精细化工课后答案要点

第二章
1．表面活性物质和表面活性剂有什么异同点？
答：把能使溶剂的表面张力降低的性质称为表面活性，具有表面活性的物质称为表面活性物质。

把加入少量能使其溶液体系的界面状态发生明显变化的物质，称为表面活性剂。

表面活性剂在加入很少量时即能显著降低其表面张力，改变体系界面状态。

举例：肥皂、油酸钠、洗涤剂等物质的水溶液，在溶液浓度很低时，表面张力随溶液浓度的增加而急剧下降，降到一定程度后便缓慢或不再下降；乙醇、丁醇等低碳醇和醋酸等物质，表面张力随溶液浓度的增加而下降。

这两类都是表面活性物质。

2，表面活性剂的结构特点
答；表面活性剂一般都是直线形分子，其分子同时含有亲水（增油）性的极性基团和亲油（憎水）性的非极性疏水基团，因而是表面活性剂既具有亲水性又具有增油性的双亲结构，所以，表面活性剂也称为双亲化合物。

3.临界胶束浓度CMC和HLB、浊点、克拉夫拖点之间有何关系？
答,Tk越高，CMC越小，亲油性好，HLB越小。

浊点越高，亲水性越好，CMC越大，HLB越大。

4，表面活性剂的活性与CMC的关系？
答，（CMC）可用来衡量表面活性剂的大小。

CMC越小，表示该表面活性剂形成胶束所需的浓度越低，即达到表面饱和吸附的浓度就越低，因而，改变表面性质，起到润湿、乳化、曾溶、起泡等作用所需的浓度也越低，表示该表面活性剂的活性越大。

5，阳离子表面活性剂可用作润湿剂吗？为什么？答，阳离子表面活性剂在水溶液中离解时生成的表面活性离子带正电荷。

水溶液中阳离子表面活性剂在固体表面的吸附是极性基团朝向固体表面，吸附在带负电荷的固体表面，疏水基朝向水相，使固体表面呈“疏水”状态，通常不用于洗涤和清洗，故……
6.哪种表面活性剂具有柔软平滑作用？为什么？
答，阳离子表面活性剂。

原因：阳离子表面活性剂具有高效定向吸附性能，可在纤维表面覆盖一层亲油基团膜层，从而具有柔软平滑效果。

7表面活性剂为何具有抗静电作用？
答，表面活性剂的憎水基吸附在物体表面，亲水基趋向空气而形成一层亲水性膜，吸收空气中水分，好像在物体表面多了一层水层，这样产生的静电就易于传递到大气中去，从而降低了表面电荷，起到抗静电的的作用。

（如果是以亲水基吸附在物体表面，当表面活
性剂的浓度大于临界胶束浓度时，表面活性剂的疏水剂间相互作用，可进一步形成亲水基向外的第二层吸附层，同样将亲水基趋向空气而形成一层亲水性膜，起到抗静电作用。

）
8阳离子表面活性剂的去污力与碳链原子数之间有何关系？
答，图
9阳离子表面活性剂能否用于衣物洗涤去污？
答，不能。

因为阳离子表面活性剂在水溶液中离解时生成的表面活性离子带正电荷。

水溶液中阳离子表面活性剂在固体表面的吸附是极性基团朝向固体表面，吸附在带负电荷的固体表面，疏水基朝向水相，使固体表面呈“疏水”状态，通常不用于洗涤和清洗。

10.非离子表面活性剂的HLB与EO加成数有何关系？
答；聚氧乙烯型非离子表面活性的EO加成数越多，其水溶性越好，HLB越高，表面张力降低能力越弱。

EO加成数相同时，憎水基中碳原子数越多，浊点越低，表面张力降低能力越强；脂肪醇聚氧乙烯醚EO 加成数越多，HLB值越大。

11，分析Span类产品与Tween类产品的亲水亲油性能的差异？
答；Span类产品为亲油性非离子型乳化剂，HLB值1.8~8.6，可以溶解于极性有机溶剂和油脂。

