2022年膠體與表面化學知識點整理

1、學習必備歡迎下載第一章1. 膠體體系的重要特點之一是具有很大的表面積。通常規(guī)定膠體顆粒的大小為1-100nm（直徑）2. 膠體是物質存在的一種特殊狀態(tài)，而不是一種特殊物質，不是物質的本性。膠體化學研究對象是溶膠（也稱憎液溶膠）和高分子溶液（也稱親液溶膠）。氣溶膠：云霧，青煙、高空灰塵液溶膠：泡沫，乳狀液，金溶膠、墨汁、牙膏固溶膠：泡沫塑料、沸石、冰淇淋，珍珠、水凝膠、紅寶石、合金第二章一溶膠的制備與凈化1. 溶膠制備的一般條件：（1）分散相在介質中的溶解度必須極小（2）必須有穩(wěn)定劑存在2. 膠體的制備方法：（1）凝聚法（ 2）分散法二溶膠的運動性質1. 擴散：過程為自發(fā)過程ddddmcdatx

2、，此為 fick 第一擴散定律，式中dm/dt 表示單位時間通過截面a擴散的物質數(shù)量， d為擴散系數(shù)，單位為m2/s，d越大，質點的擴散能力越大擴散系數(shù) d 與質點在介質中運動時阻力系數(shù)f之間的關系為：artdn f（an 為阿伏加德羅常數(shù)； r為氣體常數(shù)）若顆粒為球形，阻力系數(shù)f=6r（式中，為介質的黏度，r為質點的半徑）故16rtdnar，此式即為einstein第一擴散公式濃度梯度越大，質點擴散越快；就質點而言，半徑越小，擴散能力越強，擴散速度越快。2. 布朗運動：本質是分子的熱運動現(xiàn)象：分子處于不停的無規(guī)則運動中由于布朗運動是無規(guī)則的， 因此就單個粒子而言， 它們向各方向運動的幾率是相

3、等的。在濃度高的區(qū)域，單位體積的粒子較周圍多，造成該區(qū)域“出多進少”，使?jié)舛冉档停?這就表現(xiàn)為擴散。 擴散是布朗運動的宏觀表現(xiàn)，而布朗運動是擴散的微觀基礎einstein認為，粒子的平均位移x 與粒子半徑r、介質黏度、溫度t和位移時間 t 之間的關系：123arttxnr，此式常稱為 einstein-brown位移方程。式中 x是在觀察時間 t 內(nèi)粒子沿 x 軸方向的平均位移； r 為膠粒的半徑；為介質精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 1 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載的粘度；an 為阿伏加德羅常

4、數(shù)。3. 沉降溶膠是高度分散體系，膠粒一方面受到重力吸引而下降，另一方面由于布朗運動促使?jié)舛融呌诰?。當這兩種效應相反的力相等時，粒子的分布達到平衡，粒子的濃度隨高度不同有一定的梯度，如圖所示。這種平衡稱為沉降平衡。三、溶膠的光學性質1. 光散射（1）丁達爾效應：以一束強光射入溶膠后，在入射光的垂直方向可以看到一道明亮的光帶，被稱為丁達爾效應光本質是電磁波， 當光波作用到介質中小于光波波長的粒子上時，粒子中的電子被迫振動（其振動頻率與入射光波的頻率相同）, 成為二次波源，向各個方向發(fā)射電磁波，這就是散射光波也就是我們看到的散射光。丁達爾效應可以認為是膠粒對光的散射作用的宏觀表現(xiàn)。（2）rayl

5、eigh 散射定律 c為單位體積中質點數(shù)， v 為單個粒子的體積（其線性大小應遠小于入射光波長） ，為入射光波長， n1、n2分別為分散介質和分散相的折射率散射光強度與入射光波長的四次方成反比。入射光波長愈短， 散射愈顯著。 所以可見光中，藍、紫色光散射作用強。 分散相與分散介質的折射率相差愈顯著，則散射作用亦愈顯著。若n1=n2 則無散射現(xiàn)象散射光強度與單位體積中的粒子數(shù)成正比。 散射光強度與粒子體積的平方成正比。在低分子溶液中， 散射光極弱，因此利用丁道爾現(xiàn)象可以鑒別溶膠和真溶液。3）溶膠的顏色：溶膠產(chǎn)生各種顏色的主要原因是溶膠中的質點對可見光產(chǎn)生選擇性吸收若溶膠對可見光的各部分吸收很弱，

6、且大致相同，則溶膠無色若溶膠能較強的選擇性吸收某一波長的光，則透過光該波長的光變?nèi)酰?就會呈現(xiàn)該波長光的補色光質點對光的吸收主要取決于其化學結構每種分子都有其自己的特征吸收波長，若特征波長在可見光波長范圍內(nèi)，則該物質顯色四溶膠的電學性質和膠團結構1. 電動現(xiàn)象及其應用（1）電泳：膠粒顆粒帶電，在外電場的作用下，向正極移動，后來發(fā)現(xiàn)，任何溶膠中的膠粒都有這樣的現(xiàn)象， 帶負電的膠粒向正極移動， 帶負電的膠粒向負極移動，這種現(xiàn)象被稱為電泳。（2）電滲析：水在外加電場的作用下，通過黏土顆粒間的毛細通道向負極移動的現(xiàn)象稱為電滲析。（3）沉降電位，在無外加電場作用下，若使分散相粒子在分散介質中迅速沉降時，

