胶体表面化学 复习资料1Word格式.docx

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在吸附过程中的热效应称为吸附热

积分吸附热：

等温条件下，一定量的固体吸附一定量的气体所放出的热，用Q表示。

微分吸附热：

在吸附剂表面吸附一定量气体q后，再吸附少量气体dq时放出的热dQ，

毛细凝结：

发生于毛细孔中凹液面上的蒸汽凝结

凝胶：

是胶体体系的一种存在形式，它是由胶体体系中分散相颗粒相互联结，搭成具有三维结构的骨架后形成的，具有空间网状结构体系，胶体体系中原有的分散介质（液体）充填在网状结构的空隙之中。

气凝胶：

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

气溶胶：

由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系，又称气体分散体系。

分散质点大小为10-3～102μm。

泡沫：

泡沫是一种以气体为分散相，以液体或固体为分散介质的粗分散体系。

以液体为分散介质时通常称为泡沫，以固体为分散介质时称为固体泡沫。

一、1、什么是分散系统、分散相、分散介质？

一种物质以细分状态分散在另一种物质中构成的系统称为分散系统，也称为分散体系。

在分散系统中被分散的不连续的相称为分散相，分散系统中连续的相称为分散介质。

粗分散系统、胶体分散系统、分子分散系统

2、胶体分为哪几类？

气溶胶。

固溶胶、液溶胶（介质不同）

3、胶体表面化学主要研究的对象及意义？

答：

1）传统研究对象：

溶胶（憎液溶胶）和高分子溶液（亲液胶体）

2）现代胶体研究对象：

分散体系、界面现象及有序组合体

研究意义：

胶体与表面化学在各个领域都发挥着重要的作用，在实际的研究工作中能为我们提供广阔的思路和研究方向。

二、1、胶体制备条件有哪些？

1）分散相在介质中的溶解度必须极小

2）必须有稳定剂的存在

2、胶体制备的方法有哪些？

答：

1）分散法

机械分散、电分散、超声波分散和溶胶分散等各种法

2）凝聚法

用物理方法或者化学方法使分子或离子聚集成胶体粒子的方法叫凝聚法，将硫磺-乙醇溶液驻地加入到水中制的硫磺水溶胶（物理凝聚）化学凝聚:

