時(shí)由于乳化劑在液液界面上的吸附產(chǎn)生具有一定強(qiáng)度的保護(hù)膜，防止乳狀液中的液珠聚并變大，使乳狀液具有一定的

32、穩(wěn)定性）、潤濕反轉(zhuǎn)作用、洗凈作用、增溶作用以及降低界面張力的作用。例子：聚氧乙烯辛基苯酚醚-2，HLB=7.14，由于7<HLB<18，親水親油基能力相當(dāng)，且親水解略大于親油基的親油能力，故常做O/W型乳狀液。結(jié)構(gòu)上：由于烴鏈長度適當(dāng)，無分支，苯基位于烴基末端，烴基與親水基在苯基的對位，只有一個(gè)親水基。這種結(jié)構(gòu)適合做乳化劑。外界影響因素：溫度（其極性基團(tuán)易與水形成氫鍵而提高其溶解能力，溫度升高至一定程度時(shí)，表面活性劑與水間的氫鍵作用削弱而不足以維持其溶解狀態(tài)，從而形成濁點(diǎn)）。（13）請寫出一種高分子表面活性劑的結(jié)構(gòu)式及其合成方法，并闡述這種高分子表面活性劑的性能特點(diǎn)。ROH：具有活

33、潑氫的脂肪醇C2H4O：環(huán)氧乙烷R-O-(C2H4O)n-H：脂肪醇聚氧乙烯醚ROHnC2H4O生成R-O-(C2H4O)n-H性能特點(diǎn)是 （1）在溶液中不是離子狀態(tài)，所以不容易受強(qiáng)電解質(zhì)、無機(jī)鹽類存在的影響，也不受酸堿的影響。（2）在溶液中的穩(wěn)定性較好，與其他表面活性劑相容，可復(fù)配使用。（3）在水中和有機(jī)溶劑中皆有較好的溶解性，常為液態(tài)或漿狀?？勺饔桶腿榛瘎?，工業(yè)上一般用作乳化劑。（14）在高度板結(jié)的土壤中，使用鈣鹽（如石膏）處理有時(shí)可以改變土壤的孔隙率和農(nóng)業(yè)產(chǎn)量，提出合理的機(jī)理來解釋這個(gè)結(jié)果。土壤板結(jié)是指土壤表層在降雨或灌水等外因作用下結(jié)構(gòu)破壞、土料分散，而干燥后受內(nèi)聚力作用的現(xiàn)象。土

34、壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤肥力的重要指標(biāo)，土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的破壞致使土壤保水、保肥能力及通透性降低，造成土壤板結(jié)。土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是帶負(fù)電的土壤粘粒及有機(jī)質(zhì)通過帶正電的多價(jià)陽離子聯(lián)接而成的。多價(jià)陽離子以鍵橋形式將土壤微粒連接成大顆粒形成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)。土壤中的陽離子以2價(jià)的鈣、鎂離子為主，向土壤中加入鈣鹽后，鈣鹽可以電離形成構(gòu)成土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的Ca2+，以鍵橋形式恢復(fù)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，從而消除土壤板結(jié)。同時(shí)，多余的Ca2+可以部分取代粘土晶格中的Al3+或Si4+，從而使粘土顆粒的負(fù)電性增加，顆粒之間的排斥力增大，顆粒變得松散，孔隙度增大。由于孔隙度增大，則可以增加土壤蓄積水分和氧氣的能力，更利于植物根部的有氧呼吸。而且

35、，由于Ca2+本身是植物生長所不可少的元素，用鈣鹽處理在一定程度上可以對植物進(jìn)行養(yǎng)分的補(bǔ)給，故可以（15）解釋為什么向一個(gè)肥皂泡體系中加入辛醇能使其迅速消泡，但是如果在泡沫形成前加入到溶液中并不能防止泡沫的形成。（a）辛醇有很強(qiáng)的降低表面張力的能力，極容易吸附在表面上，分子間相互作用不強(qiáng)，在表面上排列疏松，因此當(dāng)其加入到肥皂泡體系中能迅速消泡。（b）（16）一般水溶性高分子在常溫、低礦化度水中都有較好的增粘能力，但隨著溫度和水礦化度的增加。高分子增粘能力明顯下降，請說明其中的原因。目前已設(shè)計(jì)并合成出疏水締合高分子來解決高分子在較高礦化度下增粘能力差的問題，請你設(shè)計(jì)出一種高分子，來解決高分子在較

36、高溫度下增粘能力差的問題，并說明該高分子為什么具有這種特性。因?yàn)闇囟壬撸肿娱g力減小，不利于網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的形成，同時(shí)溫度升高，使高分子的溶劑化程度減小了，而克服原子內(nèi)旋轉(zhuǎn)阻力的能力卻增加了，這些都可使高分子更加蜷曲，意味著粘度的減?。粺o機(jī)鹽的加入能顯著降低溶液的粘度，因?yàn)樗芰軓?qiáng)的無機(jī)離子會奪取大分子鏈周圍的水化水，使大分子鏈蜷曲。（對于聚電解質(zhì)溶液，低分子電解質(zhì)不僅抑制大分子鏈上反離子的解離，使其有效電荷減小，而且會壓縮擴(kuò)散雙電層，破壞水化膜，從而導(dǎo)致大分子溶液的粘度顯著降低，且電粘效應(yīng)消除。）（17）結(jié)合自己的學(xué)習(xí)或工作經(jīng)歷，談一談界面化學(xué)在油田實(shí)踐中的具體應(yīng)用實(shí)例。答：自由發(fā)揮（18）