7、使底層與表面層的粒子濃度懸殊，從而產(chǎn)生電勢差，這就是沉降電勢。這種現(xiàn)象是電泳的逆過程。貯油罐中的油內(nèi)常會有水滴， 水滴的沉降會形成很高的電勢差， 有時會引發(fā)事故。通常在油中加入有機電解質，增加介質電導，降低沉降電勢。（4）流動電位若用壓力將液體擠過毛細管網(wǎng)或由粉末壓成的多孔塞，則在毛細管網(wǎng)或多孔塞的兩端會產(chǎn)生電位差， 此之謂流動電位，此現(xiàn)象為電滲析的逆過程。在用泵輸送原油或易燃化工原料時，要使管道接地或加入油溶性電解質，增加介質電導，防止流動電勢可能引發(fā)的事故。2. 質點表面的電荷的來源223222410221224()2nncviinn精品學習資料 可選擇p d f - - - - - -

8、- - - - - - - - 第 2 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載（1）電離：對于可能發(fā)生電離的大分子的溶膠而言，則膠粒帶電主要是其本身發(fā)生電離引起的。蛋白質分子，當它的羧基或胺基在水中解離時，整個大分子就帶負電或正電荷。當介質的 ph較低時，蛋白質分子帶正電， ph較高時，則帶負電荷。當?shù)鞍踪|分子所帶的凈電荷為零時，這時介質的ph稱為蛋白質的等電點。在等電點時蛋白質分子的移動已不受電場影響，它不穩(wěn)定且易發(fā)生凝聚。（2）離子吸附：凡經(jīng)化學反應用凝聚法制得溶膠，其電荷亦來源于離子吸附。膠粒在形成過程中， 膠核優(yōu)先吸附某種離子， 使膠粒帶電， 如在 agi

9、 溶膠的制備過程中，如果 agno3過量，則膠核優(yōu)先吸附ag+離子，使膠粒帶正電；如果ki 過量，則優(yōu)先吸附 i -離子，膠粒帶負電。能和組成質點的離子形成不溶物的離子，最易被質點表面吸附， 這個規(guī)則通常被稱為 fajans 規(guī)則。（3）晶格取代：黏土晶格中的鋁離子往往有一部分被鈣離子或鎂離子取代，從而使黏土帶負電， 為維持電中性， 必然要吸附某些正離子， 這些離子又因水化而離開表面，形成雙電層。（4）非水介質中質點帶電的原因：當兩種不同的物質接觸時，相對介電常數(shù)d較大的一相帶正電，另一相帶負電。三、膠團結構膠核、吸附層、膠粒、擴散層、膠團膠核吸附離子是有選擇性的， 首先吸附與膠核中相同的某種

10、離子，用同離子效應使膠核不易溶解，若無相同離子，則首先吸附水化能力較弱的負離子，所以自然界中的膠粒大多帶負電，如泥漿水、豆?jié){等都是負溶膠。膠粒 = 膠核 +被吸附離子 + 緊密層反離子膠團 = 膠粒 + 擴散層反離子當 ki 過量做穩(wěn)定劑， (agi)m ni(n-x )k+xxk+當 agnon3過量作穩(wěn)定劑， (agi)mnag+(n-x )no3x+x no3五膠體的穩(wěn)定性（一） . 溶膠的穩(wěn)定性與 dlvo 理論1. （1）熱力學上為不穩(wěn)定體系：膠體體系是多相分散體系，有巨大的界面能。（2）動力學上的穩(wěn)定體系：溶膠粒子較小，布朗運動激烈，因此在重力場中不易沉降，即具有動力學穩(wěn)定性。（3

11、）聚結穩(wěn)定性：由于膠團雙電層結構的存在，膠粒都帶有相同的電荷，相互排斥，故不易聚沉。這是溶膠穩(wěn)定存在的最重要原因（4）水化膜：在膠團的雙電層中反離子都是水化的，因此在膠粒外有一層水化膜，它阻止了膠粒的相互碰撞而導致膠粒結合變大。2.dlvo 理論：溶膠在一定條件下是穩(wěn)定存在還是聚沉，取決于粒子間的相互吸引力和靜電斥力。若斥力大于吸引力則溶膠穩(wěn)定，反之則不穩(wěn)定。(1) 質點間的范德華吸引能膠粒之間的相互作用可看作是分子作用的加和若兩個球形粒子體積相等h: 兩球表面之間的最短距離 r : 膠粒半徑a：hamaker常數(shù) （與物質有關 10-19 10-20 j) 12aarvh精品學習資料 可選擇

12、p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 3 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載在介質中，（2）雙電層的排斥能對球形粒子n0 : 單位體積粒子數(shù): 介電常數(shù)0: 粒子表面電勢: 離子氛半徑的倒數(shù) r : 粒子半徑 h : 離子之間的最近距離溶膠穩(wěn)定理論膠粒之間有相互吸引的能量va 和相互排斥的能量 vr，總作用能為 va+vr。如圖所示：當粒子相距較大時，主要為吸力，總勢能為負值；當靠近到一定距離，雙電層重疊，排斥力起主要作用，勢能升高。要使粒子聚結必須克服這個勢壘。3. 影響溶膠穩(wěn)定性的因素（1）外加電解質的影響。 這影響最大，

