胶体与界面化学
1、胶体的定义：1nm~1um
2、界面的定义：一个界面是一定的空间区域，通过这个区域体系由一相转变为另一相，这
种变化在原子或分子直径十倍或几十倍的距离上发生，即为相邻两相的界面区域。
3、表面：两相中一相为气相。
4、胶体的分类方法1：粗分散(大于100nm) 胶体分散（1~100nm）分子分散（小于1nm）
5、胶体的分类方法2：憎液胶体（电解质存在为其必要的稳定因素、对电解质的稳定性低、
为不可逆聚沉、电镜下可见、与溶剂差别小、粒子具有的电荷固定）+亲液胶体（与其相反）
6、胶体研究对象的热力学分类1、狭义胶体体系纳米分散体系（热力学不稳定、聚结过程
不可逆例子：溶胶、泡沫、悬浮液、乳状液、气溶胶）1、缔合体系（热力学稳定、聚结过程可逆例子：胶束、微乳液、脂质体）3、高分子溶液（热力学稳定、聚结过程可逆例子：淀粉/水明胶/水橡胶/己烷）
7、胶体的特点：1、巨大的比表面能（使胶体体系具有很强的吸附能力）2、物质性质的尺
寸效应（影响到体系的荧光、吸光性质、氧化还原能力）
8、胶体科学：研究不均相体系的科学，凡是在固、液、气相中含有固、液、气微粒的体系
均属胶体科学研究的范围。微粒大小在1nm~1um之间。
9、界面化学：研究物质在多相体系中表面的特性和在表面发生的物理和化学过程及其规
律。界面化学是化学学科的分支，涉及物理学、生物科学、计算机科学、药学、环境科学的多个学科。
10、几何学界面：二维无限延伸、有面积、无厚度。
11、化学界面：是一个区，在该区中从一相之性质变为邻相之性质。这种转变至少在分
子大小的距离才能表现出来。因而表面有厚度。
12、界面类型：除气/气外。
13、胶体历史发展：一个实际上错误的概念引出介观领域一个重要的科学分支。
14、现代胶体科学研究的内容：分散体系（分散体系的形成与稳定体系：气溶胶、憎
液溶胶、亲液溶液、粗分散体系（乳状液、悬液）理论：气溶胶理论、成核理论、高聚物溶液理论、胶束理论）光学性能、流变性能、纳米材料（智能流体，电、磁流变体纳米颗粒的有序排列光吸收与光散射理论、理论与想象流变学、颗粒相互作用力理论）界面现象润湿、摩擦、黏附、吸附现象五个界面（理论：表面力理论、表面层结构、分子定向理论各种吸附理论）有序组合体（溶胶有序分子组合体生物膜与仿生膜有机无机混合膜有序组合体重的物理化学反应）BLM膜，LB膜，脂质体、液晶理论（分子间相互作用力液晶理论增溶现象胶团催化定向合成）15、工业和自然界常见实例：1、作为胶体或表面活性材料而制造的产品、表面现象：
肥皂、洗涤剂、（非表面活性剂：乳化剂、稳定剂）灭草剂、杀虫剂、织物软化剂胶体想象：乳胶涂料、气溶胶、食品、化妆品和软膏、药品、墨水、上光剂、油基涂料、油和气的添加剂、胶黏剂。2、表面和胶体现象的直接应用、直接应用：表面现象（润滑、黏结、泡沫、湿润和防水）胶体现象（流变性质控制、乳化、乳液和悬浮液、钻井泥浆、电解沉积）3、天然和合成材料的纯化表面现象：三次采油、制糖、烧结、胶体现象：浮选中矿石的分离、研磨和粉碎、污物和废水处理4、生理应用表面现象：呼吸、关节润滑、液体输送中的毛细现象、动脉硬化胶体现象：输血、营养素的乳化、酶、细胞膜
16、胶体科学的应用领域：1、能源（涉及到微乳液和悬浊液的形成与稳定性研究，涉
及到分散体系流变性质的研究）2、信息材料（研究纳米颗粒、如何去组装分子，LB 膜技术、吸附理论、有序分子组合体）3、医药与仿生靶向药物治疗、超导电磁吸引
4、环境科学（解决污染问题、去泡、破乳、凝聚）
17、胶体与界面化学杂志：1Advance in Colloid and Interface Science 2
Surface Science 3 Surface and Interface Science 4 Colloid and Interface Science
18、胶体：是由一种物质精细分割，并贯穿在第二种物质中均匀分布。对不同的分散体
系的分类取决于分散相和分散介质的性质
19、缔合胶体：由许多分子聚集或联合组成，在热力学或动力学的驱动下缔合，产生的
体系可能同时是分子溶液和胶体体系。形成包含有特定物质的缔合胶体，通常取决于许多因素，如温度、浓度、溶剂组成和特殊的化学结构。
20、亲液胶体：容易与水形成胶体的溶液，它们是真正的溶液，但是其中溶质分子比溶
剂分子大得多
21、网状胶体：由两种互相贯穿的网状物组成，很难准确说明哪一个是分散相，哪一个
是连续相例子：多孔玻璃、乳色玻璃、许多冻胶
22、简单胶体：只含有某类特定的分散相和连续相的胶体
23、复杂或复合胶体：溶胶、乳液、缔合胶体、大分子物质和连续相。
24、胶体的一般定义：一个相作为第二组分分散其中，其尺寸比分子单元大得多；或其
中分散物质的尺寸比溶剂或连续相的分子大得多。
25、凝结物：胶体粒子的聚集体，具有相对紧密的结构，是由于胶体体系不能保证它的
分散状态所引起的这样的聚集体不能正常逆转
26、凝结作用：形成凝结物的过程
27、分层：从连续相中将凝结物或絮凝物分离，其中聚集体的密度小于连续相。
28、絮凝物：少量胶体粒子的聚集物，与凝结物相似，但是通常具有相当疏松开放的结
构，有时候是可逆的，用最小量度的能量输入使其恢复到分散状态。
29、絮凝作用：形成絮凝物的过程。
30、单分散：所有粒子在胶体体系中有大致相同的尺寸
31、多分散：有相当大范围的粒子尺寸
32、沉降：与分层相似，只是聚集体密度比液体大，而沉积在底部。
33、分散体系的凝聚形成法：物理法（改变溶剂或温度例子：松香或硫的酒精溶液，
逐滴加入水中，由良性溶剂变为不良溶剂，在水中形成松香或硫的胶体溶液）化学法（形成不溶化合物硫化氢与氧气氯化铁与水共热）利用有序分子组合体法（单分子膜法（吸附法（单分子膜下吸附溶液中已经形成的亲水颗粒）、混合膜法（在低表面压时使憎水颗粒钻到单分子膜中））、反胶束法（在反胶束中形成各种微粒的反应）、泡囊法（将颗粒放在溶剂中，采用涂层法使球形双分子膜变成平面双分子膜，而纳米颗粒则在夹层中有序排列）、自组装（改变ph值与电荷等，是附着在基底上的分子与溶液中的分子或颗粒相吸））
34、乳液聚合：在乳化剂及机械搅拌的作用下，单体在水中分散成乳状液进行聚合的方
法。
35、乳液聚合的优点：以水为分散介质低价安全、聚合速率快、适用于直接使用乳液的
场合，如水乳剂、粘合剂、纸张、皮革及织物处理。
36、乳化剂作用：降低界面张力，有利于单体分子分散成细小液滴；吸附在液滴表面形
成保护膜，使乳液得以稳定；增溶作用，使部分单体溶于胶束内。
37、单分散颗粒的获得：从溶液中析出胶粒分两个阶段：形成晶核阶段和晶核成长阶段。
38、金属纳米颗粒制备时常用方法：先在保护胶体下制成细颗粒以作晶核，然后使之长
大，一般颗粒都较细。
39、单分散颗粒获得的方法：1、溶胶-凝胶法（将两种反应组分分别制成溶胶，两种溶
胶混合后进行反应，混合溶胶在一定条件慢慢蒸发出水分，转变成凝胶）、2、浓度一致法（同时从两个反应器中加入反应液体，如硝酸银和溴化钾，在反应容器中产生沉淀）
3、分级沉淀法（重力沉降法和离心沉降法，小于10nm颗粒不可以）
4、电泳分级法(高
度单分散尺寸量子化的半导体颗粒还可以利用凝胶电泳将制得胶体样品按颗粒大小分级而制出)
40、分散体系和分散形成法：1机械法（研磨、球磨、震动磨、胶体磨、空气磨、磨时
加入稳定剂和分散剂震动磨能耗小、高研磨效率胶体磨可使微粒小空气磨可避免污染）2、电分散法：将需分散金属制成两个电极，浸在冷的分散介质中，调节电解池中电解质浓度，电压和电极距离可以将金属氧化成分子，原子而后凝聚，此法适用于制备金属溶胶。）3、超声分散：黏土与水、汞与水4、溶胶法：先将胶体聚沉物中的多余电解质洗去，然后加入少量稳定剂使之分散。
41、分散体系的制备与纯化：制成胶体后，需要将胶体中多余的电解质及杂质除去，才
