凝胶思考题综述Word文档下载推荐.docx

1、二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。6. 溶胶凝胶转变时有哪些现象？转变温度（大分子溶液转变为凝胶时，无严格恒定的转变温度，它往往与冷却快慢有关，并且凝点（胶凝温度）常比熔点（液化温度）低两者相差可达（10-20）度或更大些。） 热效应（ 大分子溶液形成凝胶时常常放热，这可视为结晶作用的潜热） 光学效应（溶胶转变为凝胶时，Tyndall效应（光散射）增强，这是由于质点增大、水化程度减弱的缘故） 流动性质（溶胶转变为凝胶后流动性质变化很大，溶胶失去流动性凝胶获得了弹性、屈服值等）电导（溶胶胶凝后，体系的电导无明显变化）凝胶表面的亲水性（溶胶中的质点表面若具有亲水性基团，则胶凝后其表面仍具有亲水性）

2、7. 要制备很浓的明胶溶液而又不使胶凝，应加入什么物质比较好？为什么？（P147）导电和扩散等，还可以是凝胶中的物质和外加溶液间的化学反应，也可以是两种溶液在凝胶中进行化学反应。8. 什么是凝胶的触变作用？简单叙述其机理？由于在外力作用下体系的粘度减小，流动性变大因此这个现象习惯上也称为切稀。机理：颗粒之间搭成架子，流动时架子被拆散。之所以存在触变性是因为被拆散的颗粒再搭成架子时需要时间9. 什么是负触变作用？绝大部分为什么体系？与触变作用相反的现象是负触变作用。此体系的基本持点是在外力（切力或切速）作用下体系的粘度升高，但静置一段时间后粘度又恢复原状，出现顺时针方向的滞后团。显然，负触变现象

3、正好与触变性相反是一种具有时间因素的切稠现象。具有负触变性的体系绝大部分为高分子溶液，例如SiO2、钠蒙脱土等悬浮液中加入高分子溶液（如聚丙烯酰胺水解溶液），在一定的条件下出现负触变作用。10. 什么是离浆作用？离浆就是水凝胶在基本上不改变外形的情况下，分离出其中所包含的一部分液体此液体是大分子稀溶液或稀的溶胶。又称“脱水收缩” “出汗”。作用的原因：是由于溶胶在形成具有网状结构的凝胶后，粒子之间的距离还不是最小的，粒子之间仍继续互相作用，使粒子进步靠近和更完全地定向，从而使凝胶的骨架收缩于是一部分液体被从粒子间挤压出来，产生“出汗”离浆现象。11. 什么是凝胶的有限膨胀和无限膨胀？其膨胀速度

4、符合什么动力学特征？凝胶的膨胀（溶胀）作用，是指凝胶在液体或蒸气中吸收这些液体或蒸气时使自身质量、体积增加的作用。膨胀作用是弹性凝胶所特有的性质。无限膨胀，即开始时凝胶吸收液体而体积增大，但最终完全溶解成溶液，又名溶胀作用。有限膨胀，凝胶吸收定量的液体后并不转变成溶胶，如明胶在冷水中、硫化橡胶在苯中。凝胶的膨胀速度符合一级反应的动力学方程式 式中，S为膨胀度，即凝胶在膨胀时间为t时吸收的液体量；Smax为吸收液体的最大量（平衡态下）；K为膨胀速度常数。12. 试述凝胶膨胀的两个阶段。第一阶段形成溶剂化层。即溶剂分子很快地钻入凝胶中，与凝胶大分子相互作用形成溶剂化层。这个阶段时间很短，速度快，表

