膠體與界面化學(xué)教材

1、2016.3.3-6.24主要介紹內(nèi)容主要介紹內(nèi)容第一章第一章 緒論緒論第二章第二章 膠體分散體系的制備和性質(zhì)膠體分散體系的制備和性質(zhì)第三章第三章 界面現(xiàn)象和吸附界面現(xiàn)象和吸附第四章第四章 表面活性劑表面活性劑第五章第五章 乳狀液乳狀液第六章第六章 凝膠凝膠第七章第七章 常用吸附劑的結(jié)構(gòu)、性能和改進(jìn)常用吸附劑的結(jié)構(gòu)、性能和改進(jìn)第一章第一章 緒論緒論1-1 1-1 課程簡介課程簡介1-2 1-2 學(xué)科發(fā)展史學(xué)科發(fā)展史 一、發(fā)展歷史簡介一、發(fā)展歷史簡介 二、發(fā)展動(dòng)力二、發(fā)展動(dòng)力 三、特點(diǎn)三、特點(diǎn) 四、近代膠體與界面化學(xué)的研究特點(diǎn)四、近代膠體與界面化學(xué)的研究特點(diǎn) 界面化學(xué)界面化學(xué)也是也是一門古老而又

2、年輕的科學(xué)一門古老而又年輕的科學(xué)2-1 2-1 概述概述2-2 2-2 膠體系統(tǒng)的制備和凈化膠體系統(tǒng)的制備和凈化2-3 2-3 溶膠的動(dòng)力性質(zhì)溶膠的動(dòng)力性質(zhì)2-4 2-4 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì)2-5 2-5 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)2-6 2-6 膠體的穩(wěn)定性膠體的穩(wěn)定性2-7 2-7 膠體分散體系的流變性質(zhì)膠體分散體系的流變性質(zhì)2-1 2-1 概述概述22iiiiiiiin An dAf dnnsd 測(cè)定膠粒總數(shù)后，自吸附實(shí)驗(yàn)求得膠粒的平均表面測(cè)定膠?？倲?shù)后，自吸附實(shí)驗(yàn)求得膠粒的平均表面積積 ，再由表面積折算膠粒直徑。，再由表面積折算膠粒直徑。 A2sAd ) （122siid(

3、f d )表面積平均直徑 vd 33iiiiiiiin vn dV =f dn6n63v V =(d )6133vii d =(f d )體積平均直徑例圖：例圖：析出物質(zhì)濃度析出物質(zhì)濃度溶解度溶解度S相對(duì)過飽和度相對(duì)過飽和度RTD=6L簡單滲析 將需要凈化的溶膠放在羊皮紙或動(dòng)物膀胱等半透膜制成的容器內(nèi)，膜外放純?nèi)軇?利用濃差因素，多余的電解質(zhì)離子不斷向膜外滲透，經(jīng)常更換溶劑，就可以凈化半透膜容器內(nèi)的溶膠。 如將裝有溶膠的半透膜容器不斷旋轉(zhuǎn)，可以加快滲析速度。小結(jié)：溶膠的凈化小結(jié)：溶膠的凈化將膠體中的電解質(zhì)及雜質(zhì)除去將膠體中的電解質(zhì)及雜質(zhì)除去 與粗粒分開與粗粒分開 1. 1. 沉淀沉淀 膠體不

4、沉膠體不沉 2. 2. 過濾過濾 膠體通過膠體通過與分子離子分開與分子離子分開 1. 1. 超離心機(jī)超離心機(jī) 膠體沉淀膠體沉淀 2. 2. 超過濾超過濾 膠體不通過膠體不通過 3. 3. 滲析作用滲析作用 4. 4. 層析層析.超過濾裝置電超過濾 有時(shí)為了加快過濾速度，在半透膜兩邊安放電極，施以一定電壓，使電滲析和超過濾合并使用，這樣可以降低超過濾壓力。 負(fù)值負(fù)值0RTD=6rN0RTD=6N3430M=（）N當(dāng)膠團(tuán)形狀為長橢球體時(shí)，流體力學(xué)半徑當(dāng)膠團(tuán)形狀為長橢球體時(shí)，流體力學(xué)半徑與橢球體長短軸存在如下關(guān)系與橢球體長短軸存在如下關(guān)系:32kT1203RTtxNr0RTD=6N122xDt120

5、3RTtxNr122xDt 0RTD=6N 吊桿液面懸浮液稱盤容器砝碼h t1 t 2t 3(開始間隔開始間隔1015S ,以后每以后每隔隔2030S,最后每隔最后每隔5min)P1 P2 P32=kr202()9rg量出量出h h，測(cè)量懸浮液溫度，測(cè)量懸浮液溫度可知可知21r=r -r0時(shí)該區(qū)間的質(zhì)量分?jǐn)?shù)該區(qū)間的質(zhì)量分?jǐn)?shù)222120212( )limrppt d pF rrrrdt （推導(dǎo)過程復(fù)旦物化實(shí)驗(yàn)）（推導(dǎo)過程復(fù)旦物化實(shí)驗(yàn)） d pd td pd t-t22dpd t22dpd t-t 22d pdt iihtiir 求（用用202()9rg）222120212( )limrppt d

6、 pF rrrrdt 分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù) F（r） r 2.4 溶膠的光學(xué)性質(zhì)溶膠的光學(xué)性質(zhì)一、Tyndall效應(yīng)效應(yīng)二、光散射現(xiàn)象光散射現(xiàn)象三、經(jīng)典光散射理論經(jīng)典光散射理論 Rayleigh散射定律 乳光計(jì)原理 濁度 其他光散射理論 溶膠的顏色四、超顯微鏡與粒子大小的近似測(cè)定四、超顯微鏡與粒子大小的近似測(cè)定 超顯微鏡的特點(diǎn) 超顯微鏡的類型322221202212424()2NnnIInn322221202212424()2NnnIInn1122ININ323121rrII322221202241224()2NVnnIInnl10ltI /IetI0Il/e/IIt1044米氏于米氏于1908年提出的，

7、年提出的，有關(guān)有關(guān)在介質(zhì)之中的顏料在介質(zhì)之中的顏料粒子粒子對(duì)光散射的理論。對(duì)光散射的理論。 （1）溶膠對(duì)光的選擇吸收）溶膠對(duì)光的選擇吸收 主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)主要取決于化學(xué)結(jié)構(gòu) 當(dāng)入射光頻率與分子的當(dāng)入射光頻率與分子的固有頻率固有頻率相同時(shí)，（即相同時(shí)，（即光光子的能量子的能量與與使分子使分子從從基態(tài)基態(tài)躍遷到躍遷到較高能態(tài)所需的能量較高能態(tài)所需的能量相相同時(shí)）則同時(shí)）則一部分光一部分光將被吸收。而能量較高和較低的將被吸收。而能量較高和較低的光子不被光子不被吸收吸收。 例：例：AgCl 不吸收可見光不吸收可見光白色白色 AgBr、AgI 只吸收藍(lán)光只吸收藍(lán)光呈黃色和深黃色（補(bǔ)色）呈黃色和深黃色（

8、補(bǔ)色）一般：一般： 粒子較小時(shí)，吸收占優(yōu)勢(shì)，粒子較小時(shí)，吸收占優(yōu)勢(shì)，長波長長波長光光不易不易被吸被吸 收，溶膠顯紅色。收，溶膠顯紅色。 相反：粒子較大時(shí)，散射增強(qiáng)，溶膠顯藍(lán)色。相反：粒子較大時(shí)，散射增強(qiáng)，溶膠顯藍(lán)色。另外：另外： 溶膠的顏色還與分散相、分散介質(zhì)的性質(zhì)、光的溶膠的顏色還與分散相、分散介質(zhì)的性質(zhì)、光的 強(qiáng)弱等有關(guān)；強(qiáng)弱等有關(guān)； 314m =r3 34m=rn3133mr=()4n 2.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)一、 電動(dòng)現(xiàn)象（2）電滲（3）流動(dòng)電勢(shì)（4）沉降電勢(shì)(1) 電泳Tiselius電泳儀 界面移動(dòng)電泳儀顯微電泳儀區(qū)帶電泳 2.5 溶膠的電學(xué)性質(zhì)溶膠的電學(xué)性質(zhì)二、固體表

