物理化學論文

1、物理化學課程綜述 姓名： 學號： 系別：化學與材料工程系 班級：表面與膠體化學綜述摘要：表面與膠體化學是研究膠體分散體系物理化學性質(zhì)及界面現(xiàn)象的科學。雖然原屬物理化學的一個分支，但其與生產(chǎn)和生活實際聯(lián)系之緊密和應用之廣泛是化學學科中任一分支不能比擬的。 關(guān)鍵詞：膠體與界面 分散體系 膠體 界面 正文：膠體的定義 膠體（英語：colloid）又稱（colloidal dispersion）是一種均勻混合物，在膠體中含有兩種不同狀態(tài)的物質(zhì)，一種分散，另一種連續(xù)。分散的一部分是由微小的粒子或所組成，粒子直徑在1nm100nm之間的；膠體是一種分散質(zhì)粒子直徑介于粗和溶液之間的一類分散體系，這是一種高度

2、分散的多相不均勻體系。在膠體體系中，膠體質(zhì)點成為一個相，周圍的介質(zhì)為另一相。此種質(zhì)點分布于介質(zhì)中的體系稱為分散體系：膠體質(zhì)點分散于介質(zhì)中的體系即為膠體分散體系；固體質(zhì)點分散于液體介質(zhì)中的膠體分散體系稱為溶膠，例如，三價鐵鹽稀溶液水解而得的氫氧化鐵溶膠，還有硫化砷溶膠、硫溶膠、金溶膠等等(介質(zhì)不一定必須是水)。氣體為分散介質(zhì)的膠體分散體系稱為，例如煙（固體質(zhì)點）和霧（液體質(zhì)點）。（液體質(zhì)點分散在液體介質(zhì)中）、（氣體分散在液體介質(zhì)中）、泥漿等也屬于分散體系，但質(zhì)點較大，穩(wěn)定性差，容易破壞，稱為粗分散體系。 從膠體分散體系的熱力學特點考慮，溶膠是熱力學不穩(wěn)定的體系，體系中的界面（質(zhì)點與介質(zhì)之間的相界

3、面）總是要減少、膠體質(zhì)點趨向于聚集在一起，有發(fā)生聚沉而使分散體系破壞的傾向（粗分散體系更易如此）。破壞之后，分散體系不能自動形成，故溶膠這種膠體稱為不可逆膠體，也叫做疏液膠體，取其質(zhì)點與分散介質(zhì)不親合之意。 膠體體系的特點 與大小有關(guān)的性質(zhì)，如擴散、沉降、滲透壓、光散射（見）等性質(zhì)，經(jīng)典的膠體體系是熱力學不穩(wěn)定體系，是一相（質(zhì)點）分布在另一相(介質(zhì))中的多相分散體系；而高分子質(zhì)點分散在介質(zhì)中的這種膠體體系卻是熱力學穩(wěn)定的體系，是均相溶液，即高分子溶于溶劑而形成的溶液。如同小分子的溶液一樣,只要溶劑不揮發(fā),高分子溶液就可以永久存在。高分子溶液的溶劑揮發(fā)后，得到高分子化合物；但若把高分子放入溶劑中

4、，則又自動溶解而形成溶液。于是就把高分子溶液稱為可逆膠體，也叫做親液膠體，以與疏液膠體相對照、相區(qū)別。 現(xiàn)代的合成，其溶液濃度達到一定程度后，離子（離子型表面活性劑）或分子(非離子型表面活性劑)即締合成有一定聚集數(shù)的膠團，其大小與經(jīng)典膠體質(zhì)點及高分子質(zhì)點相似。具有此種性質(zhì)的肥皂以及離子型表面活性劑一類物質(zhì)稱為膠體電解質(zhì)。非離子型表面活性劑在溶液中也能形成膠團，但非膠體電解質(zhì)，在溶液中不能電離。此類由離子或分子締合而成膠團的膠體體系即稱為締合膠體。與高分子溶液一類親液膠體相似，締合膠體是熱力學穩(wěn)定的膠體體系，也是一種可逆膠體分散介質(zhì)揮發(fā)后剩下的物質(zhì)，仍可自發(fā)地分散于介質(zhì)中（溶解），在一定濃度的溶

5、液中形成膠團。但是，在一定濃度以下，表面活性離子或分子未發(fā)生締合，體系中尚無膠團質(zhì)點，體系中仍為一般的電解質(zhì)或小分子溶液，不是膠體體系，這是締合膠體與高分子溶液一類親液膠體體系的明顯不同之處。 表面化學 多相(膠體)分散體系中，由于質(zhì)點很小，相與相間的界面面積極大,故有很可觀的界面自由能,體系易于向降低界面自由能的方向發(fā)生變化。根據(jù)界面熱力學，物質(zhì)分子在界面上的富集必然導致界面自由能的降低,即大的界面自由能的存在使現(xiàn)象得以產(chǎn)生。大面積的體系最易發(fā)生吸附，因此活性炭、硅膠、活性氧化鋁、白土、分子篩等就成了廣義的膠體體系（雖然這些體系與原來膠體的定義并不相符）?；谕辉?，前述的粗分散體系，如泡

6、沫、乳狀液、泥漿、水煤漿等等也成為膠體化學的研究對象。物質(zhì)世界中，界面是無所不在的，上述體系有著大的表面積或界面積，表面或界面上發(fā)生變化必然影響整個體系的性質(zhì)。因此研究表（界）面性質(zhì)科學的表面化學，是膠體化學中極其重要和不可分割的一部分，二者常被聯(lián)系在一起而名為膠體和表面化學。 膠體和表面化學的應用 物質(zhì)世界中的生命現(xiàn)象也與膠體和表面化學密切相關(guān)，可以說生物體即是一種高級的極其復雜的膠體體系，其中存在著各式各樣的膠體（親液膠體、締合膠體、乳狀液以及凝膠等）和各種界面 。所以膠體化學和表面化學的規(guī)律在生命現(xiàn)象中有重要的作用；而研究膠體化學和表面化學的許多方法和原理也常用以研究生命科學。生物膜的研

7、究即為一典型例子。膠體和表面化學中關(guān)于表面吸附膜、單（雙）分子膜、膠團以及囊泡的研究,就是對細胞膜很好的模擬(或半模擬),由此可以了解成膜分子在膜中的定向排列，以及膜在傳質(zhì)、傳能過程中所起的作用，進而探索生命的奧秘。生物體中存在的表面活性物質(zhì),如膽鹽及其與磷脂的混合物,以及肺表面活性劑等，可以稱之為生物表面活性劑。在物質(zhì)世界中，無處不有分散體系，表面和界面也無所不在，故膠體和表面化學與其他學科以及生產(chǎn)有著廣泛而密切的聯(lián)系。大至宇宙、天文、氣象、地理，小至細胞，皆有膠體和界面存在；在所有工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，幾乎很難找到與膠體和表面化學無關(guān)的現(xiàn)象。結(jié)語： 表面與膠體化學的發(fā)展同步于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，有些方面是超前的。（1）利用現(xiàn)代物理與化學理論，如量子化學研究吸附與催化、用分形理論研究膠體表面形貌。（2）應用現(xiàn)代精密儀器和方法，如用不同力學顯微鏡研究膠粒間的力及表面分子或原子的形態(tài)。 參考文獻：1. 作