13、主要影響膠粒的帶電情況，使電位下降，促使膠粒聚結。 （2）濃度的影響。濃度增加，粒子碰撞機會增多。（3）溫度的影響。溫度升高，粒子碰撞機會增多，碰撞強度增加。（4）膠體體系的相互作用。帶不同電荷的膠?；ノ鄢痢＃ǘ┤苣z的聚沉聚沉值：使一定量的溶膠在一定時間內(nèi)完全聚沉所需電解質的最小濃度。從已知的表值可見，對同一溶膠，外加電解質的離子價數(shù)越低，其聚沉值越大。聚沉能力：是聚沉值的倒數(shù)。聚沉值越大的電解質，聚沉能力越??；反之，聚沉值越小的電解質，其聚沉能力越強。1. 電解質的聚沉作用： 質對溶膠穩(wěn)定性的影響不僅取決于其濃度，還與離子價有關。在離子濃度相同時，離子價越高，聚沉能力越大，聚沉值越小。

14、聚沉能力主要決定于膠粒帶相反電荷的離子的價數(shù)。聚沉值與異電性離子價數(shù)的六次方成反比，這就是 schulze-hardy 規(guī)則。2帶相反電荷的離子就是價數(shù)相同，其聚沉能力也有差異。相同價數(shù)離子的聚沉能力不同： 膠粒帶負電的溶膠， 一價陽離子硝酸鹽的聚沉能力次序為： h+cs+rb+nh4+k+na+li+li+半徑最小，水化能力最強，水化半徑最大，故聚成能力最小；帶正電的膠粒，一價陰離子的鉀鹽的聚沉能力次序為：f-cl-br-no3-i- scn-，種次序稱為感膠離子序（lyotropic series)。3. 有機化合物的離子都有很強的聚沉能力，這可能與其具有強吸附能力有關。4與膠體帶相反電荷

15、的離子相同時，則另一同性離子的價數(shù)也會影響聚沉值，2()aaa質點介質200264exp() rn ktvh0020211zektzektee精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 4 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載價數(shù)愈高，聚沉能力愈低。這可能與這些同性離子的吸附作用有關5. 溶膠的相互聚沉 : 將兩種電性不同的溶膠混合，可以發(fā)生相互聚沉作用。但僅在這兩種溶膠的數(shù)量達到某一比例時才發(fā)生完全聚沉，否則可能不發(fā)生聚沉或聚沉不完全。第三章1. 所有新形成的都含有大量的液體（液體含量通常在95% 以上）所含液體

16、為水的凝膠稱為水凝膠， 所有水凝膠外表相似， 呈半固體狀，無流動性。一定濃度的溶膠或大分子化合物的真溶液在放置過程中自動形成凝膠的過程稱為膠凝。在新形成的水凝膠中，不僅分散相（搭成網(wǎng)結）是連續(xù)相，分散介質（水也是連續(xù)相） ，這是凝膠的主要特征。2. 凝膠的分類（1）彈性凝膠：由柔性的線性大分子物質形成的凝膠。這類凝膠的干膠在水中加熱溶解后，在冷卻過程中便膠凝成凝膠。 此凝膠經(jīng)脫水干燥又成干膠， 并可如此反復下去， 說明這一過程是完全可逆的，故又稱為可逆凝膠。（2）非彈性凝膠：由剛性質點溶膠所形成的凝膠。在吸收或脫除溶劑后剛性凝膠的骨架基本不變，所以體積也無明顯變化這類凝膠脫水干燥再置水中加熱一

17、般不形成原來的凝膠，更不能形成產(chǎn)生此凝膠的溶膠，因此，此類凝膠也稱為不可逆凝膠。二凝膠的形成1. 凝膠形成的條件：（1）降低溶解度，使被分散相的物質從溶液中以“膠體分散狀態(tài)”析出。 （2）析出的質點既不沉降也不能自由行動，而是構成骨架，在整個溶液中形成連續(xù)的網(wǎng)狀結構。2. 凝膠形成的方法（1）改變溫度，降低溫度，質點因碰撞相互連結而形成凝膠。（2）加入非溶劑，在ca(ac)2的飽和水溶液中加入酒精中，制成凝膠。（3）加入鹽類在親水性較大和粒子形狀不對稱的溶膠中，加入適量的電解質可形成凝膠。 （4）化學反應，利用化學反應生成不溶物時，如果條件合適也可以形成凝膠。不溶物形成凝膠的條件是 （1）在產(chǎn)

18、生不溶物的同時生成大量的小晶體；(2) 晶粒的形狀以不對稱的為好，這樣有利于形成骨架。三凝膠的結構1. 結構分類（1）球形質點相互聯(lián)結，由質點聯(lián)成的鏈排成三維的網(wǎng)架（2）棒狀或片狀質點搭成的網(wǎng)架（3）線性大分子構成的凝膠，在骨架中一部分分子鏈有序排列構成微晶區(qū)（4）線性大分子因化學交聯(lián)而形成凝膠2. 凝膠結構間的區(qū)別主要表現(xiàn)在質點的形狀、質點的剛性或柔性和質點之間聯(lián)結的特殊方式。（1）質點的形狀：質點形狀對形成凝膠所需的最低濃度值有明顯的影響。形狀越不對稱，所需的濃度越低。（2）質點的剛性或柔性：柔性大分子通常形成彈性凝膠，而剛性質點形成非彈性凝膠，這兩類凝膠的許多性質都不一樣。（3）網(wǎng)狀結構