9、面帶電的原因1、Helmholz平板型模型2、Gouy和Chapman擴(kuò)散雙電層模型3、Stern雙電層模型：帶電粒子的大小、形狀；粒帶電粒子的大小、形狀；粒子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，子表面電荷的數(shù)目；介質(zhì)中電解質(zhì)的種類、離子強(qiáng)度，pHpH值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。值和粘度；電泳的溫度和外加電壓等。生物化學(xué)上分離各種氨基酸和蛋白質(zhì)生物化學(xué)上分離各種氨基酸和蛋白質(zhì)紙上電泳紙上電泳醫(yī)學(xué)中應(yīng)用（適合于混合物分離及組分醫(yī)學(xué)中應(yīng)用（適合于混合物分離及組分含量的測(cè)定）含量的測(cè)定）顯微電泳：顯微鏡下直接觀察粒子的電泳速度顯微電泳：顯微鏡下直接觀察粒子的電泳速度工業(yè)上工業(yè)上“靜電

10、除塵靜電除塵” 煙霧氣溶膠的電泳現(xiàn)象煙霧氣溶膠的電泳現(xiàn)象陶瓷工業(yè)上：利用電泳使粘土與雜質(zhì)分離陶瓷工業(yè)上：利用電泳使粘土與雜質(zhì)分離電泳電鍍。電泳電鍍。提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。提賽留斯電泳儀的縱、橫剖面圖如圖所示。 應(yīng)用應(yīng)用：電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海電滲方法有許多實(shí)際應(yīng)用，如溶膠凈化、海水淡化、泥炭和染料的干燥等。水淡化、泥炭和染料的干燥等。 難過濾漿液（粘土漿、紙漿等）脫水；難過濾漿液（粘土漿、紙漿等）脫水； 磚廠切磚時(shí)：用金屬絲切磚坯，為防止粘土磚廠切磚時(shí)：用金屬絲切磚坯，為防止粘土附于金屬絲上，可將切磚用的金屬絲連于附于金屬絲上，可將切磚用的金屬絲連于負(fù)極負(fù)極，磚

11、，磚坯連于坯連于正極正極，因電滲可使一層水膜附于金屬絲表面，因電滲可使一層水膜附于金屬絲表面，起潤滑劑作用。起潤滑劑作用。2、電滲、電滲 若在多孔膜（或毛細(xì)管）的兩端施加一定電若在多孔膜（或毛細(xì)管）的兩端施加一定電壓，壓，液體液體將通過多孔膜而定向移動(dòng)叫將通過多孔膜而定向移動(dòng)叫電滲電滲。 在在U U型管型管1,21,2中盛電解質(zhì)中盛電解質(zhì)溶液，將電極溶液，將電極5,65,6接通直流接通直流電后，可從有刻度的毛細(xì)電后，可從有刻度的毛細(xì)管管4 4中，準(zhǔn)確地讀出液面的中，準(zhǔn)確地讀出液面的變化。變化。 圖中，圖中，3 3為多孔膜。為多孔膜。 如果多孔膜吸附陰離子，如果多孔膜吸附陰離子，則介質(zhì)帶正電，通

12、電時(shí)向陰則介質(zhì)帶正電，通電時(shí)向陰極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附極移動(dòng)；反之，多孔膜吸附陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽陽離子，帶負(fù)電的介質(zhì)向陽極移動(dòng)。極移動(dòng)。 在外力的作用下，迫使液體通過多孔膜（或毛細(xì)管）在外力的作用下，迫使液體通過多孔膜（或毛細(xì)管）定向流動(dòng)，多孔隔膜兩端所產(chǎn)生的電勢(shì)差叫流動(dòng)電位定向流動(dòng)，多孔隔膜兩端所產(chǎn)生的電勢(shì)差叫流動(dòng)電位電滲逆過程。電滲逆過程。 因?yàn)楣鼙跁?huì)吸附某種離子，使固體表面帶電，電荷從固體到液體有個(gè)分布梯度。 在用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，防止流動(dòng)電勢(shì)可能引發(fā)的事故。 當(dāng)外力迫使擴(kuò)散層移動(dòng)時(shí)，流動(dòng)層與固體表面之間會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差，當(dāng)流速

13、很快時(shí)，有時(shí)會(huì)產(chǎn)生電火花。 在重力場(chǎng)的作用下，帶電的分散相粒子，在分散介質(zhì)中迅速沉降時(shí)，使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢(shì)差，這就是沉降電勢(shì)（電泳的逆過程）（電泳的逆過程）。 貯油罐中的油內(nèi)常會(huì)有水滴，水滴的沉降會(huì)形成很高的電勢(shì)差，有時(shí)會(huì)引發(fā)事故。通常在油中加入有機(jī)電解質(zhì)，增加介質(zhì)電導(dǎo)，降低沉降電勢(shì)。 4 4、沉降電勢(shì)、沉降電勢(shì)四種電動(dòng)現(xiàn)象之間的關(guān)系D大相帶正電，大相帶正電，D小相帶負(fù)電小相帶負(fù)電 1、 Helmholz平板型模型（雙電層電容器模型）平板型模型（雙電層電容器模型） 02、Gouy和Chapman擴(kuò)散雙電層模型 3、Stern雙電層模型 注：一些復(fù)雜的大分子物質(zhì)，若形成復(fù)

14、雜混合物，注：一些復(fù)雜的大分子物質(zhì)，若形成復(fù)雜混合物，難于用膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式表示。難于用膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式表示。6= DE 球形膠粒4= D E 棒 形 膠 粒VEV4DI （ml/s）電滲一定時(shí)間流過毛細(xì)管的液體體積）電滲一定時(shí)間流過毛細(xì)管的液體體積（單位時(shí)間流量）。（單位時(shí)間流量）。I：通過兩電極間電流。：通過兩電極間電流。 1941年德查金年德查金Darjaguin、朗道、朗道Landaw;1948年年維韋維韋Verwey、奧弗比克、奧弗比克Overbeek分別提出了帶電膠體分別提出了帶電膠體粒子穩(wěn)定理論，簡稱粒子穩(wěn)定理論，簡稱DLVO理論。理論。DLVO理論認(rèn)為：理論認(rèn)為： 溶膠在一定條件下是穩(wěn)定存

15、在，還是聚沉取決于溶膠在一定條件下是穩(wěn)定存在，還是聚沉取決于粒子間相互吸引力和靜電斥力。若斥力大于吸引力，粒子間相互吸引力和靜電斥力。若斥力大于吸引力，則溶膠穩(wěn)定；若斥力小于吸引力，則溶膠不穩(wěn)定。則溶膠穩(wěn)定；若斥力小于吸引力，則溶膠不穩(wěn)定。(1) 膠粒間相互吸引（膠粒間相互吸引（Van der Waals力）力） 吸引力與膠粒間的距離的吸引力與膠粒間的距離的3次方成反比。次方成反比。 膠粒間相互作用能膠粒間相互作用能 吸引能吸引能 （設(shè)為負(fù)）（設(shè)為負(fù)）排斥能排斥能（設(shè)為正）（設(shè)為正） 和膠粒間距離的關(guān)系和膠粒間距離的關(guān)系 聚沉值與外加電解質(zhì)反離子價(jià)數(shù)之間關(guān)系：聚沉值與外加電解質(zhì)反離子價(jià)數(shù)之間關(guān)

16、系：35266()D kTA e Z聚沉值C常數(shù)61CZ其它條件相同時(shí)其它條件相同時(shí)與價(jià)數(shù)規(guī)則一致與價(jià)數(shù)規(guī)則一致 P81(2-43)一、基本概念和術(shù)語一、基本概念和術(shù)語1、切變速度、切變速度D與切應(yīng)力與切應(yīng)力3、粘度的定義、粘度的定義2、牛頓公式、牛頓公式4、粘度的測(cè)量、粘度的測(cè)量2-7 膠體體系的流變性質(zhì)二、稀膠體溶液的粘度二、稀膠體溶液的粘度1、分散相濃度影響、分散相濃度影響2、質(zhì)點(diǎn)形狀與質(zhì)點(diǎn)大小影響、質(zhì)點(diǎn)形狀與質(zhì)點(diǎn)大小影響3、溶劑化影響、溶劑化影響4、電荷的影響、電荷的影響5、溫度影響、溫度影響三、濃分散體系的流變性質(zhì)三、濃分散體系的流變性質(zhì)四、降摩阻效應(yīng)四、降摩阻效應(yīng)一、基本概念和術(shù)語

