表面與界面總結

1、.1 為什么自然界中液滴、 氣泡總是圓形的 ? 為什么氣泡比液滴更容易破裂 ? 同樣體積的水， 以球形的表面積為最小， 亦即在同樣條件下， 球形水滴其表面吉布斯自由能相對為最小。 氣泡同理。 半徑極小的氣泡內的飽和蒸氣壓遠小于外壓， 因此在外壓的擠壓下， 小氣泡更容易破裂。2 天空為什么會下雨 ? 人工降雨依據(jù)什么原理?向高空拋撒粉劑為什么能人工降雨 ?天上的雨來自空中的云， 空中的云其實就是水的凝結物， 它來自地面的水汽蒸發(fā)。 當云中的水滴達到一定程度， 也就是不能被上升的氣流頂托住的時候， 水滴 (也可能是冰滴、 雪花 ) 就會落到地面上， 即是我們所見的雨 (雹、 雪)。 一般來說， 云

2、中的水汽膠性狀態(tài)比較穩(wěn)定， 不易產生降水， 而人工增雨就是要破壞這種膠性穩(wěn)定狀態(tài)。 通常的人工降雨就是通過一定的手段在云霧厚度比較大的中低云系中播散催化劑 (碘化銀 ) 從而達到降雨目的。 一是增加云中的凝結核數(shù)量， 有利水汽粒子的碰并增大， 二是改變云中的溫度， 有利擾動并產生對流。 而云中的擾動及對流的產生， 將更加有利于水汽的碰并增大， 當空氣中的上升氣流承受不住水汽粒子的飄浮時，便產生了降雨。天上的雨來自空中的云 , 空中的云其實就是水的氣溶膠 , 它來自地面的水汽蒸發(fā)。 當水蒸氣壓大于水的飽和蒸汽壓， 云中水滴增大， 達到一定程度 , 也就是不能被上升的氣流頂托住的時候 , 水滴 (

3、冰滴、 雪花 ) 就會落到地面上 , 即是我們所見的雨、 雹、 雪 。 2? 只有過飽和水蒸氣的云才能實施人工增雨。 霧狀小水滴的半徑很小， 根據(jù)開爾文公 式， 由于小水滴的飽和蒸氣壓 pr* 大于水的飽和蒸汽壓， 水滴難以長大， 可以添加碘化銀 、 干冰， 增大粒徑 (干冰還降低溫度 ) ， 降低 pr* ， 使水滴凝結。 3? 實施人工隆雨時就是向空中撒入凝結核心， 使最初的小水滴的曲率半徑加大， 這時 小水滴的飽和蒸氣壓小于高空中的蒸氣壓， 從而形成降雨。3 水在玻璃上能鋪展，水銀在玻璃上卻形成液滴，為什么 ?由 Young 方程sg- sl=lgcos， 由 sg、 sl 和 lg 決

4、定，對于指定的固體，液體表面張力越小，其在該固體上的 也越小。因為水與玻璃的親和作用比水銀與玻璃的親和作用大，所以水更易在玻璃上展開，而水銀卻形成液滴。4 為什么在參觀面粉廠時,不能穿帶鐵釘鞋 ?面粉廠里，細小的面粉懸浮在空中，形成巨大的比表面，有大的表面能，一個小小的火星會加速面粉表面的氧化反應， 反應中放出的熱量又會加速其他顆粒表面的氧化反應，引起爆炸，穿鐵與地面會摩擦產生火花 ,面粉是可燃物 ,而且是粉末狀的 ,也就是說和氧氣接觸面變大 ,更容易爆炸。5 土壤為什么能將水份保存起來?土壤是由無機物和有機物組成的。 因為土壤分布在地球表面， 所以其中也含有水分和空氣。 這些物質的含量和性質

5、， 極大地左右著土壤的物理、 化學特性。 1 粘土主要由非常小的粘粒組成。 這些顆粒互相靠得很近， 它們之間的空隙非常小， 不含有很多空氣。 如果你拿起一些干粘土， 就會感到它是粉末狀的。 濕粘土很粘， 而且干得很慢， 水不能很快從中流出。粘土能保持水分。 2 砂土的砂粒含量高， 它們之間就會有許多大空隙。 這些空隙里大多有空氣。 有時這些空隙里有水。 但是水很快通過這些空隙流失。 水流過后， 砂土很快又變.干。 當砂礫、 粉粒和粘粒在土壤中比例相等時，該土壤稱作壤土。3 壤土含有合適比例的空氣、水和由動植碎片組成的腐殖質。 是最佳土壤類型。4 土壤陽離子交換量隨著土壤在風化過程中形成，一些礦