19、中質點聯(lián)結的性質精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 5 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載靠質點間的分子吸引力形成的結構，這類結構不穩(wěn)定， 往往具有觸變性， 在外里作用下結構遭到破壞，靜置后又可復原?？繗滏I形成結構，主要是蛋白質，結構較前類牢固些，比較穩(wěn)定?？炕瘜W鍵形成網(wǎng)狀結構， 這類結構非常穩(wěn)定。 這類凝膠在吸收液體后只能發(fā)生有限膨脹，加熱后也不會變成無限膨脹。四膠凝作用及其影響因素1. 溶膠凝膠轉變是的現(xiàn)象轉變溫度：無恒定的轉變溫度，往往與冷卻快慢有關。且凝點（膠凝的溫度）常比熔點（液化溫度）低熱效應

20、：大分子溶液形成凝膠時常常放熱光學效應：溶膠轉變?yōu)槟z時，丁達爾效應增強，這是由于質點增大，水化程度減弱。流動性質： 溶膠轉變?yōu)槟z后流流動性質變化很大，溶膠失去流動性， 凝膠獲得了彈性、屈服值等。電導：溶膠膠凝后， 體系的電導無明顯變化， 這說明凝膠中離子的遷移率未受到阻礙，從而說明水凝膠中必然含有連通的毛細管空間系統(tǒng)，其中充滿這分散介質。溶膠中的質點表面若具有親水集團，則膠凝后其表面人具有親水性。2. 影響膠凝作用的因素（一）明膠溶液溶液濃度：濃度越大，膠凝速度越快。溫度 : 溫度升高，分子熱運動加劇，不利于形成結構，故使膠凝速度減慢。電解質：鹽類對明膠膠凝的影響主要是陰離子的作用：so4

21、2-c4h4o6-ac-cl-no3-clo3-br-i-scn-cl-以前的離子能加速膠凝，從cl-開始及以后的能減慢膠凝，而i-和 scn-能阻止膠凝（他們有膠溶的能力）（二）硅膠濃度：在一定溫度和ph下，硅溶膠 sio2濃度大，膠凝快，反之，膠凝慢，小于濃度1% 時，則難膠凝。溫度：溫度對膠凝時間的影響與硅溶膠的ph值有關。酸性硅溶膠隨溫度的升高膠凝速度加快，堿性硅溶膠常與此相反，溫度升高，膠凝減慢。電解質：電解質存在對溶膠的穩(wěn)定性不利， 因此在濃硅溶膠的制備中必須除鹽，否則將結成硅凝膠。水溶性有機物：與溶膠的ph有關，在酸性介質中，這些水溶性有機物能減慢膠凝；在堿性介質中，均加快膠凝；

22、在中性介質中，影響很小。ph值，ph值對硅溶膠的膠凝時間影響最大。溶膠ph值在 7 附近時膠凝最快，而顯著的酸性或堿性范圍內(nèi)膠凝時間大為延長。五. 凝膠的性質1. 觸變作用：振動時，網(wǎng)狀結構受到破壞， 線狀粒子互相離散， 系統(tǒng)出現(xiàn)流動性；靜置時，線狀粒子又重新交聯(lián)形成網(wǎng)狀結構。2. 離漿作用：溶膠膠凝后，在放置過程中，凝膠的性質還在不斷的變化，這種現(xiàn)象稱為老化。 離漿現(xiàn)象是水凝膠在基本上不改變原來形狀的情況下，分離出所包含的一部分液體， 使構成凝膠網(wǎng)絡的顆粒相互收縮靠近，排列得更加有序。 脫水收縮后，凝膠體積雖變小，但仍能保持最初的幾何形狀。搖動（發(fā)生觸變作用）靜止（發(fā)生膠凝作用）凝膠溶膠精品

23、學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 6 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載3. 膨脹作用：凝膠在液體或蒸氣中吸收液體和蒸氣時，使自身質量， 體積增加的作用，彈性凝膠的特性。（1）形成溶劑化層。溶劑分子很快的進入凝膠，與溶劑形成溶劑化層。（2）液體的滲透和吸收，液體需要長時間滲透到凝膠內(nèi)部，這時凝膠表現(xiàn)出很大的壓力，成為膨脹壓。凝膠對液體的吸收是有選擇性的，瓊脂和白明膠只在水和甘油中膨脹；橡膠只在有機液體中膨脹。4. 吸附作用：非彈性凝膠的干膠表面積較大，有較強的吸附能力。 而彈性凝膠的干燥幾乎無吸附能力。5.

24、 凝膠中的擴散作用： 低濃度凝膠中， 低分子物質的擴散速度與純液體的擴散速度無差別；高濃度凝膠中，物質擴散速度慢。6. 凝膠骨架空隙的大小對大分子有篩分作用，這是凝膠色譜法的基本原理。許多半透膜（如火棉膠膜、醋酸纖維膜等）都是凝膠或干凝膠，這些膜對某些物質的滲析作用就是利用了凝膠骨架空隙大小的篩分作用。第四章一表面張力和表面能1. 凈吸力：表面的某個分子受力如圖所示：液體內(nèi)部分子所受的力可以彼此抵銷，但表面分子受到體相分子的拉力大，受到氣相分子的拉力小 （因為氣相密度低），所以表面分子受到被拉入體相的作用力。故 m受到一個垂直于液體表面、指向液體內(nèi)部的合吸力，通常稱為“凈吸力”。所以任何表面都