37、請解釋下圖中所示表面活性劑在溶液中的吸附等溫線。I區(qū): 符合亨利( Henry) 吸附法則, 吸附量與表面活性劑平衡濃度呈線性關(guān)系, 表面活性劑分子極性基取代Cl- 和OH- , 形成平躺的專性吸附( Ster n 層吸附) 。區(qū): 吸附等溫線的斜率增大, 表面活性劑分子對固體表面的覆蓋度增加。固體表面的吸附分子自單層排列向雙層排列過渡, 呈現(xiàn)雙層吸附與Stern層專性吸附共存的狀態(tài)。表面活性劑的這種聚結(jié)體稱為“半膠束”或“準(zhǔn)膠束”。開始形成半膠束的濃度成為“臨界半膠束濃度”或“臨界準(zhǔn)膠束濃度”。區(qū):吸附等溫線的斜率減小, 固體表面的最佳吸附位已被完全占據(jù), 形成雙層吸附。區(qū): 體系接近臨界膠

38、束濃度( CMC ) , 表面活性劑分子開始締合成膠束。體系中存在單個(gè)表面活性劑分子- 膠束- 吸附層分子間的動態(tài)平衡, 同時(shí)出現(xiàn)膠束同吸附層對單個(gè)活性劑分子的爭奪和膠束同吸附層之間的靜電核排斥作用。（19）測定了一種表面活性劑在石英-水界面上的吸附量和石英-水-環(huán)己烷的接觸角，如圖所示，請予以解釋。吸附量解釋：此吸附屬于Langmuir吸附（單分子層吸附理論）當(dāng)表面活性劑的溶液濃度較小時(shí)，分子式平鋪在表面上的，在濃度較大時(shí)，分子是傾斜于表面上的，當(dāng)濃度繼續(xù)增加時(shí)，表面活性劑分子在表面上可能形成飽和吸附層，這時(shí)分子彼此靠攏，形成單分子層，因此當(dāng)濃度較小時(shí)，吸附量隨濃度變化增加很快，當(dāng)濃度增加到

39、一定濃度時(shí)，吸附量逐漸減慢，到最后達(dá)到飽和趨于一個(gè)平衡。接觸角解釋：自圖中可以看到qsw隨表面活性劑濃度的變化是先升后降，這是因?yàn)殚_始吸附時(shí)，表面活性劑分子將親水基鏈躺在表面上而將碳?xì)滏湷?，結(jié)果表面形成一層憎水的碳?xì)滏溎?，故qsw 上升。qsw最大值的位置約相應(yīng)于極限吸附量的一半處，即約在第一個(gè)單分子層飽和吸附時(shí)的濃度。濃度繼續(xù)增加，分子取向相反的第二層開始形成，這時(shí)分子以親水基朝外，因此，膜的親水性又增強(qiáng)了，故qsw下降了。（第九講：七、固-液界面吸附層的結(jié)構(gòu)）（20）Zisman等曾做過大量系統(tǒng)的有關(guān)低能表面潤濕的工作。在光滑、干凈、無增塑劑的有機(jī)高聚物表面，他們測定了各種不同液體在同一

40、高聚物表面上的接觸角，如果用cosq 對液體的表面張力作圖，對于同系列的液體可得一直線，如左圖所示。而用不同類型的表面活性劑的水溶液對聚四氟乙烯的潤濕性進(jìn)行研究則得到右圖中的結(jié)果，請解釋產(chǎn)生這種差異的原因。（圖中 g LV代表表面張力，左圖：正構(gòu)烷烴液體在聚四氟乙烯上的潤濕性；右圖：不同表活劑溶液在聚四氟乙烯上的潤濕性，其中的1，2，3和4分別代表琥珀酸二丁酯磺酸鈉、琥珀酸二辛酯磺酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉和十二烷基硫酸鈉水溶液對聚四氟乙烯的潤濕曲線）。 左圖：說明光滑、干凈、無增塑劑的有機(jī)高聚物表面表面接近理想表面。測定各種不同液體在同一高聚物表面上的接觸角，如果用cosq對液體的表面張力作圖，對于同系列的液體可得一直線，這是由于gc 是反映低能固體表面潤濕性能的一個(gè)極重要的經(jīng)驗(yàn)常數(shù)，它只與該固體表面有關(guān)而與液體的性質(zhì)無關(guān)。右圖：對于極性有機(jī)物單分子層的gc 的研究，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)高分子固體或單分子層的gc 主要決定于它