能使胶体体系稳定1沉淀（胶体不沉）（为了与粗粒分开）2、过滤：胶体通过3、超离心机：胶体沉淀4、超过滤：胶体不通过5、渗析作用6、电渗析法7、层析法：吸附交换多余的有害离子8、离子浮选法：将含有表面活性剂的气泡通过胶束以除去多余的高价离子。
42、渗透的的应用：利用乙酸纤维素分离海水、制造淡水井。
43、界面电荷产生原因：1、大分子电离2、胶团胶体3、吸附（化学吸附（可吸附不
同质的异号离子）物理吸附（极性与极性非极性与非极性））4晶格取代5、相的接触电位
44、分散体系的不稳定因素：热力学因素、动力学因素
45、分散体系的稳定因素：延长稳定时间，克服和消除不稳定因素，使△G为正，并使
布朗运动D变小，则体系稳定。具体方法：1、降低温度2、增加黏度3、使之带电4、降低表面能，增加表面活性以及介质相容性。5、利用高分子或保护胶体，以形成表面结构层，加强位阻因素。
46、电解质的稳定与聚沉作用：1、外加电解质需要达到一定浓度方能使溶胶发生明显
聚沉。2、电解质使溶胶发生聚沉，主要起作用的是与胶粒带相反电荷的离子，称为“反粒子”。3、同价反离子的聚沉能力虽然相近，但依离子的大小不同其聚沉能力也略有不同。4、与胶体带有同种电荷的同粒子对溶胶的聚沉也略有影响，当反离子相同时，同离子的价数越高，聚沉能力越弱。
47、胶体和界面现象实际应用的例证：化妆品、墨水、涂料、食品、加工、染料、泡沫、
农业化学品、照相产品、陶瓷制品、纸涂层、磁性介质、催化剂、色铺吸收剂、膜制品48、高分子在分散体上的吸附特点：1、吸附量大（单点吸附、圈吸附、平面多点吸附、
无规则线圈、均一链分布、多层吸附）2、吸附力大（静电引力、范德华力、氢键）3、如固体表面有能与高分子基团生成难溶物的离子或元素，则可以起到定位的作用。4、当为良性溶剂时，高分子伸展，吸附层的有效厚度变大。
49、高分子絮凝剂的特点：1、加入量少时絮凝，量多时保护，与无机絮凝剂相反。2、
相对分子质量越大越好，但如大到不溶于水，则效果变差。3、水溶性高分子带电，与颗粒静电相吸，絮凝好4受ph影响大5、电解质帮助吸附
50、高分子絮凝机理：1、架桥作用（有利于吸附和絮凝，但是高分子浓度高时，则因
高分子将每个颗粒包住，破坏颗粒之间的架桥，从而使颗粒变得稳定）2、高分子的空位絮凝作用（高分子不被颗粒吸附时，颗粒之间产生吸引力，使颗粒产生絮凝）
51、表面活性剂的两个重要性质：1、表面活性剂吸附在表面上，具有改变表面张力的
能力；2、当其浓度超过一定的值时，表面活性在体相溶液中会形成各种有序聚集体，从而使溶液表现出一系列的功能性质。
52、表面活性剂的定义：有浓集于界面的特别趋向，或者在非常低物质的量的浓度下在
溶液中形成胶体凝聚，称其为表面活性剂。
53、表面活性剂的化学结构特征：1、含有对一种环境相极少吸引的分子，通常叫疏液
基团，2、含有对环境相强吸引的化学单元，即亲液基团。表面活性剂既可以溶在极性溶剂中又可以溶解在非极性的油相中，具有两亲性质，所以又叫两亲分子。
54、表面活性剂的分类方法：根据应用或功能的分类：分为洗涤剂、乳化剂、发泡剂、
润湿剂、分散剂、浮选剂
55、表面活性剂的亲水基分类：阳离子型（胺盐型、季铵盐型、胺氧化物）、阴离子型
（羧酸盐型、酯盐型）、非离子型（酯型、醚型、胺型、酚胺型、糖酯和糖醚型）、两性型（含弱碱性N原子的（仲胺、叔胺）含强碱性N原子的（季胺基团中的氮原子）、混合型（含离子基团和非离子基团作为亲水基醇醚硫酸盐）
56、表面活性剂的疏水基分类：碳氢链、聚氧丙烯、氟表面活性剂、硅表面活性剂、含
硼表面活性剂
57、高分子表面活性剂：大于1000
58、高分子表面活性剂：天然型、改性型、合成型。常见的有：明胶、淀粉衍生物、
聚乙烯醇
59、高分子表面活性剂的特点：1、较高分子量2、溶液黏度高3、很好的分散、乳化、
增稠、稳定以及絮凝等性能，起泡性差，常作消泡剂4、低毒或无毒5、降低表面张力和界面张力的能力弱，且表面活性随分子量的升高急剧下降。
60、高分子表面活性剂的应用：1、在能源工业中的应用2、在水处理化学中的应用（阻
垢分散剂、絮凝剂）3、在造纸中的应用（施胶剂、涂覆颜料、滤水性助留剂）4、在合成橡胶合成树脂中的应用5、在涂料和油墨工业中的应用。6、日用化学品（如聚乙二醇）7在其他领域中的应用（皮革复鞣剂）、陶瓷用分散剂、磁带盒磁盘分散剂。
61、聚合表面活性剂的合成：由低聚表面活性剂合成、由单体表面活性剂制备、由亲水
/疏水性单体合成、由大分子发生化学反应合成聚合表面活性剂。
62、新型表面活性剂：双子型表面活性剂、Bola型表面活性剂
63、Bola表面活性剂特点（中部是疏水基，两端是亲水基）：降低水表面张力的能力不
是很强、在溶液表面其面积是同等条件下经典表面活性剂的两倍或更大、其胶束有多种形态、因为有两个极性头所以亲水性更强、CMC(临界胶束浓度)较高、有较好的溶解性、Krafft点较低。
64、双子型（Gemini型）表面活性剂特点：易吸附在气液表面、极易聚集成胶团、CMC
值比传统表面活性剂低、具有较低的表面活性剂应用温度下限（Krafft点）、具有优良的润湿性、洗涤去污能力强、与传统非离子型表面活性剂复配时产生更大的协同效应，可大幅度降低体系的表界面张力、降低水溶液表面张力的倾向远大于聚集生成胶团的倾向、具有较高的生物安全性、形成的囊泡具有很好的耐温稳定性、黏度变化大。
65、Gemini型表面活性剂的应用：高效洗涤剂、乳化剂、个人护理品、高效增稠剂、
合成多空材料通过调整Gemini型表面活性剂在酶等主物质的分离，纯化中必将发挥重要作用将药物包裹后输送到靶向细胞，并尽可能达到缓释目的驱除地下水中非水相液体及吸附土壤的污染物，达到修复环境的目的多肽基Gemini型表面活性剂可用于抗感染治疗在三次采油中的应用
66、刺激响应型表面活性剂的分类：ph刺激响应型表面活性剂（含有羧基或胺基的表
面活性剂）、电解质刺激响应型表面活性剂、有机小分子刺激响应型表面活性剂、温度
刺激响应型表面活性剂、光刺激刺激响应型表面活性剂、氧化还原刺激响应型表面活性剂（引入对氧化还原反应敏感的官能团）
67、刺激响应型表面活性剂的应用：改变体系的流变学性能、三次采油中的应用、基因
转运中的应用、增溶作用
68、生物表面活性剂的优点：1、无毒或低毒2、可生物降解，对环境不造成污染3、结
构多样化，可以用于特殊领域4、可以从工业废物中生产，有利于环境治理5、在极端环境、ph值、盐浓度下具有很好的选择性和专一性6、不致敏、可消化、可做化妆品69、表面活性剂的疏水基团：天然脂肪酸、烷烃、烯烃、烷基苯、烷基芳香烃、醇类、
烷基酚。
70、表面活性剂的几种重要作用：增溶作用（部分或者完全不溶解于水相中物质在表面
活性剂存在下，溶解度会有极大的增加）、润湿作用（表面张力降低）、分散作用（使体系热力学稳定）、乳化作用（使不混溶的两种液体形成一定稳定性的液-液分散体系）、气泡作用（降低界面张力、使泡沫得到高度稳定、形成具有一定黏度的液膜）。
71、CMC的测定：表面张力法、电导法、染料法、光散射法
72、亲水亲油平衡值（HLB）的计算：1、摩尔系数法2、基数法3、CMC法
73、亲水亲油平衡值的测定：1、分配系数法2、气液色谱法3、溶度估测法
刊名-胶体界面化学期刊汇总