应用：斯潘系列产品作为乳化剂广泛用在食品、化妆品和其它行业。

作为食品添加剂广泛用在蛋糕油、面包改良剂和各类饮料中，起乳化、稳定、起泡等作用；作为化妆品添加剂可以稳定地乳化各种油脂，如：白矿油、硅油、动物油、合成油等；Tween类产品为亲水性非离子型乳化剂，HLB值9.6~16.7,可以溶解或分散于水、醇等极性有机溶剂。

具有乳化、增溶和稳定作用。

应用：吐温系列产品作为乳化剂广泛用在食品、化妆品和其它行业。

与Span类产品配合使用可以调配适合各种乳液所需乳化剂。

12.解释含氟表面活性的三高二憎？
答；氟是所有元素中电负性最大的，范德华院子半径小，有最低的原子极化率，所以C---F键能比C---H 键能大，键长也更大。

因此C---F键很牢固，由此键组成的全氟烃就有了特殊的稳定性，所以含氟表面活性剂具有高度热、化学稳定性高；全氟烷基磺酸盐的热分解温度高达420。

.C，在浓硝酸、浓硫酸中不易被破坏。

高表面活性含氟表面活性剂还有高表面活性，既憎水又憎油。

13；高分子表面活性剂的应用主要有哪些？
答；高分子表面活性剂降低表面张力的能力一般，也不形成胶束，其去污力、气泡力和参透力都较低，分子量数万以下的适合用作分散剂。

但高分子表面活性在各种界面和表面上有良好的吸附能力，分散性和凝聚、增溶性能俱佳。

由于高分子表面活性剂具有良好的保湿作用、增稠作用，具有成膜性粘附力高，所以也具有相当的乳化稳定性，可作防水、防油，消泡、抗静电等。

分子量百万以上的多可用作絮凝剂。

第六章
1.简述颜色的形成原理。

答：物质的颜色是由于物体对白光各个成分进行选择性的吸收及反射的结果，无光就没有颜色。

物体呈现的颜色为该物体吸收光谱的补色。

2.染料具有什么特征？
答;染料是使其它物质获得鲜明，均匀，坚牢色泽的有色有机化合物。

染料一般是可溶性的（溶于水或有机溶剂），或能转变为可溶性溶液，或有些不溶性的染料可通过改变染色工艺或经过处理成为分散状态而使纤维物质染色。

主要用于各种纺织纤维的染色，也可用于皮革，纸张，高分子材料，油墨或食物的上色，使它们具有一种暂时的或耐久的色泽。

3.蛋白纤维的染色原理是什么？能染蛋白纤维的染料有哪些？
答：酸性和碱性染料的特点及染色原理如下。

（1）在酸性或碱性介质中使用。

（2）酸性和碱性染料与纤维之间靠离子键的结合而染色。

（3）优缺点：染色均匀；耐洗牢固不高。

（4）能与金属离子形成配合络合物的酸性染料，称为金属络合染料。

（5）如要对纤维素纤维进行染色，必须借助于碱性金属的氧化物作媒染剂，因此酸性染料对纤维素
没有亲和力。

可用于蛋白纤维染色用的染料有酸性染料，碱性染料，中性染料，酸性媒介染料及酸性络合染料等。

5.合成纤维的染色原理是什么？哪些染料能染合成纤维？
答：原理：分子中无离子化基团，不溶于水，染色时借助阴离子或非离子型分散剂成为高度分散的胶体分散液，在高温下渗透进高分子纤维中，并被次价键力固着在纤维上而染色，对具有显著憎水性的化纤织物（如聚酯，三乙酸纤维等）具有良好的亲和力。

合成纤维包括尼龙，锦纶，聚酯纤维，三醋酸纤维，
聚丙烯酸纤维等高分子聚合物。

因此通常采用分散染料，阳离子染料等染色。

6.颜料与染料有什么区别？
答：颜料与染料不同。

染料是有色有机化合物，一般是可溶性（溶于水或有机溶剂），或转变为可溶性溶液，或有些不溶性染料（如分散染料等）可通过改变染色工艺或经过处理成为分散状态而使纤维物质染料。