25、有自發(fā)縮小的傾向。2. 表面張力：當球形液滴被拉成扁平后 （假設體積 v不變） ，液滴表面積 s變大，這就意味著液體內(nèi)部的某些分子被拉到表面并鋪于表面上，因而使表面積變大。當內(nèi)部分子被拉到表面上時， 同樣要受到向下的凈吸力， 這表明，在把液體內(nèi)部分子搬到液體表面時， 需要克服內(nèi)部分子的吸引力而消耗功。因此表面張力可定義為增加單位面積所消耗的功。=-w可/da, 單位 n/m 分子間力可以引起凈吸力， 而凈吸力因其表面張力。 表面張力永遠和液體表面相切，而和凈吸力相互垂直。（二）影響表面張力的因素1. 物質的本性，表面張力源于凈吸力， 而凈吸力取決于分子間的引力和分子結構，因此，表面張力于物質本

26、性有關。 常壓下，20時水的表面張力高達72.75mn/m ，而非極性分子的正己烷在同溫下其表面張力只有18.4mn/m,水銀有極大的內(nèi)聚力，故在室溫下所有液體中表面張力最高的物質（hg=485mn/m ）2. 相界面性質：通常所說的某種液體的表面張力是指該液體與含有本身蒸氣的空氣相接觸時的測量值。兩個液相之間的界面張力是兩液體已相互飽和（盡管互溶度可能很小） 時，兩液體的表面張力之差即1，2=12，這就是 antonoff法則3. 溫度：溫度升高時一般液體的表面張力都降低。因為溫度升高時物質膨脹， 分子間距增大，故吸引力減弱，降低。4. 壓力：可見表面張力隨壓力增大而減小，但壓力改變不大時，

27、 壓力對液體表面張力的影響很小。（三）測定液體表面張力的方法1. 毛細管上升法 2.環(huán)法 3.氣泡最大壓力法二彎曲界面的一些現(xiàn)象m b a c e d f 精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 7 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載1. 附加壓力2. 曲界面兩側壓力差與曲率半徑的關系p=2/r（推導見書本）（1）液滴越小，液滴內(nèi)外壓差越大，凸液面下方液相的壓力大于液面上方氣相的壓力；（2）若液面是凹液面（即r為負） ，此時凹液面下方液相的壓力小于液面上方的氣相的壓力；（3）若液面是平的（即r為）壓差為 0.

28、 對于氣相中的氣泡，氣泡的內(nèi)外壓差為p=4/r 對于任意曲面，則曲面的主曲率半徑為r1和 r2， 則兩側壓差為 p= （1/r1+1/r2）3. 毛細管上升和下降現(xiàn)象若液體能很好的潤濕毛細管壁，則毛細管內(nèi)的液面呈凹面，因為凹液面下方液相的壓力比同樣高度具有平面的液體中的壓力低，因此液體被壓入毛細管內(nèi)使液柱上升，知道液柱的靜壓 gh( 為液體的密度 ) 與曲界面兩側壓力差p 相等時即達到平衡。p=2/r=gh，所以h=2/ gr（r為曲率半徑） 若 r和毛細管半徑 r 之間的關系為 r=r/cos ( 為潤濕角 )，故 h=2cos/ gr。若液體不能潤濕管壁， 則毛細管內(nèi)的液面呈凸面。 因凸液

29、面下方頁面的壓力比同高度具有平面的液體中的壓力高，亦即比液面上方氣象壓力大，所以管內(nèi)液柱反而下降，下降的深度h 也與 p成正比，且同樣服從此式。四彎曲液面上的飽和蒸氣壓（pr/po）=2液-氣m/rt r （式中 po 為平面液體的飽和蒸氣壓，pr 為彎曲界面的飽和蒸氣壓，）此式為 kelvin 公式，液珠的蒸汽壓大于平面液體的蒸汽壓，并且液珠半徑越小，蒸汽壓越大。對于凸面，r 取正值 r 越小，液滴的蒸汽壓越高，或小顆粒的溶解度越大。 ，對于凹面， r 取負值 r 越小，水蒸汽氣泡中的蒸汽壓越低?，F(xiàn)象：1. 人工降雨2. 毛細管凝結現(xiàn)象 3. 工業(yè)上加工（如牛奶加工成奶粉） ，采取“噴霧干燥

30、”法原理三潤濕和鋪展1. 潤濕現(xiàn)象和潤濕角（1）潤濕現(xiàn)象精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 8 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載al/sg/lg/swgaw為黏附功，aw越大，體系越穩(wěn)定，液- 固界面結合越牢固或者說此液體極易在此固體上黏附，g0 是液體潤濕固體的條件。（2）潤濕角g/sl/sg/lcos，此式為楊氏方程或潤濕方程g/l(cos1)g，越小， -g 越大，潤濕程度越好，當 =0時，-g 最大，此時完全潤濕，當=180時，-g最小， “完全不潤濕”。把=90作為分界線， 90時不能潤濕。2

31、. 鋪展g/sl/sl/g()s，式中 s為鋪展系數(shù)，當 s0是液體可以在固體表面自動鋪展，s越大，鋪展能力越大。當然也表示該液體在固體表面的潤濕能力強。3. 浸潤熱l/sg/sg/sl/sg或wi=,g0 是液體浸潤固體的條件。4.判據(jù)粘附功l/gcoswa（+1）180o浸潤功l/gcoswi90o鋪展系數(shù)l/g(cos1)s 0o鋪展是潤濕的最高標準，凡能鋪展，必能浸潤，更能粘附四固體表面的吸附作用根本原因：任何表面都有自發(fā)降低表面能的傾向，由于固體表面難于收縮， 所以只能靠降低界面張力的辦法來降低表面能，這就是固體表面產(chǎn)生吸附作用的根本原因。（一）固體表面的特點（ 1）固體表面分子（原