17、一、基本概念和術(shù)語1、切變速度、切變速度D與切應(yīng)力與切應(yīng)力例：分析液體流動(dòng)情況例：分析液體流動(dòng)情況 在流速較慢的河里，河道各處的水流方向雖在流速較慢的河里，河道各處的水流方向雖然一致，但速度不相同，中心處水流最快，越靠然一致，但速度不相同，中心處水流最快，越靠河岸，水流越慢。河岸，水流越慢。 因此：因此：在流速不太快時(shí)，可把流動(dòng)的液體看作是許多相互在流速不太快時(shí)，可把流動(dòng)的液體看作是許多相互平行移動(dòng)的液層。平行移動(dòng)的液層。由于各層的速度不同，便形成了由于各層的速度不同，便形成了速度梯度速度梯度。即。即（切（切變速度）變速度）D因?yàn)橛兴俣忍荻却嬖?，較慢的液層阻滯著較快液層因?yàn)橛兴俣忍荻却嬖冢^慢

18、的液層阻滯著較快液層的運(yùn)動(dòng)，因此產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)，因此產(chǎn)生流動(dòng)阻力流動(dòng)阻力。為使液層能維持一定的速度梯度流動(dòng)，必須對(duì)它施為使液層能維持一定的速度梯度流動(dòng)，必須對(duì)它施加一個(gè)與阻力相等的反向力。加一個(gè)與阻力相等的反向力。 層流層流條件下，切應(yīng)力與切變速度關(guān)系（成正比）條件下，切應(yīng)力與切變速度關(guān)系（成正比） （2、牛頓公式：、牛頓公式：dDdx D 常 數(shù)粘度粘度表示物質(zhì)流動(dòng)時(shí)分子間內(nèi)摩擦力的大小表示物質(zhì)流動(dòng)時(shí)分子間內(nèi)摩擦力的大小:流體的粘度毛細(xì)管法：測(cè)定液體在毛細(xì)管中的流出時(shí)間；毛細(xì)管法：測(cè)定液體在毛細(xì)管中的流出時(shí)間； （粘度低于（粘度低于100P，1P=0.1 PaS) )轉(zhuǎn)筒法：測(cè)流體與同心軸圓柱體

19、相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況；轉(zhuǎn)筒法：測(cè)流體與同心軸圓柱體相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)情況； （粘度大于（粘度大于10000P)落球法：測(cè)圓球在流體里下落速度。落球法：測(cè)圓球在流體里下落速度。 （粘度（粘度1010000P) 4r pt8（單位PaS ）r、l:毛細(xì)管半徑、長度；毛細(xì)管半徑、長度；V：t時(shí)間內(nèi)流體流過毛細(xì)管體時(shí)間內(nèi)流體流過毛細(xì)管體積；積；P：毛細(xì)管兩端壓差：毛細(xì)管兩端壓差Pg h一般操作時(shí)：用已知粘度的液體測(cè)出粘度計(jì)的毛細(xì)管一般操作時(shí)：用已知粘度的液體測(cè)出粘度計(jì)的毛細(xì)管常數(shù)；然后在相同條件下測(cè)未知粘度的液體的粘度。常數(shù)；然后在相同條件下測(cè)未知粘度的液體的粘度。000tt毛細(xì)管粘度計(jì)分：毛細(xì)管粘度計(jì)分：烏氏粘度計(jì)：

20、測(cè)高聚物烏氏粘度計(jì)：測(cè)高聚物奧氏粘度計(jì)：測(cè)低分子量（粘度很?。┧⒁掖紛W氏粘度計(jì)：測(cè)低分子量（粘度很?。┧?、乙醇4r pt82、質(zhì)點(diǎn)形狀與質(zhì)點(diǎn)大小影響、質(zhì)點(diǎn)形狀與質(zhì)點(diǎn)大小影響3、溶劑化影響、溶劑化影響4、電荷的影響、電荷的影響5、溫度影響、溫度影響二、稀膠體溶液的粘度二、稀膠體溶液的粘度1、分散相濃度影響、分散相濃度影響r=1(2.5 216J) J：分子長短軸之比J變大變大r變大變大r=1(2.5 21 6J) 2、塑性體系、塑性體系(Plastic fluid) 表現(xiàn)出可塑性表現(xiàn)出可塑性D關(guān)系關(guān)系為直線，但不通過質(zhì)點(diǎn)。為直線，但不通過質(zhì)點(diǎn)。 當(dāng)當(dāng)y時(shí)體系才流動(dòng)時(shí)體系才流動(dòng) y：屈服值（使塑

21、形體開始流動(dòng)所需加的臨界：屈服值（使塑形體開始流動(dòng)所需加的臨界 切應(yīng)力）切應(yīng)力）y塑DDy k k越大，流體越稠越大，流體越稠一、填空題一、填空題5、關(guān)于膠體穩(wěn)定性的 DLVO理論認(rèn)為，膠團(tuán)之間的吸引力勢(shì)能產(chǎn)生于 ；而排斥力勢(shì)能產(chǎn)生于 。 1、溶膠系統(tǒng)所具有的三個(gè)基本特點(diǎn)是 ； ； 。 2、在超顯微鏡下看到的光點(diǎn)是 ，比實(shí)際膠體的體積大數(shù)倍之多，能真正觀測(cè)膠體顆粒的大小與形狀的是 。3、溶膠的動(dòng)力性質(zhì)包括 ； ； 。4、用 和 反應(yīng)制備 溶膠，當(dāng) 過量時(shí)，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為 。當(dāng) 過量時(shí)，膠團(tuán)結(jié)構(gòu)式為 ，在電泳實(shí)驗(yàn)中該溶膠的顆粒向 移動(dòng)。6、當(dāng)用等體積的 溶液制備AgBr溶膠，其膠體結(jié)構(gòu)為 ，請(qǐng)標(biāo)出

22、膠核，膠粒，膠團(tuán)。上述溶膠在 中，聚沉值最大的是 。 7、 在外加電場(chǎng)作用下，膠粒在分散介質(zhì)中的移動(dòng)稱為 。 8、膠體系統(tǒng)的光學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為 ，電學(xué)性質(zhì)表現(xiàn)為 。 9、在膠體的制備中常常需要滲析等方法進(jìn)行凈化，其目的主要是 。 10、 高分子化合物可作為溶膠的聚沉劑。其產(chǎn)生聚沉的三種效應(yīng)分別為 ；引起憎液溶膠產(chǎn)生聚沉的最主要因素是 。 1、下列親液溶膠與憎液溶膠具有的共同特性中不正確的是（ ） A. 分散相粒子半徑為： B. 在介質(zhì)中擴(kuò)散慢 C. 不透過半透膜 D. 具有很大相界面 2、丁達(dá)爾現(xiàn)象是光照射到溶膠粒子上發(fā)生的 ( )現(xiàn)象。 A. 反射 B. 折射 C. 散射 D. 透射 3、某溶膠

23、在重力場(chǎng)中沉降達(dá)平衡時(shí)，應(yīng)有( ) A. 各不同高度處的濃度相等 B. 各不同高度處粒子大小相等 C. 沉降速率與擴(kuò)散速率相等 D. 不同大小粒子的沉降速度相等 4、某帶負(fù)電的溶膠中加入下列電解質(zhì)，其中聚沉值最大的是 ( )；聚沉能力最強(qiáng)的是( ) 。 A. B. C. D.5、下列哪一種不屬于電動(dòng)現(xiàn)象？ A. 電泳 B. 電滲 C. 電導(dǎo) D. 流動(dòng)電勢(shì) 6、在電泳實(shí)驗(yàn)中，觀察到膠粒向陽極移動(dòng)，表明（ ） A. 膠粒帶正電荷 B. 膠團(tuán)的擴(kuò)散層帶負(fù)電荷 C. 膠體的擴(kuò)散層帶正電荷 D. 電位向?qū)τ谌芤罕倔w為正值。 7、溶膠的基本特性之一是 ( ) A. 熱力學(xué)上和動(dòng)力學(xué)上皆屬穩(wěn)定的系統(tǒng) B.