还原法、氧化法、水解法、复分解法。

3、什么是渗析作用及其应用？

所谓渗析，主要是利用羊皮纸或火棉胶制成的半透膜，将溶胶与纯分散介质分开，这是因为这种膜的孔隙很小，他仅能让小分子或离子通过，而胶粒不能通过。

应用：

人工肾、咸水淡化，电渗析技术已经扩展到化工、食品。

医药、废水处理等领域

4、什么是渗透及其应用？

借半透膜将溶液（浓相）和溶剂（如水）隔开，此膜只允许溶剂分子通过，二胶粒或溶质不能通过，

5、反渗透应用有哪些？

若渗透平衡时在浓相一侧施加压力，则浓相中的溶剂分子将向稀相迁移，故称为反渗透。

反渗透膜主要有醋酸纤维膜、芳香聚酰胺膜或具有皮层和支撑层的复合膜。

目前反渗透已经用于电子，电力，食品，饮料，和化工领域的纯水和超纯水的制备。

6、单分散溶胶的制备方法有那些？

单分散溶胶是指在特定的条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶。

制备方法：

（1）金属盐强制水解法

（2）金属络合物高温水解法（3）微乳液法

（4）溶胶-凝胶转变法（5）乳液聚合法制备高分子聚合物单分散粒子

7、什么是胶体晶体及其制备的方法有哪些？

有一种或者多种单分散胶粒组装并规则排列的二维或者三维类似晶体的有序结构称为胶体晶体。

在某些条件下，原子、分子、胶体粒子、纳米粒子等结构单元间以价键或非价键的弱相互作用构成更为复杂的有序结构称为自组装。

制备：

（一）胶体粒子简单自组装：

沉降法自组装；

蒸发诱导法自组装；

狭缝过滤法自组装

（二）模板法胶体粒子自组装：

硬模板法；

软模板法；

光子晶体；

传感器；

制备有序大空材料的模板功能；

制备有序二维纳米结构模板功能

8、什么是纳米材料及其特性和应用

至少有一维大小在1——100nm范围内的固体材料称为纳米材料。

特性：

比表面积大；

易形成团聚体；

熔点低；

磁性强；

光吸收强；

热导性能好

气相法、液相法、固相法；

（沉淀法；

金属醇盐水解法；

溶胶-凝胶法；

水热法；

微波法和超声波法）

化学工业、电子工业、新型光学材料、二氧化钛纳米粒子的光催化作用

9、纳米材料与纳米污染的含义？

纳米材料就是纳米粒子材料。

分类：

纳米粒子；

纳米纤维；

纳米薄膜；

纳米块体

所谓纳米污染就是由纳米微粒对环境和人类健康所带来的危害和污染。

三、1、溶胶运动的性质有哪些？

（1）扩散和真溶液中的小分子一样，溶液中的质点也具有从高浓度区向低浓度区的扩散作用，最后使浓度达到“均匀”当然，扩散过程也是自发过程

（2）布朗运动在显微镜下看起来连成一片的液体，实际上是由许许多多分子组成的。

液体分子不停地做无规则的运动，不断地随机撞击悬浮微粒。

悬浮的微粒足够小时，受到的来自各个方向的液体分子的撞击作用是不平衡的。

在某一瞬间，微粒在另一个方向受到的撞击作用强，致使微粒又向其它方向运动。

这样，就引起了微粒的无规则的布朗运动。

（3）沉降散气体或液体介质中的微粒，都受到两种相反方

向的作用力：

扩散和重力的共同作用。

重力：

如果微粒的密度比介质的大，微粒就会因重

力而下沉，即：

沉降。

扩散力：

由布朗运动引起，与沉降作用相反，扩散力

能促进系统中粒子浓度区域均匀。

当重力和扩散力相等时，就达到平衡状态，称为“沉

降平衡”。

（4）渗透压

将溶液和溶剂（或两种不同浓度的溶液）用只容许溶剂分子透过的半透膜（如火棉胶膜、赛珞玢膜）分开，为使膜两侧的化学势相等（或市两侧不同浓度溶液的浓度趋于相等），溶剂将透过半透膜扩散。