32、子）移動困難（2）固體表面是不均勻的 3）固體表面組成不同于體相內(nèi)部（二）吸附作用和吸附熱人們把活性炭、 硅膠等比表面積相當大的物質稱為吸附劑，把被吸附劑所吸附的物質稱為吸附質。判據(jù)精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 9 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載物理吸附和化學吸附的區(qū)別物理吸附化學吸附吸附力范德華力化學鍵選擇性無有吸附熱近于液化熱、相變熱近于反應熱吸附速度快，易平衡，不需要活化能較慢，難平衡，常需要活化能吸附層單或多分子層單分子層可逆性可逆不可逆在氣體吸附中， 因為吸附是放熱的， 所以無論是物理

33、吸附還是化學吸附，吸附量均隨溫度的升高而降低。五. 吸附等溫方程式1.freundlich吸附等溫式：1/nvkp或1lglglgvkpnv 為吸附體積； k 為常數(shù)，與溫度、吸附劑種類、采用的單位有關；n 為常數(shù)，和吸附體系的性質有關。以 lgva-lgp作圖，得一直線，由直線的斜率和截距可求出n 和 k。此式的特點是沒有飽和吸附值， 可廣泛應用于物理吸附和化學吸附，也可用于溶液吸附。2.langmuir 吸附等溫式單分子吸附理論（1）三個假設：氣體分子碰在已被固體表面吸附的氣體分子是彈性碰撞，只有碰到空白的固體表面時才被吸附，即是單分子層吸附；被吸附的氣體分子從固體表面躍回氣相的或然率不受

34、周圍氣體分子的影響，即不考慮氣體分子的相互碰撞；固體吸附劑表面是均勻的，即表面各吸附位置的能量相同設表面上有 s個吸附位置， s1個已經(jīng)吸附， s0=s-s1個空白位置，令 =s1/s為覆蓋度，代表單位時間內(nèi)碰撞在單位表面上的分子數(shù)，a 代表碰撞分子中被吸附的分數(shù)， 因只有 1-部分是空白的， 故根據(jù)假設 1 得吸附速度 a(1- )，據(jù)假設 2 和 3 單位時間單位面積上脫附的分子數(shù)只與成正比，故脫附速度為（為比例常數(shù)）。故得 a(1- )=，得1aa，又1/2(2)pmkt得1bpbp，其中1/21(2)abmkt若以 vm表示每克吸附劑表面上覆蓋單分子層的吸附量（也叫飽和吸附量）v表示吸

35、附平衡壓力為p時的吸附量（均以標準狀態(tài)下的體積表示）故=v/vm ，故 langmuir 公式可寫為1vmbpvbp或1111+vvmvmb p六固 - 氣界面吸附的影響因素1. 溫度：無論物理吸附還是化學吸附，溫度升高時吸附量減少2. 壓力：無論吸附是物理吸附還是化學吸附，壓力增加，吸附量增加，吸附速率也隨壓力的增大而增大。3. 吸附劑和吸附質性質（1）極性吸附劑易于吸附極性吸附質精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 10 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載（2）非極性吸附劑易吸附非極性吸附質（3）無論是

36、非極性吸附劑還是極性吸附劑，一般吸附質分子結構越復雜，沸點越高，被吸附的能力越強。這是因為結構越復雜范德華力越大，沸點越高，氣體的凝結越大，越有利于吸附。（4）酸性吸附劑易吸附堿性吸附質，反之亦然。4. 吸附劑的孔結構第六章表面活性劑兩個重要性質， 一是在各種界面上的定向吸附， 另一個是在溶液內(nèi)部能形成膠束一表面活性劑定義表面張力在稀溶液范圍內(nèi)隨濃度的增加而急劇下降，表面張力降至一定程度后（此時溶液濃度仍很稀） 便下降很慢， 或基本不再下降， 這種物質被稱為表面活性劑。表面活性劑有表面活性，但不是有表面活性的就是表面活性劑二表面活性劑的特點分兩部分一部分是與油有親和性的親油基（也稱憎水基） 另

37、一部分是與水有親和性的親水基 （也稱憎油基）。這種結構使它溶于水后， 親水基受到水分子的吸引，而親油基受到水分子的排斥，為克服這種不穩(wěn)定性， 就只有占據(jù)溶液的表面，將親油基伸向氣相，親水基伸入水中。雖然表面活性劑的結構是兩親分子，但并不是所有兩親分子都是表面活性劑，只有親油部分有足夠長度的兩親性物質，才是表面活性劑。三表面活性劑的分類、結構特點及應用1. 分類（ 1）按離子類型分類陰離子型：rcoona 羧酸鹽、 roso3na 硫酸酯鹽、 rso3na 磺酸鹽、 ropo3na 磷酸酯鹽離子型陽離子型 rnh2hcl、rn(ch3)hhcl、rn(ch3)2hcl、rn+(ch3)3cl兩性

38、 rnhch2ch2cooh、rn+(ch3)2ch2coo-非離子型 ro(ch2ch20)nh 、rcooch2c(ch2oh)3（2）按溶解性分類可分為水溶性表面活性劑和油溶性表面活性劑（3）按分子量分類高分子表面活性劑：分子量在10000中分子表面活性劑：分子量在100010000 低分子表面活性劑：分子量在1001000 （4）按用途分2. 各類表面活性劑的特點（1）陰離子型表面活性劑（2）陽離子型表面活性劑（3）兩性離子型表面活性劑當水溶液偏堿性，則顯示出陰離子活性劑的特性，若溶液偏酸性則顯示出陽離子的特性（4）非離子型表面活性劑：不是離子狀態(tài)，穩(wěn)定性高，不易受強電解質無機鹽的影響