24、 熱力學(xué)上和動(dòng)力學(xué)上皆屬不穩(wěn)定的系統(tǒng) C. 熱力學(xué)上穩(wěn)定和動(dòng)力學(xué)上不穩(wěn)定的系統(tǒng) D. 熱力學(xué)上不穩(wěn)定而動(dòng)力學(xué)上穩(wěn)定的系統(tǒng) 8、大分子溶液與憎液溶膠的主要性質(zhì)上區(qū)別在于后者( ) A. 有滲透壓 B. 擴(kuò)散慢 C. 有電泳現(xiàn)象 D. 是熱力學(xué)上的不穩(wěn)定系統(tǒng) 9、關(guān)于膠體穩(wěn)定性的DLVO理論，有一些基本論述下列各說 法中，哪點(diǎn)與該理論不符？ A. 膠體間的排斥作用是其互相接近時(shí)因雙電層重疊而產(chǎn)生的 電排斥力 B. 膠體間的吸引作用本質(zhì)上是范德華作用，即是三種偶極子 的長程相互作用。 C. 膠體的穩(wěn)定性取決于膠粒間吸引力與排斥力的相對(duì)大小 D. 加入電解質(zhì)，可以使膠粒的排斥作用增大 10、 ，在外電

25、場(chǎng)作用下，發(fā)生電泳現(xiàn)象 的是（ ） A. B. C. D. 三、問答題三、問答題 1、為什么說膠體系統(tǒng)具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性？2、膠體具有聚結(jié)穩(wěn)定性的主要原因是什么？3、什么是布朗運(yùn)動(dòng)？為什么粗分散系統(tǒng)和真溶液觀察不到布朗運(yùn)動(dòng)？ 4、在兩個(gè)充滿0.001molL-1 KCl溶液的容器之間是一個(gè)AgCl多孔塞，多孔塞兩邊接以直流電，試問溶液將向何方移動(dòng)。當(dāng)以0.1molL-1 KCl來代替0.001molL-1 KCl 時(shí)，加以相同的電壓，液體的流動(dòng)是加快還時(shí)減慢，如果以AgNO3代替KCl，結(jié)果又將如何？ 5、 膠體系統(tǒng)的主要特征是什么？ 6、丁達(dá)爾效應(yīng)的實(shí)質(zhì)及生產(chǎn)條件各是什么？ 7

26、、膠體系統(tǒng)能在一定程度上穩(wěn)定存在的主要原因是什么？ 8、結(jié)合憎液溶膠和高分子溶液穩(wěn)定的主要原因，解釋何為聚沉作用？何為鹽析作用？ 9、解釋一些現(xiàn)象： （1）黃河三角洲的形成。 （2）為什么晴朗的天空呈藍(lán)色？ （3）為什么使用不同型號(hào)的墨水，會(huì)使鋼筆堵塞。 （4）鹵水點(diǎn)豆腐的原理。 （5）在貯油罐中或用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)， 為什么要使管道接地或加入油溶性電解質(zhì)?參考答案參考答案 一、填空題一、填空題1、多相性；高分散性；熱力學(xué)不穩(wěn)定性。 2、粒子的散色光；電子顯微鏡 3、布朗運(yùn)動(dòng)；擴(kuò)散作用；沉降作用 。4、 ； ；向負(fù)極移動(dòng)。 5、遠(yuǎn)程范德華力；雙電層重疊所引起的靜電斥力勢(shì)能與滲透性斥力

27、勢(shì)能 6、 膠核 ； 膠粒 膠團(tuán) ；7、電泳 8、丁達(dá)爾效應(yīng)； 電泳，電滲，流動(dòng)電勢(shì)，沉降電勢(shì)。 9、除去制備過程中過剩的電解質(zhì)，以利于溶膠的穩(wěn)定性 。10、搭橋效應(yīng)，脫水效應(yīng)，電中和效應(yīng)；外加中解質(zhì) 1. D； 2. C； 3. C； 4. A； B 5. C； 6. C； 7. D； 8. D； 9. D； 10. C。 三、問答題三、問答題 1、為什么說膠體系統(tǒng)具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性？、為什么說膠體系統(tǒng)具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性？ 物系具有熱力學(xué)穩(wěn)定性熱力學(xué)穩(wěn)定性是指系統(tǒng)處于熱力學(xué)平衡態(tài)。處于熱力學(xué)平衡態(tài)的標(biāo)志是看在特定條件下，系統(tǒng)的某些熱力學(xué)特征函數(shù)是否處于極值的狀態(tài)。

28、例如：例如：在隔離系統(tǒng)中，熵值達(dá)到極大時(shí)，為平衡態(tài)；在等溫，等壓 條件下，系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)達(dá)到最小為平衡態(tài)。膠體系統(tǒng)是一個(gè)多相的高分散系統(tǒng)，表面吉布斯函數(shù)值很高，因此是熱力學(xué)不穩(wěn)態(tài)定系統(tǒng)，具有熱力學(xué)不穩(wěn)定性。 動(dòng)力穩(wěn)定性動(dòng)力穩(wěn)定性是指系統(tǒng)中的粒子能夠克服重力場(chǎng)的影響而不下沉的性質(zhì)，影響動(dòng)力穩(wěn)定性的主要因素是分散度，膠體系統(tǒng)的粒子小，分散度高，因而具有較強(qiáng)的布朗運(yùn)動(dòng)，能夠克服重力保持均勻分散，所以說膠體系統(tǒng)具有動(dòng)力穩(wěn)定性。 2、膠體具有聚結(jié)穩(wěn)定性的主要原因是什么？、膠體具有聚結(jié)穩(wěn)定性的主要原因是什么？ 聚結(jié)穩(wěn)定性是指溶膠中的粒子發(fā)生相互碰撞時(shí)不會(huì)聚結(jié)成大粒子沉淀下來的現(xiàn)象，溶膠具有聚結(jié)穩(wěn)定性的主

29、要原因有三點(diǎn)： 是它的動(dòng)力穩(wěn)定性，即因?yàn)槿苣z粒子強(qiáng)烈的布朗運(yùn)動(dòng)； 是溶膠粒子具有的擴(kuò)散雙電子層結(jié)構(gòu)，使其在相互接近時(shí)，所具有 的靜電性斥力與滲透性力； 是溶膠粒子周圍的溶劑化層的作用，使膠體粒子外部包有一層溶劑 化外殼而阻止其接近發(fā)生聚沉。 其中最主要的因素是膠體粒子的雙電子層結(jié)構(gòu)所引起的排斥勢(shì)能的作 用。 3、 什么是布朗運(yùn)動(dòng)？為什么粗分散系統(tǒng)和真溶液觀察不到布朗運(yùn)動(dòng)？什么是布朗運(yùn)動(dòng)？為什么粗分散系統(tǒng)和真溶液觀察不到布朗運(yùn)動(dòng)？ 處于膠體范圍的分散相粒子在分散介質(zhì)中進(jìn)行著永不停息的無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)，這種現(xiàn)象是由植物學(xué)家布朗首先發(fā)現(xiàn)的，故稱為布朗運(yùn)動(dòng)。 布朗運(yùn)動(dòng)的本質(zhì)是分子的熱運(yùn)動(dòng)，由于膠體粒子不斷

30、受到不同方向，不同速率的介質(zhì)分子的不平衡力的沖擊，所以時(shí)刻以不同方向，不同速率做不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。 真溶液的分散相為分子，粒子太小，在顯微鏡下觀察來看，每一瞬間在各個(gè)方向所受撞擊的幾率應(yīng)當(dāng)相等，合力為零。 而粗分散系統(tǒng)因其質(zhì)量太大，難于發(fā)生位移，故也觀察不到布朗運(yùn)動(dòng)。 4、在兩個(gè)充滿、在兩個(gè)充滿0.001molL-1 KCl溶液的容器之間是一個(gè)溶液的容器之間是一個(gè)AgCl多孔塞，多孔多孔塞，多孔塞兩邊接以直流電，試問溶液將向何方移動(dòng)。當(dāng)以塞兩邊接以直流電，試問溶液將向何方移動(dòng)。當(dāng)以0.1molL-1 KCl來代替來代替0.001molL-1 KCl 時(shí)，加以相同的電壓，液體的流動(dòng)是加快還時(shí)減慢，如