6、物和有機質被分解成極細小的顆粒。化學變化使得這些顆粒進一步縮小，肉眼便看不見。 這些最細小的顆粒叫做“膠體” 。 每一膠體帶凈負電荷。 電荷是在其形成過程中產生的。 它能夠吸引保持帶正電的顆粒 ， 就像磁鐵不同的兩極相互吸引一樣。 陽離子是帶正電荷的養(yǎng)分離子， 如鈣 (Ca)、 鎂(Mg)、 鉀 (K)、 鈉(Na)、 氫 (H)和銨 (NH4)。粘粒是土壤帶負電荷的組份。 這些帶負電的顆粒 (粘粒 ) 吸引、 保持并釋放帶正電的養(yǎng)分顆粒 (陽離子 ) 。 有機質顆粒也帶有負電荷， 吸引帶正電荷的陽離子。 砂粒不起作用。 5 而陽離子交換量 (CEC)是指土壤保持和交換陽離子的能力， 也有人將

7、它稱之為土壤的保肥能力。6 木制家具和油畫為什么會自動裂損?木制家具的漆， 以及油畫顏料， 涂刷會比較厚， 時間久了水分流失顏料熱脹冷縮后會干裂。7 鴨子為什么會浮在水中?1 鴨子腹部扁平， 象只平底船浮在水面。 這種形態(tài)特征適于浮在水面。 2 鴨子的尾部有一個尾脂腺， 能不斷分泌出脂肪。 鴨子有個經常扭回頭， 把頭貼在尾部， 然后在羽毛上擦來擦去的動 作， 就是用頭把這些脂肪涂在羽毛上。 3 脂肪把水和羽毛隔開了， 所以鴨子的羽毛不會被水浸濕。 4 另它的腳有腳蹼，有助于它浮在水上。8.夏天牛奶為什么容易變質?a 夏季氣溫高，牛奶在生產加工，運輸和保藏過程中，稍有疏忽，就很容易被細菌污染。細

8、菌侵入牛奶手， 不數(shù)據(jù)生長繁殖。 如不及時消毒， 細菌就殖增多， 進而分解乳糖。 產生乳酸， 使牛奶酸度上升。 酸度達一定程度以后，捉奶中的蛋白質開始凝固， 并有明顯醉味， 便不可食用了。 這時牛奶煮開后有絮狀物， 飲后對方體無益有害。9.洗衣粉為什么有去污作用?1 洗衣粉主要有效成分是表面活性劑。 洗滌機制包括潤濕作用和洗滌過程。 如果沒有潤濕作用， 想把物體洗凈是不可能的。 潤濕作用涉及有關表面的性質。2 通常吸附在衣物和皮膚上的污物如塵埃、 煤煙、 油漬、 汗分泌物等， 大都是疏水物質。 3 絲、 毛、 棉、 麻等動植物及人造纖維， 雖然有的本身親水 (含多個羥基 )， 但大都有一層油膜

9、， 故表面也多是疏水 的。 若要使被吸附的污垢與衣物表面分離， 就要求洗滌劑分子一方面能“擠入”織物和污垢之間，在其界面形成一親水的吸附層，使界面張力降低， 因而削弱其粘附力。4 另一方面， 洗滌劑分子又會滲進原來粘在一起的污垢的間隙和裂縫中把他們分散成更小的顆粒。這一作用就是潤濕。 液體對固體表面的潤濕能力可用接觸角 來表示。 5 所謂接觸角就是指液滴在固體表面形成的角度。當 =0o時為完全潤濕， =90o 為潤濕， 90180o 不潤濕， 180o完全不潤濕。 6表面活性劑包括親水基和親油基， 其中親油機與污漬結合，然后通過物理運動 (如手搓，洗衣機搓洗 ) 使污漬和織物分離。 機械作用。

10、 通常與起泡沫有關，借助揉搓及泡沫的活動， 使污垢從纖維上脫落 ; 乳化作用。 使污垢分散， 不再回附于纖維 ; 增溶作用。 污垢可能進入洗滌分子的膠束， 最終脫離被洗物。 7 洗滌劑的去污作用就是由于表面活性劑降低界面張力而產生的潤濕、 滲透、起泡、乳化、 增溶等多種作用的綜合結果。.9 明礬為什么能凈水明礬凈水是過去民間經常采用的方法，它的原理是明礬在水中可以電離出兩種金屬離子 : KAl(SO4)2= K+ + Al 3+ +2SO42而-; Al3+很容易水解，生成膠狀的氫氧化鋁 Al(OH)3: Al3+ + 3H2O = Al(OH)3(膠體 ) + 3H+ (可逆 ) 氫氧化鋁膠