39、，不易受酸堿性的影響。四表面活性劑在表面上的吸附1.lb 膜特點： （1）膜的厚度可以從零點幾納米至幾納米（2）有高度各向異性的層狀結構（ 3）具有幾乎沒有缺陷的單分子層膜。2.lb 膜的結構精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 11 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載x型沉積 ( 基片尾頭尾頭 )基片只在下降時掛上單分子膜, 而在上升時不掛膜 . 所得膜特點是每層膜的疏水面與相鄰的親水面接觸. 所用基片表面應是疏水性的 . y型沉積 ( 基片尾頭頭尾 ) 基片在上升和下降時均可掛膜. 所得 lb 膜的層與

40、層之間是親水面與親水面, 疏水面與疏水面相接觸 . 這種形式最為常見 . z型沉積 ( 基片頭尾頭尾 )與 x型膜相反 , 基片上升時掛膜 , 下降時不掛. 要求基片表面為親水性的3. 適宜于 lb膜的物質分以下三類（1）各種兩親分子（ 2）高聚物（ 3）芳香族大環(huán)化合物五膠束理論1. 膠束：達到一定濃度時其疏水基相互締合成有序組合體，這種締合結構稱為膠束 2.臨界膠束濃度：開始大量形成膠束的濃度3. 膠束理論當溶液濃度在cmc 一下時，溶液中基本是單個表面活性劑分子（或離子） ，表面吸附量隨濃度增大而逐漸增加，直至表面上再也擠不下更多的分子，此時表面張力不再下降。也就是說-c 曲線上，不再下

41、降時的濃度可能正是開始形成膠束的濃度，這應該是各種性質的開始與理想性質發(fā)生偏離時的濃度。濃度繼續(xù)增加并超過cmc 后，單個的表面活性劑離子的濃度基本上不再增加，而膠束濃度或膠束數(shù)目增加。 因膠束表面是由許多親水基覆蓋的，故膠束本身不是表面活性的，因而不被溶液表面吸附。 而膠束內(nèi)部皆為碳氫鏈所組成的親油基團，有溶解不溶于水的有機物的能力。膠束的形成使溶液中的質點 （離子或分子） 數(shù)目減少，因此依數(shù)性（如滲透壓等）的變化減弱。4. 膠束的結構球形膠束：濃度為cmc 或略大于 cmc 棒狀膠束：在濃度為cmc 的 10 倍或更大的濃度層狀膠束：濃度更大，就形成巨大的層狀膠束六親水親油平衡hlb:以石

42、蠟的 hlb為 0，以油酸的 hlb為 1，以油酸鉀的 hlb為 20，以十二烷基硫酸鈉為40 七. 表面活性劑的作用及應用1. 增溶作用 : 難溶和不難溶有機物在表面活性劑膠束水溶液中溶解度增大的現(xiàn)象發(fā)生增溶作用時， 被增溶物的蒸氣壓下降。 增溶作用是一個可逆的平衡過程，無論用什么方法，達到平衡后的增容作用都是一樣的。增溶作用對依數(shù)性影響很少， 這表明增溶時溶質并未拆散成單個分子或離子，而很可能是“整團”地溶解在肥皂溶液中，因為只有這樣，質點的數(shù)目才不致有顯著的增加。實驗證明，在低于臨界膠束時基本上無增溶作用，只有高于 cmc 以后增溶作用才明顯地表現(xiàn)出來。2. 增溶機理y累積x累積z累積精

43、品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 12 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載3. 影響增溶作用的因素（1）表面活性劑的結構同系的鉀皂中碳氫鏈越長，増溶能力越大；對于烴類， 2 價金屬烷基硫酸鹽較之相應的鈉鹽有較大的增溶能力，因為前者具有較大的膠束聚集數(shù)和體積；但直鏈的表面活性劑較相同的碳原子數(shù)的支鏈表面活性劑的増溶能力大，因為后者的有效鏈長較短；極稀溶液中非離子型表面活性劑有較低的cmc ，故較之粒子性表面活性劑有較強的増溶能力。當表面活性劑具有相同的親油鏈長時，不同類型表面活性劑增溶烴類和極性化合物的順序

44、：非離子型 陽離子型 陰離子型（2）被增溶物的結構：一般情況極性化合物比非極性化合物易于增溶；芳香族化合物比脂肪族化合物易于增溶；有支鏈的化合物比直鏈化合物易于增溶。（3）電解質：往離子型表面活性劑中加入無機鹽，能降低其cmc ，有利于加大表面活性劑的増溶能力； 往非離子型表面活性劑中加入電解質，能增加烴類的增溶量，這主要是加入電解質后膠束的聚集數(shù)增加。（4）溫度：升溫能增加極性和非極性物質在離子型表面活性劑中的增溶作用量，這主要是由于溫度升高后熱擾動增強，從而增大了膠束中提供增溶的空間。第七章乳狀液一概述1. 乳狀液是一種多分散相體系， 它是一種液體以極小的液滴形式分散在另一種與其不相混融的