【刊名】Advances in Colloid and Interface Science 【简介】《胶体与界面科学进展》, 创刊于1967年，是由荷兰（Elsevier Science）出版的英文刊，期数:16,国际标准刊号：ISSN:0001-8686, 该刊被世图2003版《国外科学技术核心期刊总览》收录，该刊被SCI收录，2006年影响因子为3.79。 【征稿内容】刊载界面与胶体现象以及相关的化学、物理、工艺和生物学等方面的实验与理论研究论文，多用英文发表，间用德、法文。 【投稿信息】 地址：PO Box 211,Amesterdam,Netherlands,1000 AE 网址： https://www.wendangku.net/doc/ee13589468.html,/science/journal/00018686 【刊名】Current Opinion in Colloid & Interface Science 【简介】《胶体与界面科学新见》, 创刊于1996年，是由英国（Elsevier Science）出版的英文双月刊，国际标准刊号：ISSN:1359-0294，该刊被SCI收录，2006年影响因子为4.63。本馆有电子馆藏。 【征稿内容】胶体、界面和聚合物科学。 【投稿信息】 地址：84 Theobalds RD London,England, WC1X 8RR 网址： https://www.wendangku.net/doc/ee13589468.html,/wps/find/journaldescription.cws_home/620053/description #description 【刊名】Journal of Colloid and Interface Science 【简介】《胶体与界面科学杂志》，创刊于1946年，是由美国（Elsevier Science,Academic Press Inc.）出版的英文半月刊，国际标准刊号：ISSN:0021-9797，该刊被世图2003版《国外科学技术核心期刊总览》收录，该刊被SCI收录，2006年影响因子为2.233。本馆有纸版收藏。 【征稿内容】刊载胶体与界面科学基础原理和应用方面的论文和书评。 【投稿信息】 地址：525 B ST, STE 1900, SAN DIEGO, USA, CA, 92101-4495 网址： https://www.wendangku.net/doc/ee13589468.html,/wps/find/journaldescription.cws_home/622861/description #description 【刊名】Langmuir 【简介】《兰格缪尔》，创刊于1985年，是由美国（American Chemical Society）出版的英文刊，期数:26，国际标准刊号：ISSN:0743-7463，该刊被SCI收录，2006年影响因子为3.902。本馆有纸版收藏。 【征稿内容】注重以新的物理学观点研究表面与胶态化学，刊载论文、评论、技术札记和简讯。涉及学科极广。 【投稿信息】 地址：1155 Sixteenth St., NW Washington, DC 20036
界面与胶体化学
系 专业 班 学 姓 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉密┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉封┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉
纳米材料的研究进展 摘要： 在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，组件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。本文介绍了纳米材料和纳米技术的概念及其研究进展，并且着重介绍了纳米材料的应用及纳米材料的发展前景预测。 关键词：纳米材料纳米技术研究进展应用发展趋势。 引言： 新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的 战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 指由纳米单元构成的任何类型的材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、玻璃和复合材料等。这些纳米级的结构单元，如纳米粒子（0维）、碳纳米管（1维）和纳米层（2维）等又是由原子和分子组成的。通过改变纳米结构单元的大小，控制内部和表面的化学性质及它们的组合，就能设计材料的特性和功能。 1、纳米材料和纳米技术 1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 2、纳米材料的研究进展 纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员开始有意识得通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。1984年，德国萨尔布吕肯的格莱特(Gleiter)教授[3] 把粒径为6nm的金属铁粉原位加压制成世界上第一块纳米材料，开创纳米材料学之先河。1990年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳 米科学技术学术会议(Nano-ST)，标志着纳米材料学作为一个相对独立学科的诞生。 中科院沈阳金属所的卢柯小组[6]在纳米材料及相关亚稳材料领域取得了突出的成绩。他发展的利用非晶完全晶化制备致密纳米合金的方法已与惰性气体蒸发后原位加压法、高能球磨法成为当前制备金属纳米块材的三种主要方法之一。他们发现的纳米铜的室温超塑延展性，被评为2000年中国十大科技新
界面与胶体化学试卷A
系 专业 班 学号 姓 名 ┉┉ ┉┉ ┉┉┉┉ ┉ ┉密┉ ┉ ┉┉┉┉┉┉┉ ┉封┉┉ ┉┉ ┉┉┉┉┉┉ 线 ┉┉┉┉ ┉┉┉┉ ┉ ┉
乳化液的研究进展 摘要针对目前国内外乳化液在食品、化妆品、医药等各类生活用品的应用及发展论述。本文通过世界乳化液发展史，各类乳化液的作用延伸到现实生活中的应用，通过不同性质的物质经过实验加工合成各种各样对人们生产活动息息相关的乳化液。乳化液的应用主要体现在食品添加剂、化妆品的乳化理论与乳化技术上，都是通过人民生产生活对其的要求日益提高，乳化液相关工作人员不断改进乳化液的原料、生产合成工艺逐步完善乳化液的功能。得出了根据各种乳化液的HLB值不同、乳化液与分散相的亲和性、乳化液的配伍作用可以细分各类乳化液的相应及相对作用推广乳化液在各领域的使用。 关键字：乳化液，食品添加剂，化妆品，乳化液的HLB值 引言乳化液广泛应用于化工、食品、造纸、涂料、印染、纺织、环保、石油、医药、金属加工、石油产品、废水处理等各个领域。本文主要介绍乳化液的发展、制备、性质及应用，反映了乳化最新研究与应用成果，对乳化液的研究、开发和应用提供参考。 1.乳化液的乳化原理 乳化液作为一类食品添加剂，在食品工业中扮演着重要的角色，它是现代食品工业的重要组成部分，在食品工业中的需求量约占添加剂的50%[1]。基于其表面活性性质和与食品组分的相互作用，乳化液不仅在各种原料混合、融合等一系列加工过程中起乳化、分散、润滑和稳定等作用，而且还可以改进和提高食品的品质和稳定性。比如，它可以使食品舌感润滑、保持质感，还被用作蛋糕的起泡剂、豆腐的消泡剂等。在面包生产中，乳化液可以保护淀粉粒，防止老化，从而使面包食感得到改良，并在防氧化、抗菌和品质等方面得到改善。 乳化液是一种表面活性剂，既有亲水基团，又有亲油基团，两者分别处于两端，形成不对称的分子结构。可将两种不溶物质“吸附”在一起。乳化液是乳液的一种稳定剂，也是表面活性剂的一种。 乳化液可以分散在分散质的表面，形成薄膜或者是双电层，可以是分散相带有电荷，这样就可以阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。例如，在农药的原药（固态）或原油（液态）中加入一定量的乳化液，再把它们溶解在有机溶剂里，混合均匀后可制成透明液体，叫乳油。常用的乳化液有肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠盐、羧酸盐、硫酸盐等。 1.1液体物料中的乳化原理 在两种不相混合的液体中（如油和水），乳化液分子能吸附于液体界面上，并定向排列，亲水基团指向水相，疏水基团指向油相，通过乳化液的“架桥”作用，使水和油两相紧密地融 合在一起。 1.2 固体物料中的乳化原理乳化液与食品中的蛋白质、淀粉、脂类作用，改善食品结构。碳