31、時(shí)，加以相同的電壓，液體的流動(dòng)是加快還時(shí)減慢，如果以果以AgNO3代替代替KCl，結(jié)果又將如何？，結(jié)果又將如何？ 吸附了Cl-離子的AgCl多孔塞帶負(fù)電，則溶液帶正電，將向負(fù)極移動(dòng)； 增加電介質(zhì)的濃度，將壓縮擴(kuò)散層，使電勢(shì)降低，液體的流動(dòng)減慢； 以AgNO3 來代替KCl，則溶液帶負(fù)電，向正極流動(dòng)。 5、 膠體系統(tǒng)的主要特征是什么？膠體系統(tǒng)的主要特征是什么？ 高分散度和多分散性、多相不均勻性和熱力學(xué)不穩(wěn)定性是膠體的主要特征。 6、丁達(dá)而效應(yīng)的實(shí)質(zhì)及生產(chǎn)條件各是什么？、丁達(dá)而效應(yīng)的實(shí)質(zhì)及生產(chǎn)條件各是什么？ 丁達(dá)爾效應(yīng)的實(shí)質(zhì)是分散粒子對(duì)光的散射作用。只有當(dāng)入射光波長大于分散粒子尺寸時(shí)才會(huì)產(chǎn)生丁達(dá)爾

32、效應(yīng)。 7、膠體系統(tǒng)能在一定程度上穩(wěn)定存在的主要原因是什么？（與、膠體系統(tǒng)能在一定程度上穩(wěn)定存在的主要原因是什么？（與2類似）類似） （1）溶膠的動(dòng)力穩(wěn)定性。膠粒因布朗運(yùn)動(dòng)而克服重力的作用，從而保）溶膠的動(dòng)力穩(wěn)定性。膠粒因布朗運(yùn)動(dòng)而克服重力的作用，從而保持溶膠的穩(wěn)定。持溶膠的穩(wěn)定。 （2）膠粒帶電的穩(wěn)定作用。靜電斥力的存在使得膠粒難以相互靠近，）膠粒帶電的穩(wěn)定作用。靜電斥力的存在使得膠粒難以相互靠近，增加了溶膠的穩(wěn)定性。增加了溶膠的穩(wěn)定性。 （3）溶劑化的穩(wěn)定作用。因分散相粒子周圍的溶劑化，而形成具有一）溶劑化的穩(wěn)定作用。因分散相粒子周圍的溶劑化，而形成具有一定彈性的溶劑化外殼，增加了膠粒相互

33、接近時(shí)的機(jī)械阻力，使溶膠難以聚定彈性的溶劑化外殼，增加了膠粒相互接近時(shí)的機(jī)械阻力，使溶膠難以聚沉。沉。 8、結(jié)合憎液溶膠和高分子溶液穩(wěn)定的主要原因，解釋何為聚沉作用？何、結(jié)合憎液溶膠和高分子溶液穩(wěn)定的主要原因，解釋何為聚沉作用？何為鹽析作用？為鹽析作用？ 憎液溶膠是熱力學(xué)不穩(wěn)定系統(tǒng)，能暫時(shí)穩(wěn)定的主要原因是膠粒帶電，而高分子溶液是熱力學(xué)穩(wěn)定系統(tǒng)，穩(wěn)定的主要原因是溶劑化作用。 當(dāng)加入少量電解質(zhì)： 對(duì)于膠體，因異電離子壓縮擴(kuò)散層使電位降低，到達(dá)臨界電位時(shí)，溶膠的穩(wěn)定性被破壞，發(fā)生聚沉，這就是膠體的聚沉作用。 對(duì)于高分子溶液，加入少量電解質(zhì)（超過等電點(diǎn)）。使原來高度水化的高分子化合物去水化，其穩(wěn)定性才

34、會(huì)被破壞而發(fā)生聚沉，這是高分子溶液的鹽析。 9、解釋一些現(xiàn)象：、解釋一些現(xiàn)象： （1）黃河三角洲的形成。）黃河三角洲的形成。 江河中含有大量帶負(fù)電的SiO2溶膠，而海水中含有的電解質(zhì)NaCl， 河 水與海水相遇時(shí)，使其中膠粒聚沉，聚沉物逐漸累積便 形成了三角洲。 （2）為什么晴朗的天空呈蔚藍(lán)色？）為什么晴朗的天空呈蔚藍(lán)色？ 分散在大氣層中的煙、霧、粉塵等其粒子半徑在101000nm之間，構(gòu) 成膠體分散系統(tǒng)，即氣溶膠。當(dāng)可見光照射到大氣層時(shí)，由于可見光中的 藍(lán)色光的波長相對(duì)于紅、橙、黃、綠各單色光的波長較短。按瑞利公式， 散射光的強(qiáng)度與入射光的波長的四次方成反比。故由于大氣層這個(gè)氣溶膠 系統(tǒng)對(duì)藍(lán)

35、色光的強(qiáng)烈的散射作用，使我們觀測(cè)到的晴朗的天空是蔚藍(lán)色。 （3）為什么使用不同型號(hào)的墨水，會(huì)使鋼筆堵塞。）為什么使用不同型號(hào)的墨水，會(huì)使鋼筆堵塞。 鋼筆的墨水屬于膠體分散溶液，不同型號(hào)的墨水由于生產(chǎn)廠家使用的原 料和配方不同，因此會(huì)帶有不同類型的電荷，若混合使用不同型號(hào)的墨 水，會(huì)發(fā)生聚沉使鋼筆堵塞。 9、解釋一些現(xiàn)象：、解釋一些現(xiàn)象：（4）鹵水點(diǎn)豆腐的原理。）鹵水點(diǎn)豆腐的原理。 豆腐漿是含有蛋白質(zhì)的負(fù)溶膠系統(tǒng)?！包c(diǎn)漿”是向豆腐漿中加入 MgCl2，CaSO4 等電解質(zhì)（俗稱鹵水），電解質(zhì)中陽離子Mg2+, Ca2+使蛋白 質(zhì)溶膠發(fā)生鹽析作用。 （5）在貯油罐中或用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，

36、為什么要使管道接地）在貯油罐中或用泵輸送原油或易燃化工原料時(shí)，為什么要使管道接地 或加入油溶性電解質(zhì)或加入油溶性電解質(zhì)? 用管道泵輸送燃料油時(shí)，在流動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生流動(dòng)電勢(shì)，高壓下易產(chǎn)生 火花。因此必須采取嚴(yán)格的防護(hù)措施，如油管接地同時(shí)加入油溶性電解質(zhì)（如四異戊基苦味酸胺，二異丙基水楊酸鈣），增加介質(zhì)的電導(dǎo)，減少流動(dòng) 電勢(shì)。 若貯油罐中的燃料油含有水滴時(shí)，水滴的沉降形成較大的沉降電勢(shì)，可 能達(dá)到較大的數(shù)值。通常采用的辦法也是加入油溶性有機(jī)類電解質(zhì)，增加 介質(zhì)的電導(dǎo)率，降低沉降電勢(shì)。 例例1、將、將1g水分散成半徑為水分散成半徑為 m的小水滴（視為球的小水滴（視為球形），其表面積增加了多少倍？形）

37、，其表面積增加了多少倍？解：對(duì)大水滴解：對(duì)大水滴 對(duì)小水滴對(duì)小水滴 9102/32242144cm4.84 10m43SAr66123213111726103 1043.010 m433.010 m6.2104.84sssArrrAA例：在金屬線框中間系一線圈，一例：在金屬線框中間系一線圈，一起浸入肥皂液中，然后取出，上面起浸入肥皂液中，然后取出，上面形成一液膜。形成一液膜。 由于以線圈為邊界的兩邊表面張由于以線圈為邊界的兩邊表面張力大小相等方向相反，所以線圈成力大小相等方向相反，所以線圈成任意形狀可在液膜上移動(dòng)。任意形狀可在液膜上移動(dòng)。 如果刺破線圈中央的液膜，線如果刺破線圈中央的液膜，線圈

