《膠體表面化學(xué)》課程教學(xué)大綱

《膠體表面化學(xué)》課程教學(xué)大綱

課程名稱膠體表面化學(xué)英文名稱ColloidalandSurfaceChemistry課程編碼180520045課程類型專業(yè)選修課程課程級別專業(yè)課程學(xué)分?jǐn)?shù)2先修課程有機(jī)化學(xué)，無機(jī)化學(xué)，物理化學(xué)學(xué)時(shí)數(shù)32其中實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)

其中實(shí)踐學(xué)時(shí)

適用范圍化學(xué)化工學(xué)院（4年制）制定單位化學(xué)化工學(xué)院

一、教學(xué)大綱說明（一）課程的性質(zhì)、地位、作用和任務(wù)膠體與表面化學(xué)是研究膠體及表面特性的科學(xué)。是應(yīng)用非常廣泛的化學(xué)分支學(xué)科，涉及石油開發(fā)、陶瓷、催化、涂料、建材、造紙、塑料、農(nóng)藥、環(huán)保、醫(yī)藥、食品等眾多應(yīng)用領(lǐng)域。膠體與表面化學(xué)主要研究各種不同的表、界面性質(zhì)、膠體化學(xué)的基本原理、膠體與界面現(xiàn)象的關(guān)系、表面活性物質(zhì)、乳狀液與高分子溶液，在此基礎(chǔ)上介紹膠體科學(xué)的新發(fā)展，膠體與表面化學(xué)在環(huán)境、信息、生物、能源等領(lǐng)域的應(yīng)用。本課程的主要任務(wù)是使學(xué)生全面系統(tǒng)地掌握膠體及表面化學(xué)的原理和方法，提高學(xué)生分析問題、解決問題的實(shí)際能力。（二）課程教學(xué)目標(biāo)及其與本專業(yè)畢業(yè)要求的對應(yīng)關(guān)系序號課程教學(xué)目標(biāo)畢業(yè)要求1能應(yīng)用本課程中所學(xué)的基本理論和實(shí)驗(yàn)方法，分析生產(chǎn)生活中實(shí)際工程問題，提出解決工程問題的可行性設(shè)計(jì)方案。畢業(yè)要求1：具有從事化學(xué)工程專業(yè)工作所需的相關(guān)數(shù)學(xué)、自然科學(xué)、工程基礎(chǔ)和專業(yè)知識，并能運(yùn)用這些知識解決化工過程中涉及的復(fù)雜工程問題。2能夠?qū)⒛z體表面化學(xué)等方面的知識運(yùn)用于工程問題，具備同相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者交流解決實(shí)際問題的能力。畢業(yè)要求10：能夠就化工過程的工程問題與業(yè)界同行及社會公眾進(jìn)行有效溝通和交流，并具備一定的國際視野。3能夠靈活運(yùn)用所學(xué)知識，看待本課程對于化工過程問題的影響，理論與實(shí)踐相結(jié)合，受益終生。畢業(yè)要求12：具有自主學(xué)習(xí)和終身學(xué)習(xí)的意識，有不斷學(xué)習(xí)和適應(yīng)發(fā)展的能力。（三）課程教學(xué)方法與手段本課程以課堂講授為主，課程內(nèi)容包含一定數(shù)量的習(xí)題課。學(xué)生在學(xué)完物理化學(xué)課程的基礎(chǔ)上，通過本課程的學(xué)習(xí)對膠體分散體系及表面特性的理論及方法進(jìn)一步學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，提高學(xué)生運(yùn)用膠體及表面化學(xué)知識分析問題、解決問題的能力。（四）課程與其它課程的聯(lián)系本課程是化學(xué)工程與工藝專業(yè)的專業(yè)選修課。課程學(xué)習(xí)過程中涉及到《無機(jī)化學(xué)》、《有機(jī)化學(xué)》、《物理化學(xué)》等專業(yè)基礎(chǔ)課的內(nèi)容。同時(shí)該課程也是后續(xù)專業(yè)課程《表面活性劑化學(xué)及應(yīng)用》的基礎(chǔ)。（五）教材與教學(xué)參考書1．《膠體化學(xué)基礎(chǔ)》，周祖康等，北京大學(xué)出版社，1987。2．《表面化學(xué)》，顧惕人等，科學(xué)出版社，1994。