专题讲解-界面现象-胶体化学
表面吉布斯自由能和表面张力 1、界面： 密切接触的两相之间的过渡区（约几个分子的厚度）称为界面（interface），通常有液－气、液－固、液－液、固－气、固－液等界面，如果其中一相为气体，这种界面称为表面（surface）。 2、界面现 象： 由于界面两侧的环境不同，因此表面层的分子与液体内的分子受力不同： 1.液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零； 2.处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。 由于气相分子对表面层分子的引力小于液体内部分子对表面层分子的引力，所以液体表面层分子受到一个指向液体内部的拉力，力图把表面层分子拉入内部，因此液体表面有自动收缩的趋势；同时，由于界面上有不对称力场的存在，使表面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势，借以补偿力场的不对称性。由于有上述两种趋势的存在，在表面会发生许多现象，如毛细现象、润湿作用、液体过热、蒸气过饱和、吸附作用等，统界面现象。 3、比表面（Ao） 表示多相分散体系的分散程度，定义为：单位体积（也有用单位质量的）的物质所具有的表面积。用数学表达式，即为： =A/V A 高分散体系具有巨大的表面积。下表是把一立方厘米的立方体逐渐分割成小立方体时，比表面的增长情况。高度分散体系具有巨大表面积的物质系统，往往产生明显的界面效应，因此必须充分考虑界面效应对系统性质的影响。
4、表面功 在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要对体系做的功，称为表面功（ω’）。 -δω’=γdA (γ:表面吉布斯自由能，单位：J.m-2) 5、表面张力 观察界面现象，特别是气-液界面的一些现象，可以觉察到界面上处处存在着一种张力，称为界面张力（interface tension）或表面张力（surface tension）。它作用在表面的边界面上，垂直于边界面向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任一条线两侧，垂直于该线沿着液面拉向两侧。如下面的例子所示： 计算公式： -δω'= γdA (1) 式中γ是比例常数，在数值上等于当T、p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系作的非膨胀功。 我们从另一个角度来理解公式(1)。先请看下面的例子。 从上面的动画可知：肥皂膜将金属丝向上拉的力就等于向下的重力（W 1+W 2 ），即 为
界面与胶体化学复习题及答案
习题1 1. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状 态相比，以下性质保持不变的有： (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管 内液体将： (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5.在临界温度时，纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6.在 298 K时，已知 A液的表面张力是 B液的一半，其密度是 B液的两倍。如 果A液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等， B液将会升高： (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是： (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱和蒸气压大
(B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现： (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 (D)水进入毛细管并从另一端滴出 10.同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压： (A) 大 (B) 一样 (C) 小 (D) 不定 11.用同一支滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多? (A)水的多 (B)苯的多 (C)一样多 (D)随温度而改变 12. 25℃时，一稀的肥皂液的表面张力为0.0232 N·m-1，一个长短半轴分别为0.8 cm和0.3 cm的肥皂泡的附加压力为： (A) 5.8 Pa (B) 15.5 Pa (C) 18.4 Pa (D) 36.7 Pa 13.已知 293 K时，水-辛醇的界面张力为 0.009 N·m-1，水-汞的界面张力为 0.375 N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N·m-1，故可以断定： (A)辛醇不能在水－汞界面上铺展开 (B)辛醇可以在水－汞界面上铺展开 (C)辛醇可以溶在汞里面 (D)辛醇浮在水面上 14.在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是： (A) 增加农药的杀虫药性 (B) 提高农药对植物表面的润湿能力 (C) 防止农药挥发 (D) 消除药液的泡沫 15.将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl水溶液中，三根毛细管中液面上升高度分别为h1，h2，h3，则： (A) h1＞h2＞h3 (B) h1＞h3＞h2 (C) h3＞h1＞h2 (D) h2＞h1＞h3
界面与胶体
1.毛细管中形成的弯曲液面，无论是凸液面还是凹液面，所产生的附加压力恒为正值，方向均指向弯曲液面的曲率中心 2.湿润性液体在毛细管中上升的高度与毛细管内径成反比关系，与液面的表面张力成正比关系。 3.球形液滴的半径越小，饱和蒸汽压越大，溶液中的气泡半径越小，气泡内液面的饱和蒸汽压越小。 4.常见的亚稳态包括：过饱和蒸汽、过冷液体、过热液体和过饱和溶液。 5.在一定的T、P下，向纯水中加入少量表面活性剂，此时，表面活性剂在溶液表面层的浓度将大于其在溶液本体中的浓度。此时，溶液的表面张力将小于纯水的表面张力。 6.根据溶于水后是否解离可以极爱那个表面活性剂分为离子型和非离子型两大类。离子型表面活性剂又可以按产生离子的电荷性质分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂。 7.固体在等温、等压下可以自发地吸附气体，则该过程的△G<0 ,△S<0 △H<0。 8.临界胶束浓度（CMC）和亲水亲油平衡（HLB）是表面活性剂的两个重要参数。 9.根据分散相和分散介质的聚集状态进行分类，胶体系统可以分为：固溶胶、液溶胶和气溶胶。 10.溶胶系统的电动现象：主要指电泳和电渗。 11.胶粒收到分散介质分子碰撞而处于不停息的、无规则的运动状态，这种现象是：布朗运动。 