38、內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立圈內(nèi)側(cè)張力消失，外側(cè)表面張力立即將線圈繃成一個(gè)圓形，清楚的顯即將線圈繃成一個(gè)圓形，清楚的顯示出表面張力的存在。示出表面張力的存在。凈吸力的存在：使任何表面都自動(dòng)縮小的傾向，凈吸力的存在：使任何表面都自動(dòng)縮小的傾向，也是液體有表面張力原因。也是液體有表面張力原因。前述：前述：液體表面的分子受到指向液體內(nèi)部的合液體表面的分子受到指向液體內(nèi)部的合力力凈吸力凈吸力結(jié)論結(jié)論：分子間作用力分子間作用力 引起凈吸力凈吸力 引起表面張力表面張力 小結(jié)：小結(jié)：表面張力產(chǎn)生的原因表面張力產(chǎn)生的原因Vm2/3 =k（Tc-T-6.0） 式中式中Vm為摩爾體積，為摩爾體積，k為為普適常數(shù)普

39、適常數(shù)，對(duì)，對(duì)非極性液體， 也可用熱力學(xué)公式說明BBBddddGS TV PAdn 運(yùn)用全微分的必要和充分條件得BB, , ,()()T P nA P nSAT 等式左方為正值，表面積增等式左方為正值，表面積增加，熵增加。所以加，熵增加。所以 隨隨T增增加而下降加而下降。注：對(duì)注：對(duì) Cd, Fe, Cu 合金及一些硅酸鹽液體，合金及一些硅酸鹽液體， T 3、分子間相互作用力的影響 對(duì)純液體或純固體，表面張力決定于分子間形成的化學(xué)鍵能的大小，一般化學(xué)鍵越強(qiáng)，表面張力越大。 (金屬鍵) (離子鍵) (極性共價(jià)鍵) (非極性共價(jià)鍵)a. 表面張力與物質(zhì)的本性有關(guān)同溫下：固體同溫下：固體液體液體氣體

40、氣體 表面張力：表面張力： FeH2OCH4影響表面張力的因素沸點(diǎn)高或極性大，分子間作用力大，表面張力大。沸點(diǎn):汞 水 乙醚 氨，表面張力：汞 水 乙醚 氨1、溫度2、壓力已講兩種液體間的界面張力，界于兩種液體表面張力之間b. 表面張力與接觸相的性質(zhì)有關(guān)例如，20時(shí) 純水的表面張力 水水-空氣空氣= 0.07275 N m-1 純苯的表面張力 苯苯-空氣空氣= 0.0289 Nm-1 水與苯接觸時(shí)的界面張力 水水-苯苯= 0.0350 Nm-14、分散度的影響：當(dāng)物質(zhì)分散到曲率半徑接近分子大小的尺寸時(shí)，分散度對(duì)表面張力的影響才顯得重要。5、運(yùn)動(dòng)情況的影響：實(shí)驗(yàn)表明，高速旋轉(zhuǎn)的液體，其表面張力會(huì)

41、增加。關(guān)于彎曲表面現(xiàn)象的例子很多。例如：在三通玻璃管的兩端分別吹出大小不同的兩個(gè)肥皂泡 當(dāng)開通兩邊活塞后小泡越縮越小，而大泡越漲越大。過飽和蒸汽:一定溫度下，當(dāng)蒸汽分壓超過該溫度下的飽和蒸汽壓，而蒸汽仍不凝結(jié)的現(xiàn)象 。過飽和溶液: 在一定溫度、壓力下，當(dāng)溶液中溶質(zhì)的濃度已超過該溫度、壓力下的溶質(zhì)的溶解度，而溶質(zhì)仍不析出 。 過熱液體:在一定壓力下，當(dāng)液體的溫度高于該壓力下的沸點(diǎn)，而液體仍不沸騰 。過冷液體：在一定壓力下，當(dāng)液體的溫度已低于該壓力下液體的凝固點(diǎn)，而液體仍不凝固 。說明人工降雨：（1）高空中如果無灰塵，水蒸汽可達(dá)相當(dāng)高的過飽和度而不凝結(jié)成水。 原因：高空中的水蒸汽壓力雖然對(duì)平液面的

42、水來說已是過飽和了，但對(duì) 于將要形成的小水滴來說尚未飽和，意味著微小水滴難于形成。 （2）撒入凝結(jié)核心AgI小晶粒，使凝聚水滴的初始曲率半徑，對(duì)應(yīng)的 蒸汽壓可以小于高空中已有的水蒸汽壓力，蒸汽將迅速凝成水 滴，形成人工降雨。 2、在沸騰時(shí)液體形成的氣泡必須經(jīng)過從無到有，從小到大的過程。最早形成的半徑極小的氣泡內(nèi)其蒸汽壓遠(yuǎn)小于外壓，意味著在外界壓迫下，小氣泡難于形成，致使液體不易沸騰而成為過熱液體。解釋加熱液體時(shí)，加入沸石或毛細(xì)管3、過熱較多時(shí)，易暴沸。加入沸石，因?yàn)槎嗫追惺幸延星拾霃捷^大的氣泡存在，因此泡內(nèi)壓力不致很小。達(dá)沸騰溫度時(shí)液體即沸騰而不致過熱。1、平液面水達(dá)沸點(diǎn)時(shí)，其飽和蒸汽壓等

43、于外壓 (1) 將環(huán)掛在阻力秤上，轉(zhuǎn)動(dòng)扭將環(huán)掛在阻力秤上，轉(zhuǎn)動(dòng)扭 力絲，使環(huán)上升拉起液體呈力絲，使環(huán)上升拉起液體呈 圓柱形（通常不是圓柱形）圓柱形（通常不是圓柱形）（2）當(dāng)環(huán)與液體脫開時(shí)，所需）當(dāng)環(huán)與液體脫開時(shí)，所需 最大拉力為最大拉力為F。Fmg液體重力液體重力周圍表面張力反抗向上拉力周圍表面張力反抗向上拉力 液膜內(nèi)外兩面液膜內(nèi)外兩面 圓環(huán)周長圓環(huán)周長 4FR通常由于拉起的不是圓柱形，故乘以校正因子通常由于拉起的不是圓柱形，故乘以校正因子 4FRfmax2PghrP2r gh只有當(dāng)只有當(dāng)Rr時(shí)，時(shí)，R為最小值，為最小值，最大最大書書P154實(shí)驗(yàn)時(shí)，若用同一支毛細(xì)管和壓差計(jì)，對(duì)兩不同實(shí)驗(yàn)時(shí)，若

44、用同一支毛細(xì)管和壓差計(jì)，對(duì)兩不同液體測(cè)試：液體測(cè)試：1122hh例題：例題： 用最大氣泡法測(cè)量液體表面張力：將毛細(xì)管垂直地插用最大氣泡法測(cè)量液體表面張力：將毛細(xì)管垂直地插入液體中，其深度為入液體中，其深度為h 。由上端通入氣體，在毛細(xì)管下端呈。由上端通入氣體，在毛細(xì)管下端呈小氣泡放出，小氣泡內(nèi)的最大壓力可由小氣泡放出，小氣泡內(nèi)的最大壓力可由 U 型管壓力計(jì)測(cè)出。型管壓力計(jì)測(cè)出。當(dāng)毛細(xì)管中足夠細(xì)時(shí)，管下端出當(dāng)毛細(xì)管中足夠細(xì)時(shí)，管下端出現(xiàn)的彎月形液面，可視為球面的現(xiàn)的彎月形液面，可視為球面的一部分，隨著小氣泡的變大，氣一部分，隨著小氣泡的變大，氣泡的曲率半徑將變小，當(dāng)氣泡的泡的曲率半徑將變小，當(dāng)氣

45、泡的半徑等于毛細(xì)管的半徑時(shí)，液面半徑等于毛細(xì)管的半徑時(shí)，液面曲率半徑最小。由拉普拉斯公式曲率半徑最小。由拉普拉斯公式可知，小氣泡所承受的附加壓可知，小氣泡所承受的附加壓力，在數(shù)值上應(yīng)為氣泡內(nèi)外的壓力，在數(shù)值上應(yīng)為氣泡內(nèi)外的壓力差。力差。已知已知 300K 時(shí)，某液體的密度時(shí)，某液體的密度 1.6103kgm-3，毛細(xì)管，毛細(xì)管的半徑的半徑 r0.001m ，毛細(xì)管插入液體中的深度，毛細(xì)管插入液體中的深度 h0.01m ，小氣泡的最大表壓小氣泡的最大表壓 p(最大最大)207Pa。問該液體在。問該液體在 300k 時(shí)的時(shí)的表面張力為若干？表面張力為若干？ 一般測(cè)量時(shí)，若保證毛細(xì)管口剛好與液面相接