为阻止这种溶剂扩散的反向力称为渗透压

（5）溶液一侧含有可透过半透膜的小离子，也有不能透过半透膜的大离子（大分子电解质或称聚电解质），在达到平衡时，膜两侧的小离子因大离子的存在而不相等，即唐南平衡

2、什么是丁道尔现象、

以一束强烈的光线射入溶胶后，在入射光的垂直方向可以看到一道明亮的光带，这个现象称为丁道尔现象，

3、决定溶胶颜色的因素有哪些？

答：

溶胶产生各种颜色的主要原因是溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收。

溶胶的颜色是一个相当复杂的问题，它与粒子大小、分散介质的性质、光的强弱、光的散射和光的吸收等问题有关

4、什么是电动现象？

带负电的胶粒向正极运动，带正电的胶粒向负极移动，人们把这种现象称为电泳；

水在外加电场的作用下，通过粘土颗粒间的毛细通道向负极移动的现象称为电渗析；

再无外加电场的作用情况下，若使分散相粒子在分散介质中迅速沉降，则在沉降管的两端会产生电势差，此谓沉降电势；

与电渗析相反，若用压力将液体挤过毛细管网或由粉末压成的多孔塞，则在毛细管网或多孔塞的两端也会产生电势差，称为流动电势。

电泳、电渗析、沉降电势、流动电势统称为电动现象。

5、双电层结构模型的含义和电动电势所代表的意义？

液相中与固相电荷量相等、符号相反的过剩电离称反离子。

在固液界面上，固相表面电荷与周围液相中的反离子构成的正、负双电层结构（如图）。

6、胶体系统的流变性包括哪些，并详细说明？

所谓流变性质，是指物质在外力的作用下变形和流动的性质。

牛顿体：

7、影响溶胶稳定性的因素有哪些？

溶胶稳定性：

热稳定性；

动力学稳定性；

聚集稳定性、

1）溶胶的稳定性

常常用热力学稳定性、动力学稳定性和聚集稳定性来表征。

影响溶胶稳定性的因素有：

浓度，温度，外加电解质，胶体体系的相互作用。

注：

当向胶体中假日低于能使其稳定所需的聚合物数量时，聚合物不仅能使交替稳定，而且能使体系的临界聚沉浓度降低，这种作用称为敏化作用，有时少量的聚合物的加入直接引起胶体的聚沉，称为絮凝作用。

保护作用与敏化作用都是指聚合物的加入对胶体稳定性的影响。

8、什么是DLVO理论？

溶胶在一定条件下是稳定存在还是聚沉，取决于粒子间的相互吸引力和静电斥力，若斥力大于吸力则溶胶稳定，否则不稳定。

（1）胶粒间的相互吸引球形粒子的引力势能EA=-Aa/12H

A为球形粒子半径，H为粒子的最短距离，A是常数

平板粒子：

-A/12πd2

（2）胶粒间的相互排斥（3）胶粒间的总相互作用能

9、溶液的依数性有哪些？

蒸汽压下降，沸点升高，冰点降低，渗透压

具有相同的阴离子的各种阳离子，其对负电性溶液的聚沉能力为

H+＞CS+＞RB+＞K+＞NA+＞Li+

具有相同阳离子的阴离子的而其对正电性溶胶的聚沉能力为

CL-＞br-＞NO3-＞I-

13：

Stokes沉降公式？

14：

聚沉值的定义及与聚沉能力的关系？

聚沉值：

使溶胶发生明显的聚沉所需电解质的最小浓度；

倒数反应电解质的聚沉能力；

某电解质的聚沉值愈小，其聚沉能力愈大。

15：

聚沉规则

起聚沉作用的主要是反离子，反离子的价数越高，聚沉效率越高，聚沉值就越小

17：

溶胶的电学性质包括哪些？

电动现象，质点表面电荷的来源，双电层结构模型和电动电势（电势）

18：

电动电势的计算公式

—介质的介电常数（单位C/Vm）

E—电场强度（电位梯度）（V/m）

—介质粘度（Pas=Nm2s=kgms2m2s=kg/ms）

—电动电势（V）

四、1、解释表面张力、毛细作用和润湿现象的含义？

表面张力：

增加单位面积所消耗的功，毛细作用：

湿润现象：

固体或液体表面上的气

20：

表面自由能与表面张力的异同点？

不同点：

①表面自由能表示形成单位新表面使体系自由能的增加。

②表面张力（通常）指纯物质的表面层分子间实际存在着的（收缩）张力。

相同点：

既可表示表面自由能又可表示表面张力，两者量纲相同，数值相等：

表面自由能J/m2=Nm/m2=N/m表面张力

2、影响表面张力的因素有哪些及测定方法？

①物质本性

表面张力源于净吸力，而净吸力取决于分子的引力和分子结构，因此表面张力与物质本性有关。

②温度

温度升高时一般液体的表面张力都降低，且有线性关系

③压力

从气—液两相密度差和净吸力考虑，气相压力对表面张力是有影响的。

因在一定温度下，液体的蒸气压不变，因此研究压力的影响只能靠改变空气或惰性气体的压力来进行。

表面张力的测定方法：

①毛细管上升法，表面张力=pgh/2cosβ②环法，=F/4πR③气泡最大压力法=pghr/2

毛细上升法

23：

画出接触角的示意图，并写出接触与表面张力之间的关系?