12.在外加电场的作用下，胶体粒子在分散介质里向阴极或阳极定向移动的现象叫做电泳。该现象证明了胶体粒子带点。 13.胶体系统的电动现象主要指：电泳和电渗。 14.把混有离子或分子的胶体装入半透膜袋中，并把这个袋放在溶剂中从而使离子或分子从胶体溶液里分离出来的操作叫做渗析。这个操作证明胶体粒子直径比离子或分子大。应用 该方法可以净化、精制胶体。 15.ζ电势越高，表面：胶粒带电越多，滑动面与溶液本体之间的电势差越大，扩散层厚度越厚。（结论） 16.溶液的丁达尔效应是其高度分散性和多相不均匀性的反映。 17.高分子化合物对溶胶同时具有絮凝和稳定作用。 18.使胶体聚沉的主要方法有：加入电解质、加入带相反电荷的胶体、加热。 19.使溶胶聚沉所需电解质最低浓度称为电解质对溶胶的聚沉值。聚沉值越小的电解质，其聚沉能力越强。 20.胶体的流变性质是指胶体在外力作用下变形和流动的性质。 21.将一束光线通过胶体，从侧面看到一条光亮的通路，这是由于胶体粒子对光的散射造成的，这种现象叫做丁达尔效应。利用该现象可以鉴别胶体和溶液。 判断： 1.表面活性分子开始形成一定形状的胶束所需的最低浓度称为临界胶束浓度(CMC) T 2.表面活性剂的HLB值越大，表示该表面活性剂的亲水性越强T 3.溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的 F 4.溶胶系统是指分散相的粒径大于1000nm的分散系统 F 5.胶体系统的主要特征是高度分散性、多相不均匀性和热力学不稳定性。 F 6.在加入少量大分子溶液时，会促使溶胶的聚沉，这种现象称为敏化作用。T 7.聚沉值越大的电解质其聚沉能力越小；反之，聚沉值越小的电解质其聚沉能力越强T 8.ζ电势越高，表明：胶粒带电越多T
胶体化学论文
胶体化学与表面化学 14无机非 杜君 学号：1403031008 胶体化学是胶体体系的科学，随着胶体化学的迅速发展，它已成为一门独 立的学科。这是因为有一方面由于胶体现象很复杂，有它自己独特的规律性； 它在科学研究方面发挥着巨大的作用；不仅如此，它与无机化学、材料化学等 相关学科也有着密切关系，如利用微乳技术制取纳米颗粒、利用溶胶—凝胶法 制压电陶瓷等。 胶体体系的重要特点之一，是具有很大的表面积。任何表面，在通常情况 下实际上都是界面，如水面即液体与气体的界面、桌面即固体与气体的界面等，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象，也就 是界面现象。胶体化学中所说的界面现象，不仅包括物体表面上发生的物理化 学现象以及物体表面分子（或原子）和内部的有什么不同，而且还包括一定量 的物体经高度分散后（这时表面积将强烈增大）给体系的性质带来怎样的影响，例如粉尘为什么会爆炸、小液珠为什么能成球、汞的小液滴在洁净玻璃上成球 而水的小液滴铺展、活性炭为什么能脱色等等，这些问题都与界面现象有关。 界面现象涉及的范围很广，研究界面现象具有十分重要的意义。 表面化学就是研究表面现象的一门学科，从历史角度看，表面化学是胶体 化学的一个重要分支，也是其中最重要的一个部门，二者密切相关。胶体化学 与表面化学内容包括胶体的制备和性质、凝胶、界面现象和吸附、乳状液的基 本知识及其应用，如丁达尔现象、电泳及电渗、双电层结构和相应电位分布、 双电层理论、DLVO理论、表面张力产生原因及肥皂去污等原理。 胶体的制备与性质和表面现象是胶体化学最核心的内容。胶体的制备与 性质包括胶体的运动性质、光学性质、电学性质、流变性质、制备及净化方法 及胶团的结构和与其相关的双电层理论及模型等相关内容：由于胶粒对光的散 射作用产生了丁达尔现象；由于不同溶胶中胶粒的大小不同，使之对透过其中 的光的散射、反射作用不同，故使溶胶产生各种颜色；由于胶粒带电的性质使 之产生了电泳及电渗现象；由于它带电的性质又产生了双电层理论；又由于它 带电的性质引出了DLVO理论及对其聚沉性的研究。
界面现象问答题【自己整理
1液滴会自动成球形，固体表面有吸附作用，溶液的表面也会有吸附现象，请给予热力学解释。 答：在一定的T、p下，系统的吉布斯函数越低越稳定。G =σ A 液滴自动呈球形是因为相同体积时，液滴的表面积最小。固体表面和液体表面有吸附作用是因为可通过吸附作用来降低表面的不对称性，降低表面张力，使吉布斯函数降低。 2工业上常用喷雾干燥法处理物料。 答：根据开尔文公式可知，微小液滴的饱和蒸气压比普通平液面的饱和蒸气压的大，因此在同样温度下更易挥发，使物料达到干燥的目的。 3用同一滴管在同一条件下分别滴下同体积的三种液体，水、硫酸水溶液、丁醇水溶液，则它们的滴数最多的是哪一个，最少的是哪一个？ 答：把水的表面张力看为定值，加入硫酸后硫酸水溶液的表面张力增大，加入丁醇后丁醇水溶液的表面张力减小，表面张力越大越易形成球状。所以硫酸的滴数最少，丁醇滴数最多。 4、解释下列各种现象及其产生原因 （1）均匀混合的油水系统经静止后会自动分层； （2）自由液滴或气泡通常呈球型； （3）粉尘大的工厂或矿山容易发生爆炸事故。 答：（1）均匀混合的油水系统静止后分层是液体自动缩小界面积的现象。均匀混合的油水系统是多相分散体系，相与相之间的界面积很大，界面能很高，处于不稳定状态，因而会自动缩小界面积而使系统趋于稳定。 2）自由液滴或气泡也是液体自动缩小界面积的现象。一方面由于体积一定时，球型液滴表面积最小，另一方面若形成凸凹不平的不规则表面，在凸凹处分别受到相反方向附加压力的作用，在这些不平衡力的作用下，必然会形成球型表面，各处压力均衡，系统才处于稳定状态。 3）粉尘是细小的固体颗粒分散在空气中形成的分散系统，颗粒越小，表面积越大，表面能越高，因处于极不稳定的状态。当遇到明火、撞击等不安全因素时，就会导致系统的燃烧甚至爆炸。 5、纯水和矿泉水注满玻璃杯时，哪一个的液面会更高于杯口？ 答：矿泉水中含有无机盐离子，可使水的表面张力增大，进而增大了水于玻璃杯壁的接触角，所以矿泉水的液面会更高于杯口 6、气、固相反应CaCO3（s）——CaO（s）+ CO2（g）已达平衡。在其他条件不变的情况下，若把CaCO3（s）的颗粒度变的极小，则平衡如何移动？ 答：正向移动。微小晶体的蒸汽压比普通晶体的大，其化学势也高 7、在一定温度和压力下,为什么物理吸附都是放热过程？ 答：因为物理吸附基本上相当于气体的凝聚过程，而这个过程是要放出液化热的。另外，从吸附热力学上看吸附过程是一个自动进行的过程，因此在恒温、恒压下随着吸附的进行，系统的吉布斯函数是减小的，即ΔT,pG<0。再者气体分子吸附在固体表面上是气体分子由在三维空间运动转移到二维空间上运动，分子的平动受到了制约，从宏观上看表现为熵减的过程，即吸附过程为ΔS<0的过程。在恒温、恒压下，存在 ΔT,pG=ΔH-TΔS 因为ΔG<0，ΔS<0，所以吸附焓必然小于零。严格讲这一结论只对物理吸附才成立 1、晴朗的白天看天空为什么呈蔚蓝色，而晚霞却呈红色？ 白天看到的是太阳光在空气中的散射光，晚霞是看到的透射光。 2、在两块光滑的玻璃之间放些水后叠合在一起，若使之上下分开为什么要很费力？
界面与胶体化学复习题及答案
应化124班 1. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状 态相比，以下性质保持不变的有： (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管 内液体将： (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5.在临界温度时，纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6.在 298 K时，已知 A液的表面张力是 B液的一半，其密度是 B液的两倍。如 果A液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等， B液将会升高： (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是： (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？