5、现出的特征有：1）液体的蒸气压很低 （2）体积收缩 凝胶膨胀时，凝胶的体积增大，但就整个体系说，其增量比吸收的液体体积为小。 （3）伴有放热效应 凝胶膨胀时放出的热叫膨胀热 （4）溶剂熵值降低 由于溶剂化层中液体分子排列有序，故体系的熵值降低。第二阶段液体的渗透和吸收。在这个阶段中液体的吸收量是干胶质量的几倍、几十倍，同时也没有明显的热效应和体积收缩现象。凝胶的体积也大大增加，凝胶干燥时，这部分的液体也容易释出13. 物质在凝胶中扩散速率减慢的原因是什么？扩散物质的分子越大，在凝胶中的扩散速率越慢14. 试述凝胶色谱（GPC）技术的基本原理？分子大小不同的混合物溶液通过用凝胶颗粒填充的色谱柱时

6、，尺寸越小的分子进入网络的机会越多，在其间停留的时间也越长。反之，尺寸较大的分子进入网络的机会较小，甚至不能进入网络之中，只能停留在凝胶颗粒之间的缝隙中。当以溶剂淋洗色谱柱时，被吸附在色谱柱上的物质将按分子的尺寸，从大到小的顺序依次被淋洗下来，从而达到分离的目的。这正是凝胶色谱（GPC）技术的基本原理。15. 试用Ostwald的过程和理论解释Liesegang环现象。当高浓度的AgN03溶液由中心向四周扩散时，遇到K2Cr207发生化学反应并生成橙红色的Ag2Cr207沉淀环。第一环沉淀形成后，环外地带的K2Cr2O7浓度变得很低，成为空白区。在此区域内难以满足形成Ag2Cr207沉淀的过饱

7、和条件，所以无沉淀生成。AgN03溶液越过空白区后，重又与K2Cr2O7反应并形成第二个沉淀环，依此类推，但各环的间距逐渐变大，沉淀环也逐渐变宽和变得模糊。16. 形成Liesegang环的必要条件是什么？物质在扩散过程中无对流和扰动是形成Liesegang环的必要条件17. 高吸水性材料高吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基因，而且本身还要不溶于水18. 试述高吸水性凝胶的结构、组成和吸水性能的关系。高吸水性材料不仅应含有相当多的亲水基因，而且本身还要不溶于水。超强吸水剂为弹性凝胶，吸水后形成水凝胶：凝胶的种类不同，结构不同，其吸水能也大有不同离子性聚合物的亲水性比非离子性聚合物强。吸水能力强

8、，在离子性聚合物中，离子化程度越高，吸水能力越强。超强吸水剂有很强的吸水能力，但从使用角度考虑，它应不溶解于水。聚丙烯酸类吸水剂有很强的吸水能力，但易水溶，为解决此问题，合成时应加入适量交联剂甲醛（或环氧氯丙烷等）。在制备超强吸水剂时，同种类型凝胶的一般规律是：交联度增加，吸水能力降低；但交联度太低，又可使凝胶吸水时成为无限膨胀。19. 什么是高吸油性树脂？其吸油能力主要起源于什么作用力？吸油材料是一种用于处理废油的功能性材料。它主要用于原油泄漏、工厂机器渗漏油和食品废油的处理等。20. 高吸油树脂的吸油机理是什么？机理 吸油树脂通常都是由亲油单体构成的，具有适当交联度的三维网状结构的聚合物，

9、因而树脂内部均有一定的微孔。当树脂与油品接触时，开始油分子向微孔中扩散，当进入一定量的油分子后，高分子链段发生溶剂化（van der Waals力），当油分子进入足够多时，则高分子链段伸展并发生溶胀。溶胀过程中交联点之间分子链的伸展又会降低其构象熵值，G=H-TS, G增加，这必然引起分子网的弹性收缩力，力图使分子网收缩，最后这两种相反的倾向达到平衡，并表现出一定的吸油率。21. 水凝胶中的水、按作用力的强弱可分为哪4种状态？靠氢键与吸水剂相互作用的水亲水基团周围的极化水层网络微孔中的水颗粒间隙和大孔中的水第二章 表面活性剂性质与应用1表面活性剂的化学结构及特点是什么？（P21）表面活性剂的化