颜料是不溶性的有色物质，以高度分散微粒状态使被着色物着色，对所有的着色对象均无亲和力，常和具有粘合性能的高分子材料合用，靠黏合剂，树脂等其它成膜物质与着色对象结合在一起。

7．无机颜料和有机颜料各有何优缺点。

答：（1）颜料可分为有机和无机两大类
（2）无机颜料色光大多偏暗，不够艳丽，品种太少，色谱不全，不少无机颜料有毒。

但无机颜料生产比较简单，价格便宜，有较好的机械强度和遮盖力。

（3）有机颜料的耐久性，耐热性，耐溶剂性等虽比无机颜料稍差，但现代开发的高性能有机颜料对此已有很多的改进，因而用量急剧增加。

8.近年来最有影响的有机颜料是哪一类？
答：1，4-吡咯并吡咯二酮颜料（DPP）是.近年来最有影响的新发色体颜料。

9.金属颜料具有哪些独特的特性？
答：金属颜料是由粉末片状的金属或合金组成，是颜料中一个特殊品种，属装饰性颜料，可使被涂装的物品绚丽多彩，具有明亮的金属光泽和金属闪光效果。

10.云母钛珠光颜料的形成原理及特点是什么？
答：云母钛珠光颜料是以微细天然白云母为基片，在其表面包裹一层或交替包裹多层具有高折射率的二氧化钛及其它金属氧化物膜制成的。

它利用光在二氧化钛薄层上产生的干涉现象而呈现出珠光光泽。

作为新型的装饰性颜料，珠光颜料具有以下特殊的光学特性。

（1）对于粒径较细的珠光颜料，在光的干涉和强烈的散射作用下，颜料会呈现出类似丝绸和软缎般细腻柔和的珍珠光泽；当粒径较粗时，强烈的反射作用和光的干涉双重效应，使得颜料会呈现星光闪烁的金属光泽。

（2）若从光线的反射角观察珠光颜料时，能看到最强的干涉色，而偏离反射角时只能看到珠白色，即所谓的“视角闪色效应”。

（3）采用干涉色.云母珠光颜料与相应的树脂成的涂膜或塑料薄膜，在光的照射下能同时显示两种不同的颜色，即“色转移效应”。

11.荧光颜料是如何产生荧光的？荧光颜料分几类？各有什么特点？
答：产生：（1）荧光颜料虽然其反射性质与一般颜料相同，但吸收的那部分光不能转化成热能，而是转换成比吸收光波长较长的荧光反射出来。

这种荧光与反射光叠加结合形成异常鲜艳的色彩，而当光照射后，发现现象消失，为此称为荧光颜料。

（2）荧光颜料颜色鲜艳的另一原因是由于人们对不同波长光的敏感性不一样，人眼对黄，绿光最为敏感，而对蓝紫光敏感性差。

荧光颜料通常根据分子结构分为有机荧光颜料和无机荧光颜料。

有机荧光颜料：当日光照射时，荧光颜料把紫外短波部分转变成肉眼可见的长波，紫外线含量愈多，它放出的荧光愈强，通过适当掺和使用或配以适量非把荧光颜料，可得多种不同色调的荧光颜料。

如无紫外线辐射时，该颜料就为不呈荧光的普通色光颜料。

无机荧光颜料：在常态下其本身无色或浅白色，但在紫外线激发下会呈现出闪亮颜色。

这种荧光颜料是由金属（锌铬）硫化物或稀土配位体与微量活性剂组成，依颜料中金属和活化剂种类，含量不同，在紫外线照射下呈现出各种颜色的光谱。

12.功能性染料有哪些，如何应用？P142-143
答：（1）近红外吸收染料
（2）液晶显示染料
（3）激光染料
（4）压热敏染料
（5）有机光导材料用染料
（6）生物染色染料
（7）其他功能染料
第七章
7-1 功能树脂有哪些合成方法？
功能树脂的合成是利用高分子本身结构或聚集态结构的特点，引入功能性集团，形成具有某种特殊功能的新型高分子材料。