46、觸，則可忽略液一般測(cè)量時(shí)，若保證毛細(xì)管口剛好與液面相接觸，則可忽略液柱壓差柱壓差 gh。 （1 1）臨界表面張力測(cè)定法：）臨界表面張力測(cè)定法：將一系列已知將一系列已知 的液體置于表面張力較小的高分子固體的液體置于表面張力較小的高分子固體表面上，分別測(cè)表面上，分別測(cè)0cos =1 即時(shí)液體對(duì)固體完全潤濕（鋪展）液體對(duì)固體完全潤濕（鋪展）c 物理意義是：當(dāng)液體的物理意義是：當(dāng)液體的 比固體的比固體的 小時(shí)，該液體能小時(shí)，該液體能潤濕固體表面；反之，若液體的表面張力大于潤濕固體表面；反之，若液體的表面張力大于 時(shí)，此時(shí)，此液體不潤濕固體表面。液體不潤濕固體表面。cccc認(rèn)為該液體對(duì)應(yīng)的認(rèn)為該液體對(duì)應(yīng)

47、的 為固體的為固體的（2 2）利用高聚物液體或熔體的表面張力與溫度的關(guān)系（近似）利用高聚物液體或熔體的表面張力與溫度的關(guān)系（近似） 求固體的表面張力求固體的表面張力（忽略相變對(duì)（忽略相變對(duì)的影響）的影響） 液體：液體：T T T LPE：線型聚乙烯：線型聚乙烯PIB：聚異丁二烯：聚異丁二烯PDMS：聚二甲基硅氧烷：聚二甲基硅氧烷測(cè)高聚物液體或熔體在不同測(cè)高聚物液體或熔體在不同T時(shí)的時(shí)的再外推至相當(dāng)于固體狀再外推至相當(dāng)于固體狀態(tài)時(shí)的某一態(tài)時(shí)的某一T T下的表面下的表面張力，即為固體的張力，即為固體的 據(jù)結(jié)構(gòu)2lns erMSSRT r（3 3）估算法：）估算法：（a a）根據(jù)組成固體的晶格間力估

48、算金屬）根據(jù)組成固體的晶格間力估算金屬例：已知金屬晶體的晶體結(jié)構(gòu)，表面上原子的配位數(shù)例：已知金屬晶體的晶體結(jié)構(gòu)，表面上原子的配位數(shù)（每個(gè)原子相鄰原子數(shù)），蒸發(fā)能可計(jì)算：每個(gè)原子的表面（每個(gè)原子相鄰原子數(shù)），蒸發(fā)能可計(jì)算：每個(gè)原子的表面能，能， ) )推算出表面能推算出表面能/m/m2 2( (即即s-l （b） 可根據(jù)顆粒大小不同的固體在液體中的可根據(jù)顆粒大小不同的固體在液體中的S（溶解度）（溶解度）不同估算不同估算（只有當(dāng)顆粒極細(xì)時(shí)，（只有當(dāng)顆粒極細(xì)時(shí)，Sr、S的差別才表現(xiàn)出）的差別才表現(xiàn)出） S Sr r：小顆粒的溶解度；：小顆粒的溶解度；S S：大顆粒的溶解度；：大顆粒的溶解度；：固體密

49、度固體密度2、用動(dòng)態(tài)法測(cè)定粉末液體體系的潤濕角、用動(dòng)態(tài)法測(cè)定粉末液體體系的潤濕角1、角度測(cè)量法、角度測(cè)量法（1 1）液滴法：）液滴法： 1：幻燈機(jī)：幻燈機(jī) 2：固體表面：固體表面上滴加的液滴上滴加的液滴3：凸透鏡：凸透鏡 4：屏幕通過凸透鏡將放大：屏幕通過凸透鏡將放大的像投影在的像投影在4上上a. 用量角器直接測(cè)出用量角器直接測(cè)出b. 計(jì)算計(jì)算 sinrx222()xrx h22222xrxxhh222rhxh222sinhrrh將上圖中將上圖中2改成光學(xué)玻璃槽改成光學(xué)玻璃槽 將欲測(cè)液體盛入槽中；將欲測(cè)液體盛入槽中；再把欲測(cè)固體浸入槽內(nèi)液體里；再把欲測(cè)固體浸入槽內(nèi)液體里；將小氣泡由彎曲毛細(xì)管中

50、放出將小氣泡由彎曲毛細(xì)管中放出使氣泡停留在被測(cè)固體的表使氣泡停留在被測(cè)固體的表面下；面下；用光學(xué)法測(cè)用光學(xué)法測(cè)。（2）氣泡法）氣泡法用動(dòng)態(tài)法測(cè)定粉末液體體系的潤濕角用動(dòng)態(tài)法測(cè)定粉末液體體系的潤濕角（1）稱一定量粉末（樣品）裝）稱一定量粉末（樣品）裝入下端用微孔板封閉（相當(dāng)于入下端用微孔板封閉（相當(dāng)于液體可透過的膜）的玻璃管中，液體可透過的膜）的玻璃管中，壓緊至某一刻度；壓緊至某一刻度；（3）記錄不同時(shí)間）記錄不同時(shí)間t（S）下液體潤濕粉末高度）下液體潤濕粉末高度h；（2）將測(cè)量管垂直放置，并使）將測(cè)量管垂直放置，并使下端與液體剛好接觸；下端與液體剛好接觸；（4）按）按2cos2Crht （Wa

51、shburn公式）（C：常數(shù)；：常數(shù)； ：粉末間空隙的毛細(xì)管平均半徑，指定體系：粉末間空隙的毛細(xì)管平均半徑，指定體系 定值；定值； ：液體表面張力；：粘度：液體表面張力；：粘度 h2t成直線關(guān)系（直線斜率成直線關(guān)系（直線斜率 ） 由斜率、由斜率、 、 可求出可求出 ；rCrcos2CrCrcos（5）在指定粉末的液體系列中，選擇最大）在指定粉末的液體系列中，選擇最大 作為形式半徑作為形式半徑 ，由此計(jì)算，由此計(jì)算 CrcosCr例例P166 T425層析用硅膠層析用硅膠影響測(cè)定的各種因素：影響測(cè)定的各種因素：滯后（？）滯后（？）原因原因 表面不潔；表面不潔； 表面粗糙；表面粗糙；潤濕度潤濕度A

52、 :前進(jìn)用前進(jìn)用;增加表面積時(shí)測(cè)得潤濕角增加表面積時(shí)測(cè)得潤濕角R :后退用后退用;縮小表面積時(shí)測(cè)得潤濕角縮小表面積時(shí)測(cè)得潤濕角接觸角滯后接觸角滯后= A- R *上海中晨數(shù)字技術(shù)有限公司的上海中晨數(shù)字技術(shù)有限公司的JJ2000B2旋轉(zhuǎn)滴界面張力旋轉(zhuǎn)滴界面張力/靜靜滴接觸角測(cè)量儀滴接觸角測(cè)量儀 1、吸附、吸附：固體表面質(zhì)點(diǎn)和氣體分子相互作用的一種現(xiàn)象。：固體表面質(zhì)點(diǎn)和氣體分子相互作用的一種現(xiàn)象。 按作用力情況分成按作用力情況分成物理吸附物理吸附和和化學(xué)吸附化學(xué)吸附。 吸附質(zhì)：被吸附劑吸附物質(zhì)。吸附質(zhì)：被吸附劑吸附物質(zhì)。吸附吸附吸附劑：比表面積相當(dāng)大的物質(zhì)。吸附劑：比表面積相當(dāng)大的物質(zhì)。物理吸附物