10、学结构:由性质不同的两部分组成，一部分是疏水亲油的碳氢链组成的非极性基团，另一部分为亲水疏油的极性基，这两部分分别处于表面活性剂的两端，为不对称的分子结构。特点：是一种既亲油又亲水的两亲分子，不仅能防止油水相排斥，而且具有把两相结合起来的功能。2表面活性剂有哪些类型举例说明。按溶解性分类 ：有水溶性和油溶性两大类;按照其是否离解分类：离子型和非离子型两大类;根据其活性部分的离子类型又分为：阴离子、阳离子和两性离子三大类。3表面活性剂的水溶液的特点是什么？ （1）浓度,表面张力。如：NaCl,Na2SO4,KOH,NaOH,KNO3等无机酸、碱、盐溶液。（2）浓度,表面张力。有机酸、醇、醛、酮、

11、醚、酯等极性物质溶液。（3）随浓度增大，开始表面张力急剧下降，但到一定程度便不再下降。肥皂、长链烷基苯磺酸钠等溶液。这些物质称为表面活性剂。4何谓表面活性？表面活性剂是这样一种物质，它活跃于表面和界面上，具有极高的降低表、界面张力的能力和效率；在一定浓度以上的溶液中能形成分子有序组合体，从而具有一系列应用功能（表面活性是一种动力学现象，表面或界面的最终状态表示了两种趋势之间的动态平衡，即朝向表面吸附的趋势和由于分子热运动而朝向完全混合的趋势之间的平衡）5简述Traube规则的内容。特劳贝规则：即每增加一个-CH2-基团时，其/C约为原来的三倍。6试述阳离子SAA的主要用途。广泛应用于非纺织物的

12、防水剂、优柔剂、抗静电剂、染料的固色剂、医用消毒剂、金属防腐剂，矿石浮选剂、头发调理剂、沥青乳化剂等。7两性离子SAA有什么特点。最大特征在于它既能给出质子又能接受质子。 （1）对织物有优异的柔软平滑性和抗静电性。 （2）有一定的杀菌性和抑霉性。（3）有良好的乳化性和分散性。（4）与其他类型表面活性剂有良好的配伍性。会产生协同增效效应 （5）可以吸附在带负电荷或正电荷的物质表面上，有一定的润湿性和发泡性。6）低毒性和对皮肤、眼睛的低刺激性。（7）极好的耐硬水性，甚至在海水中也可以有效地使用。（8）良好的生物降解性。8非离子SAA的亲水基由什么构成，EO数是什么含义？非离子型活性剂在水溶液中不电

13、离，其亲水基主要是由具有一定数量的含氧基团（一 般为醚基和羟基）构成。环氧乙烷加成数（EO数） EO加成数约在1012mol的范围内润湿力最高 憎水链碳原子数N和环氧乙烷加成数n间的关系，最小溶解性：n = N/3；中等溶解性：n = N/2优良溶解性：n = 11.5N9写出APG的结构式，并说明其特性以及在洗涤剂中的作用。APG的结构式：特性：APG不存在浊点，在酸碱溶液中均呈现良好的相容性和稳定性；不仅表面活性高，泡沫丰富而稳定，去污力强而且无毒，无刺激性、生物降解彻底。应用：浴用及发用洗涤剂；餐用洗涤剂；洗衣粉；硬表面清洗10请解释含氟SAA“三高二憎”的特点。三高：高表面活性、高耐热

14、稳定性、高化学惰性；二憎：憎水性和憎油性，11AOS、LAS、Span、Tween、AES（解释代号）- 烯烃磺酸盐（AOS）；烷基苯磺酸钠（LAS）；山梨糖醇酐脂肪酸酯 （司盘 Span.）；聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯（吐温 Tween）；烷基醇聚氧乙烯硫酸钠（AES）、12解释“Kraff”点和“浊点”的含义和规律。使表面活性剂的溶解度突然增大的温度点，我们称为临界溶解温度。也称为克拉夫点。规律: 低温时溶解度小,如果加热水溶液，达到某一温度时，其溶解度会突然增大。在低温下可与水混合，温度升高至一定值时，则会出现析出、分层，这一析出、分层并发生混浊的温度称为表面活性剂的浊点 规律:高温溶解