主要有以下三种合成方法。

（1）功能单体聚合或缩聚反应(2)高分子的功能化反应（3）与功能材料复合
7-2 离子交换树脂具有怎样的结构？离子交换树脂是如何进行离子交换的？
离子交换树脂是一类带有三维网状结构的、以高分子为基体、不溶于水和有机溶剂，具有可进行离子交换的官能团的物质。

离子交换树脂由三部分组成，即
不溶性的三维空间物质骨架、连接在骨架上的功能团、功能基团所带的相反电荷的可交换离子。

离子交换反应是可逆反应，其反应是在固态的树脂和水溶液接触的界面间发生的。

阳离子交换反应可表述为
A n+ + n(R-SO3-)B+===nB+ +(R-SO3- )n A n+
7-3 影响离子交换树脂选择性的因素有哪些？如何提高离子交换的速度？
影响选择性的因素有以下几方面：1、离子价数离子价数越高，其与树脂功能基的静电吸引力越大，亲和力越大2、离子半径在水中离子会水化而使树脂膨胀，对同价离子，当原子序数增加，其水和离子的半径减小，其选择性增大。

3、树脂交联度交联度越高，对树脂的选择性影响越大。

膜扩散和粒内扩散速度是影响离子交换速度的主要因素。

而影响膜扩散和粒内扩散的主要因素有：1溶液流速，增大搅拌速度或柱流速，可增加膜扩散速度；2、树脂颗粒大小，减小树脂的粒度，可同时提高膜扩散和粒内扩散速度；3、溶液浓度，溶液浓度较低时，膜扩散是影响交换速度的主要因素，溶液浓度较高时，粒内扩散则成为影响交换速度的主要因素；4、树脂交联度
7-4 吸附树脂可分为几类？各类吸附树脂是如何进行吸附的？
按照吸附树脂的表面性质，吸附树脂一般分为非极性、中等极性和极性三类。

非极性吸附树脂是由偶极矩很小的单体聚合制得的不带任何功能基的吸附树脂。

如苯乙烯-二乙烯苯体系的吸附树脂。

这类吸附树脂孔表面的疏水性较强，可通过与小分子的疏水作用吸附极性溶剂(如水)中的有机物。

中等极性吸附树脂系含有酯基的吸附树脂。

例如丙烯酸甲酯等交联的一类树脂，其表面疏水性和亲水性部分共存。

极性吸附树脂是指含有酰胺基、氰基、酚羟基等含硫、氧、氮极性功能基的吸附树脂，例如聚丙烯酰胺等。

它们通过静电相互作用和氢键等进行吸附，使用于非极性溶液中吸附性物质。

7-5 高吸水性树脂的吸水机理是怎样的？高吸水性树脂具有哪些特性？
高吸水性树脂吸水是靠分子中极性基团通过氢键或静电力及网络内外电解质的渗透压不同，将水主要以结合水的形式吸到树脂网络中。

由高分子电解质组成的离子网络中都挂着正负离子对，在未与水接触前，
正负离子间以离子键结合，此时树脂网络中的离子浓度最大。

与水接触后，由于电解质的电离平衡作用，水向稀释电解质浓度的方向移动，水被吸入网络中。

高吸水树脂具有以下特性。

1、吸水性高吸水树脂具有极高的吸水性能，能吸收自重500-2000倍的水。

2、保水性吸水性树脂在干燥时表面会形成膜，吸水后的树脂在外加压力写也挤不出水来，具有良好的储水性。

3、吸水状态的凝胶强度具有加大的弹性行为，即使产生大变形也不破坏，有较大的强度。

4、热和光的稳定性具有良好的热和光稳定性。

5、吸氨性可吸收氨类物质，具有除臭作用。

7-6 离子交换膜与离子交换树脂有何异同？离子交换膜在应用在有何特点？
离子交换膜就其化学组成来说与离子交换树脂几乎是相同的，但其形状不同，其作用机理和功能也不同，因而使用方法和场合也不同。