根据界面张力的概念，平衡时，3个界面张力在，点处相互作用的合理为零，此时液滴保持一定的形状，且界面张力与润湿角之间的关系。

（杨方程）

由此可见，越小，越大，润湿性越好。

当=0，最大，此时液体对固体“完全润湿”，液体将在固体表面完全展开，铺成一薄层。

当=1800，最小，此时液体对固体“完全不润湿”，当液体量很少时则在固体表面上缩成一个圆球。

通常=900为分界线，＜900，能润湿；

＞900不能润湿。

3、润湿角的测定方法有哪些？

（1）角度测量法:

液滴法；

浮泡法

（2）长度测量法（3）用动态法测定粉末-液体提体系的润湿角

4、影响润湿角大小的因素有哪些？

1）物质的本性

不同物质的润湿角是不相同的，相应的表面张力也不相同，的大小是由固体、液体、气体的物质本性所决定。

2）润湿角的滞后现象

固体表面上增大液滴时或使有液滴的固体表面倾斜形成的较大润湿角为前进润湿角。

与此类似，从固体表面抽减液滴中液体时，或使有液滴的固体表面倾斜时形成的较小润湿角陈给后退润湿角

3）固体表面的粗造性和不均匀性

固体表面能的粗糙性可以粗糙因子（粗糙度）度量。

粗糙因子以真实粗糙表面面积与相同体积固体完全平滑的表面积之比表示

4）环境的影响

固体表面（高能表面）在实验环境中易自气相或液相中吸附某种祖坟而降低表面能，同时也改变表面性质，从而影响润湿角

5、润湿热代表什么及怎样计算？

固体和液体接触时，特别是粉末固体，实际上可看成气-固界面转换成液-固界面的过程，而液体表面并没有变化，因此这个过程也可以成为侵润过程，润湿热也就是侵润热。

当液体侵润固体时，由于固-液分子间的相互作用必然要放出热量，称为润湿热。

6、固体的表面能的特点及与表面张力的区别？

五、1、什么是表面活性剂？

表面活性剂是一种在很低浓度即大大降低溶剂（一般为水）表面张力（或液—液界面张力）、改变体系的表面状态从而产生润湿和反润湿、乳化和破乳、分散和凝聚、起泡和消泡以及增溶等一系列物质作用的化学物质。

溶质使溶剂表面张力降低的性质，称为表面活性。

2、表面活性剂的结构与特点是什么？

表面活性剂分子结构的特点是两亲性。

表面活性剂的组成：

一部分是与油有亲和性的亲油基（也称憎水基）；

另一部分是与水有亲和性的亲水基（也称憎油基）。

亲水基受到水分子的吸引，而亲油基受到水分子的排斥。

3、临界胶束浓度（CMCC）的含义及计算方法？

表面活性剂溶液性质发生突变的浓度称为临界胶束浓度

（1）表面张力法

（2）电导法（3）折光指数法（4）染料增容变色法

影响因素：

4、胶束的结构有哪些?

当浓度较小时溶液中主要是单个的表面活性剂离子；

当浓度较大时或接近CMC时溶液中将有少量小型胶束，如二聚体或三聚体等，在浓度为CMC或略大于CMC时胶束是球形，在浓度10倍于CMC或更大的浓溶液中，胶束一般不是球形。

5、反胶束与囊泡的结构特点？

表面活性剂极性基相互作用形成反胶束的内核，非极性基留在溶液中。

囊泡外壳由两个两亲分子尾对尾地结合所组成，内层由微水相组成。

6、Gibbs吸附公式的演算过程及意义？

7、什么是增溶作用和胶束催化？

非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加，这称为增溶作用。

胶束催化作用：

溶液中胶束的存在对许多化学反应的速率有明显的影响，它既可对反应产生催化作用，也可起抑制作用。

31：

影响胶束催化的因素？

①表面活性剂的分子结构和类型②反应底物的分子结构③盐的影响CMC④有机添加物的影响溶解度，电荷密度

32：

优良洗涤剂具备的条件？

①好的润湿性能，要求洗涤剂能与被洗的固体表面很好接触；

②具有良好的清除污垢的能力；

③有使污垢分散或增溶的能力；

④能防止污垢再沉积于织物表面上或形成浮渣漂于液面上

33：

润湿的主要应用有哪些？

使用表面活性剂可以控制液、固之间的润湿程度。

农药行业中在粒剂及供喷粉用的粉剂中，有的也含有一定量的表面活性剂，其目的是为了提高药剂在受药表面的附着性和沉积量，提高有效成分在有水分条件下的释放速度和扩展面积，提高防病、治病效果。