二、課程的教學(xué)內(nèi)容、重點(diǎn)和難點(diǎn)第一章緒論教學(xué)要求：1.了解膠體化學(xué)的概念及發(fā)展簡史2.膠體化學(xué)研究對象及今后的應(yīng)用領(lǐng)域教學(xué)內(nèi)容：膠體的概念；膠體化學(xué)發(fā)展簡史；膠體化學(xué)的研究對象。教學(xué)重點(diǎn)：膠體定義與現(xiàn)象。難點(diǎn)：膠體與表面化學(xué)研究范疇及方法。第二章膠體的制備及性質(zhì)教學(xué)要求：1.掌握膠體的制備方法；2.理解溶膠的性質(zhì)；3.了解膠體的形貌及穩(wěn)定性。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)膠體的制備及凈化第二節(jié)溶膠的運(yùn)動性質(zhì)擴(kuò)散、Brown運(yùn)動、沉降第三節(jié)溶膠的光學(xué)性質(zhì)光散射、顆粒大小及形狀的測定第四節(jié)溶膠的電學(xué)性質(zhì)電動現(xiàn)象及其應(yīng)用，表面電荷，雙電層及電動電勢第五節(jié)膠體的穩(wěn)定性溶膠的聚沉及穩(wěn)定第六節(jié)流變性質(zhì)流變的概念，稀溶液粘度第七節(jié)膠體的形貌膠體形狀、大小及分布教學(xué)重點(diǎn)：膠體的制備方法及原理，膠體的性質(zhì)及穩(wěn)定性。難點(diǎn)：膠體穩(wěn)定性第三章凝膠教學(xué)要求：1．了解凝膠的特征及分類；2．了解凝膠的形成及結(jié)構(gòu)；3．凝膠動力學(xué)；4．物質(zhì)在凝膠中的擴(kuò)散與化學(xué)反應(yīng)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)概述凝膠的定義及分類第二節(jié)凝膠的形成凝膠的形成條件及方法第三節(jié)凝膠的結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)及作用力第四節(jié)防凝作用及影響因素防凝現(xiàn)象，影響防凝作用的因素第五節(jié)凝膠的性質(zhì)觸變作用、離漿作用、膨脹及吸附第六節(jié)凝膠中的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)擴(kuò)散作用、化學(xué)反應(yīng)第七節(jié)幾種重要的凝膠硅酸鋁凝膠、鋁皂溶膠及聚丙烯酰胺凝膠教學(xué)重點(diǎn)：凝膠的制備和凝膠的性質(zhì)特征。難點(diǎn)：凝膠的膨脹、離漿、吸附、觸變現(xiàn)象。第四章界面現(xiàn)象和吸附教學(xué)要求：1.理解表面性質(zhì)基本理論；2.理解表面潤濕和鋪展；3.了解界面吸附作用及影響因素。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)表面張力和表面能表面張力的概念，測定及方法第二節(jié)彎曲界面的一些現(xiàn)象彎曲界面兩側(cè)的壓力差及與曲率半徑之間的關(guān)系，毛細(xì)管現(xiàn)象，彎曲液面飽和蒸氣壓。第三節(jié)潤濕和鋪展?jié)檶?shí)現(xiàn)象和潤濕角，鋪展，潤濕熱第四節(jié)固體表面的吸附作用吸附熱、吸附曲線及吸附量的測定第五節(jié)吸附等溫方程式Freundlich吸附等溫式，Langmuir單分子層吸附理論，BET多分子層吸附理論第六節(jié)固體-氣體界面吸附的影響因素溫度、壓力、吸附劑等對吸附的影響第七節(jié)固體-溶液界面吸附吸附量及其測定，單分子層及多分子層吸附性質(zhì)教學(xué)重點(diǎn)：學(xué)習(xí)單分子層的吸附理論，包括Langmuir吸附等溫式、Freundlich吸附等溫式。難點(diǎn)：固體吸附的本質(zhì)、吸附等溫線及單分子層吸附理論。第五章常用吸附劑的結(jié)構(gòu)、性能和改性教學(xué)要求：1.

了解多孔性物質(zhì)的表征及測定；2.

了解常用吸附劑的結(jié)構(gòu)和及其應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)多孔性物質(zhì)的表征及測定密度、比表面積、孔體積、孔半徑、粒度及測定方法。第二節(jié)常用吸附劑的結(jié)構(gòu)和性能硅膠、氧化鋁、活性炭等的結(jié)構(gòu)和應(yīng)用第三節(jié)固體的表面改性及其應(yīng)用表面改性效果的測定，表面改性方法和原理，表面改性的應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)：常用吸附劑的結(jié)構(gòu)和性能難點(diǎn)：表面改性及應(yīng)用第六章表面活性劑教學(xué)要求：1.