离子交换树脂是树脂上的离子与溶液中的离子进行交换，间歇性操作，需要再生；而离子交换膜则是在电场的作用下对溶液中的离子进行选择性透过，可连续操作无需再生。

离子交换膜主要用于电渗析、电极反应的隔膜、扩散、渗析、离子选择电极、人工肾等。

主要特点是：1、可分离分子级的电解质物质；2不需外加热能，即可
得到浓缩液，这对热敏性物质的分离浓缩和精制尤为适用；3、能处理低浓度溶液，分离和回收其中某些微量物质；4、适用于一些特定溶质的精制；5、用途广，经济效益显著。

由于这些特点使得离子交换膜具有其它工业精制方法所不能比拟的优势。

7-7 微滤膜和超滤膜的分离原理是什么？它们各自的分离功能是什么？
微滤是从液体混合物（主要是水性悬浊液）中除去500A-5um(1A=10-10 m)的细菌和悬浊物质的膜分离技术。

它主要是根据筛分原理将溶质微粒加以筛分。

膜上的微孔径分布在0.1-20um，以压力差作为推动力，在50-10kPa压力下，溶剂、盐类及大分子物质均能透过微孔膜，只有直径大于50nm的微细颗粒和超大分子物质被截留，从而使溶液或水得到净化。

超滤是从液体混合物（主要是水溶液）中除去尺寸为1-500A（相对分子质量为1000-1000*104 ）的溶质的膜分离技术。

超滤也是根据筛分原理以压力差作为推动力的膜分离过程。

在100-1000kPa的压力条件下溶剂或小分子量的物质透过孔径为1-20um的对称微孔膜，而直径在5-100nm的大分子物质或微细颗粒被截留，从而达到了净化的目的。

7-8 简述反渗透膜和纳滤膜的分离原理、分离对象和
分离范围。

反渗透膜
原理：反渗透过程主要是根据溶液的吸附扩散原理，以压力差为主要推动力的膜过程。

在浓溶液一侧施加1000-10000kPa的外加压力，当此压力大于溶液的渗透压时，就会迫使浓溶液中的溶剂反向透过孔径为0.1-1nm的非对称膜流向稀溶液一侧，这一过程叫反渗透。

反渗透过程主要用于低分子量组分的浓缩、水溶液中溶解的盐类的脱除等。

对象：反渗透膜式从水溶液中除去尺寸为3-12A的溶质的膜分离技术，即溶液中除H+ 、OH- 以外的其它无机离子及低分子有机物不可能通过膜，所以，反渗透用于水的脱盐。

应用：1、水处理、化学工业、医药工业、食品加工工业、纤维加工工业、表面处理、钢铁、机械工业。

2、电子工业超纯水的制造
3、低分子有机物水溶液的浓缩。

纳滤膜
原理：纳滤膜是在渗透过程中能截留大于95%的最小分子约为1nm（不对称微孔膜平均孔径为2nm）的膜。

原理与反渗透基本相同，但纳滤有其特殊的分离功能。

对象：纳滤能部分脱盐而非全部，对相对分子质量为200-500的有机物及胶体可以完全脱除。

应用：纳滤可以将高价、低价盐有区别地截留并部分保留水中有益的离子，对有机物完全截留，如糖、氨基酸与盐的适当分离以及染料与盐的分离等。

7-9 超滤、微滤和反渗透之间的关系是怎样的？
目前反渗透膜、超滤膜在许多领域都得到了应用。

超滤和反渗透是密切相关的两种分离技术，反渗透是从高浓度溶液中分离较小的溶质分子，超滤则是从溶剂中分离较大的溶质分子，对小孔径的膜来说，超滤与反渗透相重叠，而对孔径较大的膜来说，超滤又与微孔过滤相重叠。