15、度低，低温溶解度高。13什么是SAA的HLB值，有什么作用？亲水亲油平衡值（hydrophile lipophile balance，HLB）是表示表面活性剂的亲水性、亲油性好坏的指标. HLB值越大，该表面活性剂的亲水性越强；HLB值越小，该表面活性剂的亲油性越强第五章 表面活性剂的润湿功能1请画出润湿剂的分子结构示意图，并解释这种结构有何特点？分子结构特点：良好的润湿剂其疏水链应具有侧链的分子结构，且亲水基应位于中部，或者是碳氢链为较短的直链，亲水基位于末端。2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

16、水性使织物与水之间的接触角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。3简述矿物泡沫浮选的原理。矿物浮选是借气泡浮力来浮游矿石实现矿石和脉石的分离方法。捕集剂以亲水基吸附于矿粉晶体表面晶格缺陷处或带有相反电荷处作定向排列，疏水基进入水相。接触角会变大，矿粉有力图从水中逃逸出去的趋势。一方面当水中加入发泡剂，在通空气时，就会产生气泡。发泡剂的两亲分子就会在气液界面作定向排列，将疏水基伸向气泡内而亲水的极性头留在水中。单分子膜使气泡稳定。吸附了捕集剂的矿粉由于表面的疏水性，于是就会向气，液界面迁

17、移，与气泡发生“锁合”效应，由起泡剂吸附在气液界面上形成的单分子膜和捕集剂吸附在固液界面上的单分子膜可以互相穿透形成的固液气三相的稳定接触并将矿粉粘附在气泡上。这样在浮选过程中气泡就可以依靠浮力把矿粉带到水面上，达到选矿的目的。4简述有机缓蚀剂的缓蚀作用。有机缓蚀剂通常是由电负性较大的O、N、和P等原子为中心的极性基和C 原于组成的非极性基（如烷基）所构成。一般，极性基团吸附于金属表面，改变了双电层的结构，提高金属离子化过程的活化能；而非极性基团远离金属表面作定向排布，形成一层疏水的薄膜，成为腐蚀反应有关物质扩散的屏障，这样就使腐蚀反应受到抑制，特别是在腐蚀性强的酸性介质中的缓蚀作用。5阳离子

18、表面活性剂水溶液为什么能作选择性堵水剂？在岩石孔隙壁与水接触时往往由于吸附水中的负离子或因自身的解离而使其岩石孔隙壁带负电荷，因此带正电荷的阳离子表面活性剂就很容易以带正电荷的离子头通过静电引力吸附于岩石孔隙壁带负电荷的部位。6请举出几个润湿剂的应用实例。矿物的泡沫浮选；织物的防水与防油；金属的防锈与缓蚀；在农药的应用；在原油开采中的应用7举例说明纤维的永久性防水处理。1）.防水剂Zelan是在水溶液中应用的，织物加热至120150，再经漂洗和干燥可推测，这一处理会使季铵盐分解为酰胺，它能在纤维上形成一种醚键粘附于纤维表面上，具有不透水而能透气的特性。2）. 有机硅聚合物具有硅氧链且有烷基侧链

19、，能提供一种硅氧化合物型表面；能为织物牢牢地束缚住，它能在纤维的缝隙发生交联反应，形成网状结构的表面层，使纤维表面变成疏水性，且保持一定的透气性。8说明有机缓蚀剂在金属表面的吸附状态和非极性剂的屏蔽效应。（1）缓蚀剂在金属表面上的吸附：缓蚀剂在金属表面上的吸附是物理吸附或化学吸附。（2）有机缓蚀剂非极性基的作用：缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层，整个金属表面就形成一层疏水性的保护膜。这层膜对金属离子向外扩散和腐蚀介质或水向金属表面的渗透都成为障碍。这种由缓蚀剂的非极性基团形成的疏水层起防止腐蚀介质侵入的作用，称为非极性基的屏蔽效应。9十八胺既防水又防油的道理。由于十八胺的单分子膜其临界表面张力c