在化妆品行业中，做为乳化剂是乳霜、乳液、洁面、卸妆等护肤产品中不可或缺的成分。

34：

表面活性剂的毒性？

表面活性剂的毒性或安全性以试验动物口喂的半数致死剂量（LD50，g·

kg-1）表示，LD50在1g·

kg-1以上一般认为急性毒性较低。

而废水或污水中残留表面活性剂对水生物的危害则用半数致死浓度（LC50，mg·

L-1）表示影响程度，数值越小，毒性越大。

鱼类安全生存的活性剂浓度应在0.5mg·

L-1以下，1～5mg·

L-1就会对敏感的鱼类致病。

8、表面活性剂的应用有哪些？

（1）洗涤作用；

渗透应用；

润湿应用；

分散和絮凝；

起泡和消泡；

强化采油中的应用

六、1、什么乳状液及其分类？

乳状液的分类：

水包油，O/W，油分散在水中，油包水，W/O，水分散在油中，多重型，例，W/O/W。

2、乳状液的制备方法及物理性质有哪些？

1.混合方式：

机械搅拌，胶体磨，超声波乳化器，均化器。

2：

乳化剂的加入方式：

转相乳化法，瞬间皂成发，自然乳化法，界面复合生成法，轮流加液法，

乳状液的物理性质：

液滴的大小和外观，光学性质，粘度，电导

3、影响乳状液类型的因素有哪些？

类型鉴别：

稀释法；

染色法；

导电法

因素：

相体积；

几何因素；

液滴聚结速度；

乳化剂的溶解度；

4、乳化剂的类型？

合成表面活性剂（阴、阳离子型，非离子型）；

高分子聚合物乳化剂（聚乙烯醇、聚氧乙烯-聚氧丙烯嵌段）；

天然产物；

固体颗粒乳化剂。

39：

乳化剂的一般选择原则/

答:

（1）大多数有良好的表面活性，能降低表面张力，在欲形成的乳状液外相中有良好的溶

解能力；

（2）乳化剂在油-水界面上能形成稳定的和排列紧密的凝聚膜；

（3）水溶性乳化剂和油溶性乳化剂混合使用有更好的乳化效果。

4）乳化剂应能适当增大外相黏度，以减小液滴的聚结速度；

（5）满足乳化体系的特殊要求，如食品和乳液药物体系的乳化剂要求无毒和有一定的药理性能；

（6）要能用最小的浓度和最低成本达到乳化效果；

（7）乳化工艺简单

5、决定乳化剂稳定性的因素有哪些？

乳状液是热力学不稳定系统；

油水间界面的形成；

界面电荷；

乳状液黏度；

液滴大小及分布；

粉末乳化剂的稳定作用

6、乳状液的变形和破乳代表什么含义？

变型也叫反相，是指O/W型变成W/O型的现象

影响变型的因素：

乳化剂类型；

相体积比；

温度；

电解质。

将油和水分离的过程叫做破乳。

分层--絮凝--聚结--相分离。

破乳方法：

化学法；

顶替法；

电破乳法；

加热法；

机械法。

7、什么是微乳状液？

由水、油、表面活性剂和助表面活性剂等四个组分以适当的比例自发形成的透明或半透明的稳定体系，称之为微乳状液，简称微乳液或微乳。

40：

助表面活性剂的作用有哪些？

降低界面张力，增加界面膜流动性，调节表面活性剂的HLB值，

41：

简述增溶理论？

微乳状液的颗粒直径介于乳状液与胶束之间，因此，在浓的胶束溶液中，加入一定量的油和助表面活性剂，也可以使胶束溶液变成微乳状液，当表面活性剂水溶液的浓度大于其CMC值后，就会形成胶束，此时加入油，就会被增溶。