超滤与反渗透的主要区别如下：1、他们的分离范围不同2、它们使用的压力也不同。

在工艺应用上，常常将单靠反渗透或超滤技术结合起来。

7-10 简述气体分离膜的分离原理和主要用途。

气体分离膜大体分为多孔膜和非多孔膜（均质膜）两大类，它们的透过原理各不相同。

1、多孔膜多孔膜分离气体是利用气体分子在微孔内扩散速度的差别而实现的。

2、非多孔膜可用溶解-扩散机理进行解释。

首先，膜与气体接触，气体向膜的表面溶解。

其次，因气体溶解产生的浓度梯度使气体在膜内向前扩散，当扩
散至膜的另一面，气体分子脱附。

目前气体分离膜已光分应用于从天然气中提取氦、气体去湿、CO2 /CH4 分离、合成氨中H2 /CO2 分离以及宇宙飞船中CO2 / O2 分离，还用于人工肺等。

膜分离氢回收技术在合成氨工业中，富氧和富氮也是气体分离膜重要应用，还可以用于脱除气体中的水分。

7-11 医用高分子材料必须具备哪些特性？
首先，必须具有良好的生物相容性（包括组织相容性、血液相容性和耐生物老化性）。

所谓生物相容性是指植入人体内的生物医用材料及各种人工器官、医用辅助装置等医疗器械，必须对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性和无致癌性，对人体组织、血液、免疫系统不产生不良反应。

其次，医用高分子材料还应具有良好的物理力学性能，使其加工成型容易，耐老化性好，易于消毒，且价格低廉；其形态结构应符合医用的使用要求；其研制和生产过程要按照卫生和药物管理部门的有关质量管理规范进行。

7-12 高分子药物分几类？各具有什么特点？
高分子药物大体可分为两类，一类是本身具有药理活性的高分子药物。

这种药物只是高分子链的整体才显示医药活性，与它相应的低分子化合物，一般无
医药活性或活性低。

另一类是高分子载体药物，它们是一些低分子药物通过共价键与高分子相连，或以离子交换、吸附等形式形成的高分子药物。

这些高分子药物的药物能烤制药物缓慢释放，使代谢减速、排泄减少，药性持久、治疗效果良好、有长效、药物稳定性好，副作用小、毒性低、能把药物正确送达并识别异状细胞，可排出体外或水解后被吸收。

还有一类用于临床的“高分子药物”，它们是用高分子化合物作为成膜材料，将低分子药物作为囊心，包裹成高分子胶囊或微胶囊，药物通过胶囊的膜或通过微胶囊的逐渐破裂而慢慢跨三出来，达到缓释、长效目的。

此外，将一些激素、酶等物质固定在高分子上，仍能保留其生物活性且能缓慢释放，是发展的、心的、潜在的高分子药物。

第八章食品添加剂
1.食品添加剂的ADI值越大，其安全性越高
2.食品防腐剂的防腐机理是什么？
答：防腐剂对微生物具有以下几方面的作用：
A破坏微生物细胞膜的结构或改变细胞膜的渗透性，使微生物内的酶类和代谢产物溢出细胞外，导致微生物正常的生理平衡被破坏而达到抑菌防腐的目的
B防腐剂与微生物的酶作用，如与巯基作用，破坏多种含硫蛋白酶的活性，干扰微生物体的正常代谢，从而影响其生存和繁殖。

通常防腐剂作用于微生物的呼吸酶系
C其他作用。

包括防腐剂作用于蛋白质，导致蛋白质部分变性，蛋白质交联而导致其他的其他作用不能进行
3.常用的食品防腐剂有哪些?
答：苯甲酸及其钠盐、山梨酸及其钾盐、脱氢醋酸、丙酸钠、丙酸钙、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、二氧化硫、焦亚硫酸钠
4.丙酸钠适用于哪类食品的防腐？
答：酸性食品
5.食品腐败变质和氧化变质有何不同？（180 187）答：食品腐败变质：食品受微生物污染，微生物以食品为营养大量繁殖而导致食品的外观和内在品质发生变化，失去使用价值
氧化变质：油脂的氧化变质是食品氧化变质的主要形式。

天然油脂暴露在空气中会自发进行氧化，使其性质，风味发生改变
6.比较食用天然色素和合成色素的优缺点
答：天然着色剂具有安全性较高，着色色调比较自。