掌握表面活性劑的定義及類型；2.

了解表面活性劑的性質(zhì)及應(yīng)用。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)概述表面活性劑的定義及特點(diǎn)第二節(jié)表面活性劑的類型表面活性劑的分類及結(jié)構(gòu)特征第三節(jié)表面活性劑在界面上的吸附Gibbs吸附公式、吸附層結(jié)構(gòu)、LB膜及應(yīng)用第四節(jié)表面活性劑的體相性質(zhì)各種性質(zhì)對濃度的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，表面活性劑濃度第五節(jié)膠束理論膠束與臨界膠束濃度，膠束結(jié)構(gòu)第六節(jié)表面活性劑的親水親油平衡（HLB）值HLB值的定義及計(jì)算方法第七節(jié)表面活性劑的作用及應(yīng)用增溶作用，潤濕和滲透，分散和絮凝，起泡和消泡，去污作用教學(xué)重點(diǎn)：表面活性劑的特征及應(yīng)用難點(diǎn)：表面活性劑在界面上的吸附第七章乳狀液教學(xué)要求：1.

掌握乳化劑的定義及分離；2.

了解乳狀液的制備及物理性質(zhì)教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)概述乳狀液的定義及類型第二節(jié)乳狀液的制備和物理性質(zhì)乳狀液的制備方法，乳化劑的加入方式，乳狀液的物理性質(zhì)第三節(jié)乳狀液類型的鑒別稀釋法，染色法，電導(dǎo)法第四節(jié)影響乳狀液穩(wěn)定性的因素乳狀液的熱力學(xué)穩(wěn)定性，油水界面，界面電荷，乳狀液的粘度，液滴大小及分布，粉末乳化劑的穩(wěn)定作用第五節(jié)乳化劑的選擇乳化劑的分類，HLB值及應(yīng)用第六節(jié)乳狀液的變型和破乳乳狀液的變型及影響因素，乳狀液的破壞第七節(jié)微乳狀液微乳狀液的微觀結(jié)構(gòu)，助表面活性劑的作用，微乳狀液的制備及性質(zhì)第八節(jié)乳狀液的應(yīng)用控制反應(yīng)，農(nóng)藥乳劑，瀝青乳狀液，稠油的乳化降粘，紡織工業(yè)等第九節(jié)液膜分離液膜分離機(jī)理及應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：乳狀液和泡沫的物理性質(zhì)及制備方法難點(diǎn)：泡沫的物理性質(zhì)和穩(wěn)定因素第八章高分子溶液教學(xué)要求：1.

掌握高分子溶液與膠體的異同點(diǎn)；2.

了解高分子溶液特有的物理化學(xué)性質(zhì)。教學(xué)內(nèi)容：第一節(jié)聚合物的分子量和分子量分布數(shù)均分子量，質(zhì)均分子量，粘均分子量，Z

均分子量，分子量分布寬度指數(shù)第二節(jié)高分子化合物的溶解溶脹，溶解，高分子在溶液中的形態(tài)第三節(jié)溶液中高分子的大小均方末端距，均方回轉(zhuǎn)半徑第四節(jié)高分子溶液的性質(zhì)滲透壓，光散射，粘度，超離心沉降第五節(jié)聚電解質(zhì)解離平衡，聚電解質(zhì)的粘度，聚電解質(zhì)的應(yīng)用教學(xué)重點(diǎn)：高分子溶液的物理化學(xué)性質(zhì)難點(diǎn)：分子溶液與膠體的異同點(diǎn)

三、學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容其中：各教學(xué)環(huán)節(jié)學(xué)時(shí)分配

章節(jié)主要內(nèi)容學(xué)時(shí)分配講授實(shí)驗(yàn)討論習(xí)題實(shí)踐在線學(xué)習(xí)其它支撐課程教學(xué)目標(biāo)1緒論22

12膠體的制備及性質(zhì)65

1

1、2、33凝膠44

1、2、34界面現(xiàn)象和吸附65

1

1、2、35常用吸附劑的結(jié)構(gòu)、性能和改性44

1、2、36表面活性劑33

1、2、37乳狀液44