(A)微小晶体的饱和蒸气压大 (B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现： (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 (D)水进入毛细管并从另一端滴出 以下说法中正确的是（ C ）。 (A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统； (B) 溶胶与真溶液一样是均相系统； (C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶； (D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小 二、判断题 1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。（√） 2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。（×） 3、有无丁达尔(Tyndall)效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。（√） 4、亲液溶胶的丁达尔(Tyndall)效应比憎液胶体强。（×） 5、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。（√） 6、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的硫酸盐溶 液则又会沉淀。（√） 7、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。（×） 8、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。（√） 9、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移现 象。（√） 10、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。（×） 二、填空题 1.界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是 不同点是。 2.液态汞的表面张力 g= 0.4636 N·m-1+ 8.32×10-3N·m-1·K-1·T - 3.13×10-7N·m-1·K-2·T2 在 400 K时，汞的（?U/?A）T, V = 。 3.液滴越小，饱和蒸气压越 __________；而液体中的气泡越小，气泡内液体的饱和蒸气压越 __________。 4. 300 K时，水的表面张力g= 0.0728 N·m-1，密度r为 0.9965×103kg·m-3。
胶体界面现象问题答案修改版
?胶体界面现象问题答案 1.为什么自然界中液滴、气泡总是圆形的为什么气泡比液滴更容易破裂?同样体 积的水,以球形的表面积为最小,亦即在同样条件下,球形水滴其表面吉布斯自由能相对为最小。气泡同理。半径极小的气泡内的饱和蒸气压远小于外压,因此在外压的挤压下,小气泡更容易破裂。 2.毛细凝结现象为什么会产生?根据Kelvin公式RTln(pr/po)=2Vγ/r, 曲率半径极小 的凹液面蒸气压降低,低于正常饱和蒸气压,即可以在孔性固体毛细孔中的凹液面上凝结。因毛细管曲率半径极小,所以会产生毛细凝结现象。 3.天空为什么会下雨人工降雨依据什么原理向高空抛撒粉剂为什么能人工降雨 天上的雨来自空中的云,空中的云其实就是水的气溶胶,它来自地面的水汽蒸发。当 水蒸气压大于水的饱和蒸汽压，云中水滴增大，达到一定程度,也就是不能被上升 的气流顶托住的时候,水滴（冰滴、雪花）就会落到地面上,即是我们所见的雨、雹、雪。 ?只有过饱和水蒸气的云才能实施人工增雨。雾状小水滴的半径很小，根据开尔文公式，由于小水滴的饱和蒸气压p r*大于水的饱和蒸汽压，水滴难以长大，可以添加碘化银、干冰，增大粒径（干冰还降低温度），降低p r* ，使水滴凝结。 ?实施人工隆雨时就是向空中撒入凝结核心，使最初的小水滴的曲率半径加大，这时小水滴的饱和蒸气压小于高空中的蒸气压，从而形成降雨。 4.为什么会产生液体过热现象加入沸石为什么能消除过热现象 ?液体中的小气泡，r <0, p r* 一、凝胶 1.什么是凝胶？有何特征（两个不同）？ 外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态，即凝胶。（又称冻胶） 其一，凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位，可以自由行动，因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成结构，液体包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度、屈服值等。 其二，凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，共结构强度往往有限，易于遭受变化。改变条件，如改变温度、介质成分或外加作用力等，往往能使结构破坏，发生不可逆变形，结果产生流动。由此可见，凝胶是分散体系的一种特殊形式，共性质介于固体和液体之间。 2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶？ 由柔性的线性大分子物质，如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附，然后转变为多分子层吸附，硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等，在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系，其吸附等温线的形状不同，弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。 由刚性质点（如SiO2、TiO2，V2O5、Fe2O3等）溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶，因质点本身和骨架具有刚性，活动性很小，故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小，属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构，液体只要能润湿，均能被其吸收，即吸收作用无选择。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶，因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。 3.试述凝胶形成的基本条件？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析 出的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形 成连续的网状结构。 