20、很低，使得水和油不能在其单分子膜上铺展10苯并三氮唑是什么缓蚀剂，为什么？苯并三氮唑及其衍生物 苯并三氮唑是铜、银合金的有效缓蚀剂。苯并三氮唑可添加在水溶液中可防止铜变色腐蚀。苯并三氮唑可以与铜形成一种链状的半永久性聚合络合物膜，具有较好的附着性。11说明润湿剂在原油输送中的润湿降阻作用。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，从而使器壁对稠油的流动阻力降低，以利于稠油的开采和辅送。12说明阳离子SAA作为原油堵水剂的机理。采收原油，遇到油水同层时，应使用选择性封堵剂堵水；阳离子表面活性剂吸附在被水冲刷出来的砂岩表面，使出水层位由亲水转变为亲油，增加了水的流

21、动阻力，起到堵水作用。13说明油溶型缓蚀剂的缓蚀机理。1）.缓蚀剂的两亲分子在金属油界面上以极性基吸附于金属表面而非极性的亲油基伸向油中，形成定向吸附的单分子膜，替代了原来的金属高能表面。2）.缓蚀剂的浓度超过临界胶团浓度后，缓蚀剂还会自动聚集生成反胶团，能将油中的腐蚀介质水加溶在胶团中，从而显著地降低了油膜的透水率。14说明活性水驱油的机理。当岩石孔壁上吸附了原油中活性物后，由于活性物以极性头吸附在岩石孔壁的高能表面上，因此孔壁被亲油的非极性链形成的膜所覆盖，因此与原油的相容性好，于是残油在其上形成了接触角90的油滴，容易被水流带走，提高了水驱油的效率。第七章 表面活性剂的起泡与消泡1简述泡

22、沫破坏的机制。泡沫是气体分散在液体中的粗分散体系，体系存在着巨大的气液界面，是热力学上的不稳定体系。泡沫破坏的主要原因是（1）液膜的排液减薄；（2）泡内气体的扩散。泡沫液膜的排液减薄（1）.重力排液气泡间的液膜，由于液相密度远大于气相的密度，因此在地心引力作用下就会产生向下的排液现象，使液膜减薄。（）.表面张力排液 由于泡沫是由多面体气泡的堆积而成在泡沫中气泡交界处就形成了如图73中的形状称之为Plateau边界（也称为Gibbs三角）。B处为两气泡的交界处形成的气液界面相对比较平坦可近似看成平液面而A处为三气泡交界处，液面为凹液面，从弯曲液面的附加压力来考虑，所以B处液体的压力应大于A处液体

23、内部的压力，因此液体从压力大的B处向压力小的A处排液，使B处的液膜排液减薄。气泡内气体的扩散，小气泡内的压力大于大气泡内的压力，因此（1）小泡会通过液膜向大泡里排气，使小气泡变小以至于消失，大泡变大且会使液膜更加变薄，最后破裂。（）液面上的气泡也会因泡内压力比大气压大而通过液膜直接向大气排气，最后气泡破灭。2影响界面膜与泡沫的稳定性的因素有哪些？界面张力，低表（界）面张力有利于泡沫的形成，同时也有利于泡沫的稳定，但是，表面张力的大小并非决定因素 界面膜的性质，界面液膜能否保持恒定要得到稳定的关键，影响界面膜性质的关键因素是液膜的表面粘度与弹性（1）表面粘度凡是体系的表面粘度比较高的体系，所形成