11、體的吸附能力很強，可以吸附水里懸浮的雜質，并形成沉淀， 使水澄清。 所以， 明礬是一種較好的凈水劑。10 活性碳為什么可以做防毒面具? 冰箱除臭劑 ?活性炭是一種非常優(yōu)良的吸附劑，活性炭具有一種強烈的“物理吸附”和“化學吸附”的作用， 可將某些有機化合物吸附而達到去除效果，利用這個原理，我們就能很快而有效地去除水族箱水質中的有害物質、臭味以及色素等等， 使水質獲得直接而迅速的改善。11.肥皂為什么能去污 ?a 因為普通的肥皂，它的主要成分是高級脂肪酸的鈉鹽和鉀鹽。這些鹽的分子， 一部分能溶于水，叫“親水基” ; 另一部分卻不溶于水，而溶于油， 叫“親油基”。 當肥皂分子與油污分子相遇的時候，肥

12、皂的親水基溶于水，而親油基則溶于油中。 肥皂分子因為既有親水又有親油的兩重性，所以就能使原來互不相溶的油和水聯(lián)系起來。b 油污等物被肥皂分子和水分子包圍后，它們與衣服纖維間的附著力減小，一經搓洗， 肥皂液就滲入不等量的空氣，生成了大量泡沫。 泡沫表面好象有一層緊張的薄膜，它既擴增了肥皂液的表面積，又使肥皂液更具有收縮力，通常把這種液面的收縮力叫做表面張力。在表面張力的作用下， 衣服所沾有的油污灰塵等微粒， 就容易脫離衣物， 隨水而去， 這就是肥皂能去污的秘密。12.什么是表面活性劑 ? 選擇性的加入一些表面活性劑， 為什么起到凈化水質的作用 ?表面活性劑 (surfactant)， 是指具有固

13、定的親水親油基團， 在溶液的表面能定向排列， 并能使表面張力顯著下降的物質。 表面活性劑通過在氣液兩相界面吸附降低水的表面張力， 也可以通過吸附在液體界面間來降低油水界面張力。許多表面活性劑也能在本體溶液中聚集成為聚集體。13.為什么利用礦物浮選可得到高品位的礦?自然界中除煤、 石墨、 硫磺、 滑石和輝鉬礦等礦物顆粒表面疏水、 具有天然的可浮性外，大多數(shù)礦物均是親水的， 加一種藥劑能改變礦物顆粒的親水性而產生疏水性使之可浮， 這種藥劑通常稱之為表面活性劑。 表面活性劑通常是極性表面活性劑和非極性表面活性劑。 極性表面活性劑由能與礦物顆粒表面發(fā)生作用的極性基團和起疏水作用的非極性基團兩部分組成。

14、 當這類表面活性劑吸附于礦粒表面時， 其分子或離子呈定向排列， 極性基團朝向礦物顆粒表面， 非極性基團朝外形成疏水膜， 從而使礦位具有可浮性。14.江河出口處為什么形成三角洲?是河流入海時所夾帶的泥沙沉積而成的。在河流注入大海時流速降低，加上潮水阻滯，另外海水中有大量氯化鈉電離出的離子， 河水攜帶的泥沙就沉淀下來。 越積越多， 露出水 面， 河流繞過沙堆從兩邊流。 沙堆的迎水面直接受到河流的沖擊， 不斷受到流水 的侵蝕，往往形成尖端狀， 而北方水面卻比較寬大， 使沙堆成為一個三角形， 人們就給它們 命名為 "三角洲 "。15.雷雨是如何產生的夏季，陽光直射使地面水蒸汽蒸發(fā)較

15、多。貼近地面的空氣受熱升溫，能夠容.納更多的水汽， 導致空氣密度減小， 重量變輕而上浮。 隨著高度的上升， 溫度逐漸下降， 當空氣無法容納更多的水汽時， 一部分水汽開始凝結成小水滴。此時， 小水滴被上升的熱氣流托住， 不斷向上推進， 好似“滾雪球” 一樣， 越積越多， 越堆越大， 形成積雨云。 當積雨云內無數(shù)個小水滴不斷碰撞合并成較大的小水滴開始下降時， 地面升騰的熱空氣仍義無返顧地向上沖， 兩者猛烈地碰撞帶電。 用不了多久， 積雨云的頂部就積累了大量的正電荷， 底部則聚集了大量負電荷， 而地面由于受積雨云底部負電荷的感應而帶上正電。 此時，云中的小水滴還在不停地合并增大， 當上升的熱氣流實在