4.凝胶形成的方法有哪几种？ 改变温度转换溶剂加电解质进行化学反应 5.凝胶的结构分为哪4种类型？ A 球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架Ti02、Si02等凝胶。 B 棒状或片状质点搭成网架，如V205凝胶、白土凝胶等。 C 线型大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区，如明胶凝胶、棉花纤维等。 D 线型大分子因化学交联而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微量：二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。 第十一章界面现象 ．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？ 答：总地说来四者都是描述表面地过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其 内部多余地能量；若在，恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在，恒定时，单位表面地自由能，便称为比表面自由能，其单位为·－，因＝·，故·－也可化为·－，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面地切面方向地力，称为表面张力.虽然比表面自由能和表面张力地数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量. ．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？ 答：油与水是互不相溶地，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能地第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量地倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层. ．铅酸蓄电池地两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理 解这理解这“活性”两字？ 答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大地比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态.这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成地高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极地高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失. .在化工生产中，固体原料地焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？ 答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热地空气或其它气体，使炉内固体颗粒在 气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间地接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高地化学活性状态. . 在滴管内地液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？ 答：因在滴管下端地液面呈凹形，即液面地附加力是向上地，液体不易从滴管滴出，因此 若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面地附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下地一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位地曲率半径都不一样，不同部位地曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡地压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小地表面积. 本章基本内容与要求 1、理解与掌握界面热力学基本原理与公式。 （1）理解界面张力（自由能）与过剩量的意义，理解界面系统热力学基本原理与平衡条件。 （2）掌握拉普拉斯方程、开尔文方程及吉布斯等温方程的推导、含义与应用（计算与解释界面现象）。 （3）了解润温程度的判剧。 2、了解界面平衡特性。 （1）理解化学吸附与物理吸附概念。 （2）掌握兰缪尔吸附模型的意义与应用。 （3）了解BET多层吸附模型的意义与应用。 3、了解界面反应动力学及多相催化。 4、了解胶体系统的各种分类以及物质的尺度在分类中的意义。 5、掌握胶体系统的稳定、制备和破坏的方法。 （1）理解胶体和稳定机制及相关理论。 （2）掌握胶体失稳的各种因素。 6、掌握胶体系统的各种特性。 包括相平衡性质、动力性质、动电性质、流变性质，并了解其变化规律。 7、了解缔合胶体、乳状液、泡沫以及凝胶的特点，了解影响其稳定性的因素。 本章重点与难点： 1、有关界面现象的有：表面张力、弯曲液面的附加压力及后果、表面吸附量与接触角。 2、有关胶体系统的有：胶体的各种特性、胶性稳定性及相关理论、有关沉降公式及流动电势的计算。 3、有关大分子溶液的有：平均分子质量及测定、大分子溶液的粘度、唐南平衡。 本章教学时数：10-12学时，习题课：2学时。 通常分为胶体化学与界面化学两章讨论，因胶体是高度分散的多相体系，其有很大的比表面，故合为一章。但讲述仍是分开，先谈界面化学。 体系内相与相之间存在的一个过渡层，称为相界面。历史上曾称为“表面”。因人们习惯把S-g、L-g的界面称为表面。现已多改之，因称“表面”有二点不妥：①表面似指一个没有厚度的纯几何面；而界面则是两相间的过渡层，通常具有几个分子层厚为三维空间。②“表面”的范围较窄，象S-L、S-S、L-L亦存“界面”。 习题1 1、一定体积的水,当聚成一个大水球或分散成许多水滴时,同温度下,两种状态 相比,以下性质保持不变的有: (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2、在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体,当将毛细管右端用冰块冷却时,管 内液体将: (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3、在298 K下,将液体水分散成小液滴,其热力学能: (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4、在相同温度下,固体冰与液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5、在临界温度时,纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6、在 298 K时,已知 A液的表面张力就是 B液的一半,其密度就是 B液的两倍。 