53、理吸附比較比較P173表表46化學(xué)吸附化學(xué)吸附注：物理吸附和化學(xué)吸附有時(shí)二者可相伴發(fā)生。注：物理吸附和化學(xué)吸附有時(shí)二者可相伴發(fā)生。 例：例：P173圖圖431 物理吸附物理吸附 化學(xué)吸附化學(xué)吸附吸附力吸附力 范德華力范德華力 化學(xué)鍵力化學(xué)鍵力吸附熱吸附熱 較小較小(液化熱液化熱) 較大較大選擇性選擇性 無選擇性無選擇性 有選擇性有選擇性穩(wěn)定性穩(wěn)定性 不穩(wěn)定不穩(wěn)定,易解吸易解吸 穩(wěn)定穩(wěn)定分子層分子層 單分子層或多分子層單分子層或多分子層 單分子層單分子層吸附速率吸附速率 較快較快 較慢較慢 溫度影響溫度影響 小小 大大物理吸附和化學(xué)吸附的比較物理吸附和化學(xué)吸附的比較2吸附熱：吸附熱： 利用吸附熱

54、可判斷吸附鍵強(qiáng)弱利用吸附熱可判斷吸附鍵強(qiáng)弱 吸附過程自發(fā)吸附過程自發(fā)G0；吸附后混亂度降低；吸附后混亂度降低S0 等等T吸附時(shí)吸附時(shí):GHTS HGTS0放熱放熱結(jié)論：結(jié)論：(1)大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了氣體在固體上的吸附放熱。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了氣體在固體上的吸附放熱。(2)注意溶液吸附時(shí)：注意溶液吸附時(shí)：溶質(zhì)吸附溶質(zhì)吸附必伴隨必伴隨溶劑脫附溶劑脫附S0故故S總總不一定小于零不一定小于零,H有可能為正，即吸熱有可能為正，即吸熱. 積分吸附熱積分吸附熱Qi吸附熱分成吸附熱分成 微分吸附熱微分吸附熱Qd反映吸附過程中某一瞬間反映吸附過程中某一瞬間 熱量變化。熱量變化。Qi是不同是不同時(shí)的時(shí)的Qd

55、的平均值。的平均值。()f T PpTTpT一定吸附等溫線吸附等溫線吸附等壓線吸附等壓線一定一定P一定 在溶液中在溶液中：C0吸附前溶液濃度吸附前溶液濃度Ct吸附后溶液濃度吸附后溶液濃度x=( C0Ct)V0()tcc Vxmm 每每g吸附劑吸附的吸附質(zhì)的吸附劑吸附的吸附質(zhì)的mol數(shù)數(shù) 吸附氣體：吸附氣體：1石英彈簧稱法（石英彈簧稱法（BET質(zhì)量法）質(zhì)量法）P1812流動(dòng)法流動(dòng)法(質(zhì)量法）：先飽和吸附，后脫附質(zhì)量法）：先飽和吸附，后脫附吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓吸附質(zhì)的飽和蒸氣壓0pPA大氣壓大氣壓V1、V2為二股為二股N2流速流速V1 通過吸附質(zhì)的通過吸附質(zhì)的N2流速流速V2 通過混合器的通過混合器

56、的N2流速流速3連續(xù)流動(dòng)色譜法（低溫氮吸附色譜法）連續(xù)流動(dòng)色譜法（低溫氮吸附色譜法）P182P184P181一、弗羅因德利希（一、弗羅因德利希（Freundlich）吸附等溫式）吸附等溫式1Langmuir單分子層吸附理論單分子層吸附理論2Langmuir吸附等溫式吸附等溫式 3Langmuir吸附等溫式的應(yīng)用吸附等溫式的應(yīng)用 4混合吸附混合吸附 5解離吸附解離吸附 1. BET理論理論 2BET吸附等溫式吸附等溫式 3BET公式應(yīng)用公式應(yīng)用 二、二、Langmuir吸附等溫式吸附等溫式單分子層吸附理論單分子層吸附理論 （1）吸附為單分子層吸附（認(rèn)為氣體分子碰在已被固體表）吸附為單分子層吸附（

57、認(rèn)為氣體分子碰在已被固體表 面吸附的氣體分子上是面吸附的氣體分子上是彈性碰撞彈性碰撞（即：氣體分子碰撞后躍（即：氣體分子碰撞后躍 回氣相，且與固體表面無能量交換。）回氣相，且與固體表面無能量交換。） 只有碰撞在空白的固體表面上時(shí)才被吸附只有碰撞在空白的固體表面上時(shí)才被吸附 （2）被吸附在固體表面上的分子相互間無作用力。）被吸附在固體表面上的分子相互間無作用力。 （3）固體表面均勻，各處的吸附能力相等）固體表面均勻，各處的吸附能力相等 （4）吸附平衡為動(dòng)態(tài)平衡。）吸附平衡為動(dòng)態(tài)平衡。T、P、吸附劑及吸附質(zhì)的性質(zhì)、吸附劑及吸附質(zhì)的性質(zhì) 一、吸附劑、溶質(zhì)、溶劑的極性及其他性質(zhì)對(duì)吸附一、吸附劑、溶質(zhì)、

58、溶劑的極性及其他性質(zhì)對(duì)吸附 量的影響量的影響影響自稀溶液中吸附的因素很多，但都是溶質(zhì)溶影響自稀溶液中吸附的因素很多，但都是溶質(zhì)溶劑吸附劑三者關(guān)系的綜合反映。劑吸附劑三者關(guān)系的綜合反映。 “相似相溶相似相溶”“”“相似相吸相似相吸”是決定吸附量大小是決定吸附量大小的普遍規(guī)律：的普遍規(guī)律：溶質(zhì)與溶劑性質(zhì)接近時(shí)溶質(zhì)溶質(zhì)與溶劑性質(zhì)接近時(shí)溶質(zhì)不易不易吸附吸附溶質(zhì)與吸附劑表面性質(zhì)接近時(shí)溶質(zhì)與吸附劑表面性質(zhì)接近時(shí)易易被吸附被吸附溶劑與吸附劑表面性質(zhì)接近時(shí)溶劑有強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)溶劑與吸附劑表面性質(zhì)接近時(shí)溶劑有強(qiáng)烈的競(jìng)爭(zhēng)吸附能力，溶質(zhì)吸附能力，溶質(zhì)不易不易被吸附。被吸附。1、同系物吸附、同系物吸附 （Traube 規(guī)

59、則）：規(guī)則）： 溶質(zhì)性質(zhì)與吸附劑性質(zhì)越近似易被吸附溶質(zhì)性質(zhì)與吸附劑性質(zhì)越近似易被吸附吸附量隨碳鏈增長而有規(guī)律增加。（吸附量隨碳鏈增長而有規(guī)律增加。（C原子原子 ,非極性非極性 ）例：例：碳（非極性吸附劑）自水溶液（溶劑）中吸附脂肪碳（非極性吸附劑）自水溶液（溶劑）中吸附脂肪酸（溶質(zhì)）：順序：丁酸酸（溶質(zhì)）：順序：丁酸丙酸丙酸乙酸乙酸甲酸甲酸 硅膠（極性吸附劑）自甲苯中吸附脂肪酸：硅膠（極性吸附劑）自甲苯中吸附脂肪酸：順序：乙酸順序：乙酸丙酸丙酸丁酸丁酸辛酸辛酸原因：原因：非極性吸附劑總是易自極性溶劑中優(yōu)先吸附非極性組分：非極性吸附劑總是易自極性溶劑中優(yōu)先吸附非極性組分：極性吸附劑總是易自非極性

60、溶劑中優(yōu)先吸附極性組分：極性吸附劑總是易自非極性溶劑中優(yōu)先吸附極性組分（反（反Traube規(guī)則）規(guī)則）2、溶質(zhì)的溶解度對(duì)的、溶質(zhì)的溶解度對(duì)的吸附量吸附量影響影響溶解度越小的溶質(zhì)越容易被吸附。因?yàn)槿苜|(zhì)溶解度越小，溶解度越小的溶質(zhì)越容易被吸附。因?yàn)槿苜|(zhì)溶解度越小，溶質(zhì)與溶劑間相互作用力相對(duì)越弱。則被吸附傾向越大。溶質(zhì)與溶劑間相互作用力相對(duì)越弱。則被吸附傾向越大。3、表面張力對(duì)、表面張力對(duì)吸附量吸附量的影響的影響表面張力越小物質(zhì)，越易在界面上吸附表面張力越小物質(zhì)，越易在界面上吸附三、多分子層吸附三、多分子層吸附大多數(shù)稀溶液的吸附可用大多數(shù)稀溶液的吸附可用langmuir或或Freundlich公式描