16、無力托住它們時， 就形成雨滴從云中直落下來。 下層的熱氣流被雨淋過后， 突然變冷， 向地面猛撲下來， 大有“山雨欲來風滿樓”的態(tài)勢。 空中的電荷開始放電了， 并伴隨著隆隆的雷聲。16.膠體具有動力性質、 光學性質、 電學性質等。 上述三種性質中的那一種性質有助于了解膠體體系的穩(wěn)定性 ? 說說你所知道的測定膠體電學性質的一些實驗方法， 并舉例說明。動力性質 ; 電泳 : 在外加電場作用下，帶電表面 (膠體粒子 )相對靜止不動的液相做相對運動。 (舉例 : 醫(yī)學中利用血清的“紙上電泳”可以協(xié)助診斷患者是否有肝硬變 ) 電滲 : 在外加電場作用下，液相相對于靜止不動的帶電表面(毛細管或多孔塞 )運動

17、。 (舉例 :一些難于過濾的漿液的脫水可用電滲析法) 沉降電勢 : 在外力作用下，帶電表面相對于靜止不動的液相運動而誘導產生電場。流動電勢 :在外力作用下，液相相對于靜止不動的帶電表面運動而誘導產生電場。17.怎樣除煙去塵 ? 靜電感應吸塵18.在月球上看天空，能否看到晴朗、蘭色的天空 ? 美麗的朝霞和落日的余輝?不能看到， 因為地球上能看到這些現(xiàn)象主要是地球表面有一層大氣層， 是通過大氣層中粒子的散射、 反射等作用后形成的， 月球上沒有大氣， 所以也就沒有這些現(xiàn)象19 如何解釋晴朗的天空呈蘭色? 旭日和夕陽呈紅色 ?a 根據(jù)瑞利散射定律， 太陽光譜中的波長較短的紫、 藍、 青等顏色的光最容易

18、散射出來，而波長較長的紅、 橙、 黃等顏色的光透射能力很強。 b 因此， 我們看到晴朗的天空總是呈蔚藍色， 霞是由于日出和日落前后， 陽光通過厚厚的大氣層， 被大量的空氣分子散射的結果。 c 當空中的塵埃、 水汽等雜質愈多時，其色彩愈顯著。 如果有云層， 云塊也會染上橙紅艷麗的顏色。20. 毛細凝結現(xiàn)象為什么會產生 ?根據(jù) Kelvin 公式RTln(pr/po) =2V /r, 曲率半徑極小的凹液面蒸氣壓降低, 低于正常飽和蒸氣壓 , 即可以在孔性固體毛細孔中的凹液面上凝結。 因毛細管曲率半徑極小 , 所以會產生毛細凝結現(xiàn)象。21. 防雨布為什么防水纖維織物用防濕劑處理， 增加水布之間的接觸

19、角， 使水不能透過布， 空氣可以透過·.1 表面性質與什么有關？服用同樣質量同樣成份的藥丸和藥粉，哪一種的藥效快？為什么？提示答案：（藥粉的比表面大，藥效快。）2 試計算在20 時將1cm3 水分散成半徑為1× 10-5cm 的小水滴所需要的功。提示答案： (2.16J)3 將一個系有細線圈的金屬環(huán)， 在肥皂液中浸一下然后取出， 這時金屬環(huán)被一層液膜所覆蓋，而細線圈也保持著最初不規(guī)則的形狀（見圖），現(xiàn)若將線圈內的液膜刺破，問線圈將變成什么形狀？為什么？提示答案：（變成一圓圈，因為表面張力的作用。）4 有人從 "表面擴展過程是一熵增過程 "出發(fā)，得到 &q

20、uot;表面擴展是一自發(fā)過程 " 這一結論。試指出此結論的錯誤所在。提示答案：（體系熵增加并不等于總熵增加。）5 設純水的表面張力與溫度的關系符合下面的關系式假定表面積改變不會引起總體積變化。試求(1)在 283K 及 壓力下可逆地使水的表面積增加 1cm2 時，必須對體系做功多少？(2)計算該過程中體系的U、H、S、F、G 及所吸收的熱。(3)除去外力，使體系不可逆地自動收縮到原來的表面積；并設不做收縮功。試計算該過程的U、H、S、F、G 及熱。答案： (1) W -7.424×10-6J(2)UH 7.564× 10-6J、FG 7.424× 10-