如果A液在毛细管中上升1、0×10-2m,若用相同的毛细管来测 B液,设接触角相 等,B液将会升高: (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4、0×10-2m 7、下列说法中不正确的就是: (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8、微小晶体与普通晶体相比较,哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱与蒸气压大 (B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9、在空间轨道上运行的宇宙飞船中,漂浮着一个足够大的水滴,当用一根内壁干 净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时,将会出现: (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 天津工业大学2011-2012学年第一学期 应化、化工《胶体与界面化学》课程期末试卷(A卷) 班级___________姓名__________ 学号____________ 一、选择题（25分） 1. 空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N/m）所受附加压力为( D ) (A) 2.5Pa (B) 5Pa (C) 10Pa (D) 20Pa 2. 液体在毛细管中上升的高度正比于（C ）。 (A) 温度(B) 液体密度(C) 附加压力(D) 管的半径 3. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有 不同饱和蒸气压，以P 平、P 凹 、P 凸 分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱 和蒸气压，则三者的关系是（ B ） (A) P平＞P凹＞P凸(B) P凸＞P平＞P凹 (C) P凹＞P平＞P凸(D) P凸＞P凹＞P平 4. 用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（D ） (A) 毛细管必须严格清洗保证干净 (B) 毛细管口必须平整 (C) 毛细管应垂直放置并刚好与液面相切 (D) 毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变 5. 表面活性剂是针对某种特定的液体或溶液而言的，表面活性剂的实质性作 用是（C） （A）乳化作用（B）增溶作用 （C）降低表面张力（D）增加表面张力 6. 电动现象产生的基本原因是（D） （A）外电场或外压力的作用 （B）电解质离子的作用 （C）分散相粒子或多孔固体的比表面能高 （D）固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构 7. 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是（C ） （A）乳光计测定粒子浓度（B）超显微镜测定粒子大小 （C）观察丁达尔效应（D）测定ζ电势 8. 江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其 中与胶体化学有关的是（ B ） （A）乳化作用（B）电解质聚沉作用 （C）溶胶互沉作用（D）破乳作用 9.雾属于分散体系，其分散介质是（A） （A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。 10. 溶胶的基本特性之一是( C ) (A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系 (B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系 (C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系 (D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。 11. 一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度( C ) (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 12. 在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生( A ) (A) 大水珠变大，小水珠变小(B) 大水珠变大，小水珠变大(C) 大水珠变小，小水珠变大(D) 大水珠，小水珠均变小 1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？ 当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。 用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸 （3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品 2.试述凝胶形成的基本条件？ ①降低溶解度，使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。②析出 的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成 连续的网状结构。 3.简述光学白度法测定去污力的过程。 将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。 4.试述洗涤剂的发展趋势。 液体洗涤剂近几年的新的发展趋势：(1)浓缩化(2)温和化、安全化(3)专业化(4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯 5.简述干洗的原理 干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。 6. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？ 脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。 7.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？ 用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂 8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？ 织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。 9.请举出几个润湿剂的应用实例。 （1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。 （2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油—水界面张力和使润湿反转的能力 （3）润湿剂在原油集输中的应用。在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器胶体与界面化学复习题库
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