24、的泡沫寿命也较长。（2）界面膜的弹性（非强度）表面粘度比较高而且弹性好才有高的稳泡性能，理想的液膜应该是高粘度高弹性的凝聚膜。表面活性剂的自修复作用，。表面活性剂的自修复作用大，泡沫就稳定表面电荷 ：若泡沫液膜的表面上带有同种电荷，使泡沫稳定。泡内气体的扩散 ： 泡沫的排气性与液膜的粘度有关，液膜的表面粘度高，气体的相对透过率就低，气泡的排气速度慢，泡沫就稳定。表面活性剂的分子结构 ：（1）表面活性基的疏水链 SAA的疏水碳氢链应该是直链且较长的碳链，但碳链太长也会影响起泡剂的溶解度且刚性太强，所以一般起泡剂的碳原子数以C12C14较好。（2）表面活性剂的亲水基 SAA亲水基的水化能力强，增加

25、了泡膜的稳定性。稳泡剂分子结构中往往含有各类酰氨基、羟基、羧基等具有生成氢键条件的基团。3纯水为什么不能形成稳定的泡沫？因为纯水产生的泡沫寿命大约0.5秒之内，瞬间存在，即消泡速度高于起泡速度，所以纯水中的只能出现单泡，因此不可能得到稳定的泡沫。4起泡剂与稳泡剂有什么不同？起泡与稳泡在概念上有何不同？起泡性能好的物质称为起泡剂。具有低表面张力的阴离子表面活性剂一般都具有良好的起泡性，但生成的泡沫不一定有持久性。稳泡剂：它们能在泡沫的液膜表面形成高粘度高弹性的表面膜，因此有很好的稳泡作用，5请简述罗斯假说。在溶液中，液体若呈溶解状态的是溶质，是稳泡剂；不溶解状态的溶质，当浸入系数与扩展系数均大于

26、零时，才是消泡剂。当消泡剂的分子团即微滴与泡沫液膜接触时首先应该是浸入，浸入之后在泡沫液膜上扩展，使液膜局部变薄最终断裂，导致气泡合并或破灭。只有浸入系数E0且扩展系数So时，微滴既能浸入也能在泡沫液膜扩展，使液膜局部变薄而断裂。6简述消泡剂的消泡机理。消泡剂使泡沫液膜局部表面张力降低而消泡,消泡剂微滴的表面张力要比泡沫液膜的表面张力低。当消泡剂加入到泡沫体系中后，消泡剂微滴与泡沫液膜接触，可使此处泡沫液膜的表面张力减低，而此处周围液膜的表面张力未变化。表面张力降低的部分，被强烈地向四周牵引、延展，最后破裂使泡沫破灭。消泡剂破坏膜弹性使液膜失去自修作用而消泡. 在泡沫体系中加入表面张力极低的消

27、泡剂, 此消泡剂进入泡沫液膜后，会使此处液膜的表面张力降至极低。当此处的液膜受到外界的扰动或冲击拉长，由于消泡剂本身的表面张力太低，使膜失去弹性，失去自修复作用而破坏消泡剂降低液膜粘度使泡沫寿命缩短而消泡。若用不能产生氢键的消泡剂将能产生氢键的稳泡剂从液膜表面取代下来，就会降低液膜的表面粘度，使泡沫液膜的排液速度和气体扩散速度加快减少泡沫的寿命而消泡。7请举例说明泡沫有何用处和害处。8SAA的结构对泡沫稳定性有什么影响？9简述固体颗粒消泡机理。说明应用的场合和常用的物质。固体颗粒作为消泡剂首要条件是固体颗粒必须是疏水性的。当疏水二氧化硅颗粒加入泡沫体系后，其表面与起泡剂和稳泡剂疏水链吸附，而亲水基伸入液膜的，这样二氧化硅的表面由原来的疏水表面变为了亲水表面，于是亲水的二氧化硅颗粒带着这些表面活性剂一起从液膜的表面进入了液膜的水相中。使液膜表面的表面活性剂浓度减低，从而全面的增加了泡沫的不稳定性因素，大幅地缩短了泡沫的“寿命”而导致泡沫的破坏。10GP和GPE消泡剂结构上有什么不同，各作为什么消泡剂？聚