21、6J、S 4.95×10-10J·K-1、Q1.4×10-7J(3) U H -7.564× 10-6J、 F G -7.424× 10-6J、 S -4.95× 10-10J·K-1、Q U 6 如圖所示兩根毛細管中分別裝有兩種不同的液體，若在毛細管右端加熱， 問液體將如何移動。提示答案： (上管向左，下管向右 ).7 在下列體系中將活塞兩邊連通時將出現(xiàn)什么情況？為什么？若連通大氣又如何？提示答案：（小泡變小，大泡變大，若連通大氣，則兩氣泡均變小，直至曲率半徑變成無限大。）8.· 在一管徑不均勻的毛細管中有一些可

22、潤濕管壁的液體存在（見圖）。問平衡時，液體所在位置？ 提示·答案：（在大管與小管的交界處和小管之間。）9 某學生用硅膠作吸附劑，苯作吸附質測定硅膠的比表面，實驗中發(fā)現(xiàn)當苯的蒸氣壓超過某一數(shù)值時，硅膠的吸附量突然增大，問這是什么原因造成的？A發(fā)生化學吸附B毛細凝聚C未達平衡吸附D硅膠吸水提示答案：（ B）10 假定一固體溶于某溶劑形成理想溶液。(1)導出固體溶解度與顆粒大小的關系；(2)解釋為什么會有過飽和現(xiàn)象發(fā)生，為什么在過飽和溶液中投入晶種會大批析出晶體；(3)25 時，已知大顆粒 CaSO4 在水中的溶解度為 15.33×10-3mol ·dm-3， r 3

23、× 10-7m 的 CaSO4 細晶 溶解 度為 18.2 × 10-3mol · dm-3 ， CaSO4 2.96Kg·dm-3 試求 CaSO4 的界面張力 。 提示答案： (S-l 1.39N·m-1)11 有人建議由測定同一液體在兩個管徑不同的毛細管中的上升高度來求出液體.的表面張力。請導出計算公式，并說明此法的優(yōu)點。提示答案：12 在一定溫度下，用半徑為0.1009cm 的毛細管以毛細上升法測定一液體的表面張力，測得平衡時上升高度為1.4343cm 已知此液體的密度與氣相密度差為0.9972g·cm-3，求液體的表面張力。

24、提示答案： (0.0707N·m-1)13 假設稀油酸鈉水溶液的表面張力 與濃度呈線性關系：0 ba，其中 b 為常數(shù)， 0 為純水的表面張力： 298K 時 00.072N·m-1，測得該溶液表面吸附油酸鈉的吸附量 24.33× 10-6mol·m-2，試計算該溶液的表面張力。 提示答案： (0.061N· m-1)14 十二烷基苯磺酸鈉的細流落入比液流更細的圓形孔中，液流外層被刮下，收集此液進行分析，得知其濃度為7.5×10-6mol·dm-3，表層厚度為 5×10-4cm。已知原液濃度為-6mol·

25、dm-3，自表面張力測定得知其5.5 ×10。請用這些數(shù)據(jù)驗證Gibbs 吸附公式。實驗溫度為 25。解15 兩塊平板玻璃在干燥時，疊放在一起很容易分開。若在其間放些水，再疊放在一起，使之分開卻很費勁， 這是什么原因。 若其間不是放水而是放非極性有機液體。則結果又將如何？為什么？提示答案：（水潤濕玻璃，兩玻璃間形成凹面，有機液體不潤濕玻璃；兩玻璃與液體形成凸面。）16 已知 293K 時水辛醇的界面張力為0.009N· m-1 ，水 汞的界面張力為0.375N·m-1，汞-辛醇的界面張力為0.348N·m-1，請判定辛醇是否能在水一汞界面上鋪展開。提示答案： (可以鋪開 )17 不溶膜的表面濃度與吉布斯表面過剩是否相同？如何計算成膜分子平均占有面積？ 提示答案：18 在一干凈的水面上放一小浮片，若用一燒熱的鐵片插入浮片一邊的水中。浮片將向什么方向移動？當浮片停止移動時， 用沾有油的玻璃棒在其任何一側的水.面碰一下，浮片又將如何運動？為什么？提示答案：（溫度升高 下降，浮片將向鐵片的另一方向移動，用油玻棒碰一下， 下降，則浮片向相反方向移動。）19 某棕櫚酸 (Mr 256)的苯溶液， 1dm3 溶液含酸4.