45、液體中所構成的， 其分散度比典型的憎液溶膠低得多，分散相粒子直徑一般在 0.1-10 m 2. 乳化：凡由水和“油”（廣義的油）混和生成乳狀液的過程3. 破乳：將乳狀液破壞使油水分離4. 分類： （1）油/ 水型（o/w ）即水包油型。分散相（也叫內(nèi)相）為由，分散介質（也稱為外相）為水。（2）水/ 油型（ w/o ）即油包水型。內(nèi)相為水，外相為油5. 乳化劑：為得到穩(wěn)定的乳狀液， 必須設法降低分散體系的表面自由能，不讓液滴互碰后聚結，于是主要的是要加入一些表面活性劑，也被稱為乳化劑。6. 乳化劑的作用：（1） 降低油 - 水界面張力：乳化劑吸附在油水界面上， 親水的極性基團浸在水中，親油的非極

46、性基團伸向油中，形成定向的界面膜，降低了油水體系的界面張力，使乳狀液變得較為穩(wěn)定。（2）在分散相 ( 內(nèi)相) 周圍形成堅固的保護膜；乳化劑分子在油水界面上的定向排列，形成一層具有一定機械強度的界面膜，可以將分散相液滴相互隔開，防止其在碰撞過程中聚結變大，從而得到穩(wěn)定的乳狀液。（3）液滴雙電層的排斥作用由于同性電荷之間的靜電斥力，阻礙了液滴之間的相互聚結，從而使乳狀液穩(wěn)定。（4）固體粉末的穩(wěn)定作用：固體粉末作乳化劑時，粉末在油水界面上形成保護膜而使乳狀液穩(wěn)定。 親水性固體如二氧化硅、 蒙脫土等可作為制備o/w型乳化液的乳化劑；親油性固體如石墨可作為w/o型乳化劑。二乳狀液的制備和物理性質1. 混

47、合方式（ 1）機械攪拌（ 2）膠體磨（ 3）超聲波乳化器（ 4）均化器精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 13 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載2. 乳化劑的加入方式（ 1）轉相乳化法（ 2）瞬間成皂法（ 3）自然乳化法（ 4）界面復合物生成法（ 5）輪流加液法3. 影響分散度的因素：（1）分散方法（ 2）分散時間（ 3）乳化劑濃度4. 乳狀液的物理性質（1）液滴的大小和外觀（2）光學性質：當液滴直徑遠大于入射光波長時，發(fā)生光的反射，若液滴透明，可能發(fā)生折射； 當液滴直徑遠小于入射光波長時，光線完全透過

48、， 此時乳狀液外觀是透明的；若液滴直徑略小于入射光波長（即與波長是同一數(shù)量級），發(fā)生光的散射。乳狀液一般是不透明的，成乳白色（3）黏度：外相的黏度其主導作用，特別是當內(nèi)相濃度不是很大時。乳化劑往往會大大增加乳狀液的黏度，這主要是因為乳化劑可能進入油相形成凝膠，或是水相中的乳化劑增溶了油等。（4）電導：由外相決定，故o/w型乳狀液的電導率遠大于w/o型乳狀液的，這可作為鑒別乳狀液類型及形變的依據(jù)。三乳狀液類型的鑒別和影響類型的因素1. 乳狀液類型的鑒別（1）稀釋法：將數(shù)滴乳狀液滴入蒸餾水中，若在水中立即散開則為o/w型乳狀液，否則為 w/o型乳狀液。（2）染色法：向乳狀液滴入水溶性染料（如亞基藍

49、溶液）若被染成藍色為o/w類型乳狀液，如內(nèi)相變?yōu)樗{色則為w/o型乳狀液（3）導電法： o/w類型乳狀液導電性好，而w/o型乳狀液導電性能差。但使用離子型乳化劑時，即使是w/o型乳狀液，或水相體積分數(shù)很大的w/o型乳狀液，其導電性也頗為可觀。2. 決定和影響乳狀液類型的因素（1）相體積與乳狀液類型： 相體積分數(shù)在 0.26-0.72之間，w/o型乳狀液和 o/w型乳狀液均可形成（2）幾何因素（或定向楔）與乳狀液類型：若其親水基和疏水基體積相差很大，大的一端親和的液相將構成乳狀液的外相，另一液相為內(nèi)相。 如 1 價金屬皂為乳狀液時，則得 o/w型乳狀液；若為高價金屬皂，則得w/o型乳狀液（3）液滴

50、聚結速度與乳狀液類型（4）乳化劑的溶解度與乳狀液的類型：在形成乳狀液的油和水兩相中，乳化劑溶解度大的一相構成乳狀液的外相，形成相應的類型。，此經(jīng)驗規(guī)則稱為bancroft規(guī)則。四影響乳狀液的穩(wěn)定性因素1. 乳狀液是熱力學不穩(wěn)定體系2. 油- 水間屆面的形成3. 界面電荷4. 乳狀液的黏度5. 液滴大小劑其分布6. 粉末乳化劑的穩(wěn)定作用五乳化劑的分類與選擇1. 分類： （1）合成表面活性劑（ 2）高聚物乳化劑（ 3）天然產(chǎn)物（ 4）固體粉末2. 乳化劑的選擇精品學習資料 可選擇p d f - - - - - - - - - - - - - - 第 14 頁，共 17 頁 - - - - - - - - -學習必備歡迎下載（1）選擇的一般原則：大多有良好的表面活性， 能降低表面張力， 在欲形成的乳狀液外相中有良好的溶解能力乳化劑在油水界面上能形成穩(wěn)定的和緊密排列凝聚膜水溶性和油溶性乳化劑的混合使用有更好的乳化效果乳化劑應能適當增大外相黏度，以減小液滴的聚集速度滿足乳化體系的特殊要求要能用最小的濃度和最低的成本達到乳化效果；乳化工藝簡單。（2）選擇乳化劑的常用方法: hlb法pit