随着这一过程的进行，进入胶束中的油量增加，使胶束溶胀而变成小油滴-微乳状液。

过程继续进行就变成宏乳状液滴（d）。

图中颗粒尺寸不是按比例的，但可看出从（a）到（d）是逐渐放大的。

因为增溶是自动进行的，故微乳化能自动发生也是理所当然的事。

42：

微乳状液的性质？

光学性质，颗粒大小及均匀性，导电性，稳定性，超低界面张力，碳链数的相关性。

8、乳状液的主要应用有哪些？

化妆品；

脱模剂；

洗井液；

三次采油；

超细粒子及复杂形态无机材料的制备；

微乳状液中的催化作用。

七、1、什么是吸附作用？

物理吸附和化学吸附的区别？

吸附是固体表面质点和气体分子相互作用的一种现象，按

作用力的性质可分为物理吸附和化学吸附。

物理吸附是吸附质与吸附剂表面间物理力作用而发生的吸附，它相当于气体分子在固体表面的凝聚，化学吸附实质上是一种化学反应

这两类吸附有差异但也有共同之处

这两类吸附也可以同时发生。

如氧在金属W上的吸附同时有三种情况：

（1）有的氧是以原子状态被吸附的（纯粹的化学吸附）；

（2）有的氧是以分子状态被吸附的（纯粹的物理吸附）；

（3）还有一些氧是以分子状态被吸附在氧原子上面，形成多层吸附。

可见，物理吸附和化学吸附可以相伴发生，因此不能认为某一吸附只有化学吸附而没有物理吸附，反之也一样。

故常需要考虑两种吸附在整个吸附过程中的作用。

2、什么是吸附量及测定方法？

吸附量通常以达到吸附平衡时单位质量或单位面积吸附剂上的吸附质的量（质量、物质的量、体积）石英弹簧秤法；

常压流动法；

连续流动色谱法；

干燥器法

2、固---气界面吸附的影响因素有哪些？

（1）温度：

气体吸附为放热过程，温度升高，吸附量减少。

物理吸附，一般控制在气体的沸点附近。

化学吸附为表面化学反应，温度影响吸附量、吸附速率、吸附类型。

（2）压力：

压力增加，无论化学吸附或物理吸附，吸附量和吸附速率都增加。

（3）吸附和吸附剂的性质

极性吸附剂易于吸附极性吸附质；

非极性吸附剂易于吸附非极性吸附质；

无论极性或非极性吸附剂，吸附质分子的结构越复杂，沸点越高，被吸附的能力越强；

酸性吸附剂易于吸附碱性吸附质，反之亦然；

吸附剂的孔隙大小，影响吸附量和吸附速率。

3、Langmuir等温吸附式及意义各是什么？

4、吸附法气体分离

用物理或化学的方法将混合气体分离成单一组分的气体称为气体分离。

吸气法气体分离三种效应：

（1）位阻（效应）屏蔽应用大小不同孔径的吸附剂以有效吸附比其孔小的气体而达到吸附的目的；

（2）扩散效应。

根据气体分子的扩散速度不同而实现分离；

（3）热力学平衡效应。

根据气体分子与吸附剂表面吸附平衡常数大小的不同而达到分离目的。

5、什么是变温吸附和变压吸附及其各自的特点有哪些？

变温吸附是在温度较低进行，混合气体中因吸附能力不同吸附有先后，吸附平衡后，升高温度开始时吸附的弱的先脱附，吸附强的后脱附，从而使混合物分离。

这种工艺在不太高的温度和压力下进行，省时省能耗，缺点是吸附剂损耗大。

变压吸附是在恒定的温度下周期性改变体系压力，增大压力是吸附，减小压力时脱附，混合气祖坟在吸附剂上吸附能力和分离系数不同而使其脱附时完成分离。

（1、能耗低。

因在低压常温下操作，可省去加热或冷却能耗；

2、产品纯度高。

3、工艺流程简单可实现多种气体分离4、环境效益好无三废产生）

6、影响溶液吸附的因素有哪些？

1、同系物的吸附--traube规则；

2、溶质的溶解度对吸附量的影响；

3、温度的影响；

4、吸附剂孔径大小的影响；

5、盐对吸附的影响

7、活性炭在水处理上的机理及应用