胶体与界面化学课程教学大纲
胶体与界面化学课程教学大纲
面授
习题
完成要求
书面作业
*考核方式
(Grading)
最终成绩由平时作业、课堂表现、专题讲座、结业考试成绩组合而成。各部分所占比例如下：
平时作业和上课参与程度：10%+30%。主要考核对知识点的掌握程度、口头及文字表达能力。
专题讲座及报告讨论：20%。主要考核分析解决问题、创造性工作、处理信息、口头及文字表达等方面的能力。
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
1、通过本课程掌握化工学科的核心知识体系。
2、通过本课程培养学生获取新知识和掌握科学研究方法的能力，使学生具有发现、分析和解决问题的能力，以及熟练运用各种现代媒体技术获取科学研究信息，包括英文信息的能力。
3、培养学生刻苦务实、精勤进取——脚踏实地，不慕虚名；勤奋努力，追求卓越；培养学生具有较宽的背景学科的综合素养。
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
教学内容
学时
教学方式
作业要求
基本要求
考查方式
绪论
2
面授
习题
完成要求
书面作业
液体界面性质
3
面授
习题
完成要求
书面作业
固体界面性质
3
面授
习题
完成要求
书面作业
胶体的制备和性质：溶胶的制备与净化、溶胶的净化、溶胶形成和老化机理、均分散胶体
考试：40%。主要考核对化学的基本原理和化学工作者的思维方式的掌握程度。
Homework
10%
Performance
30%
胶体与界面化学
绪论（2学时）第一章胶体的制备与纯化第二章液体的表面性质第三章固体的表面性质第四章表面活性物质第五章液-液界面和固-液界面第六章胶体的动力学性质第七章胶体的光学性质第八章胶体的电学性质第九章胶体的稳定性第十章胶体的流变性一、胶体体系及其分类1、胶体体系国际纯粹化学与应用化学联合会（IUPAC）规定：直径在1~1000nm范围内的颗粒为胶体颗粒。
含有胶体颗粒的体系称为胶体体系或胶体分散体系。
1m = 106 µm = 109 m 1nm = 10 À系。
零维量子点；纳米粒低维一维纳米线二维薄膜按分散相颗粒大小分类：粗分散体系>10-6 m (1µm) 宏观胶体分散体系10-9 m ~10-6 m 介观分子分散体系< 10-9 m (1nm) 微观2.胶体体系的分类（1）按胶体颗粒结构①胶体分散体系溶胶、乳状液、泡沫、气溶胶等多相体系，具有很大的界面能，热力学不稳定，相分离后又容易恢复原状。
②分子胶体高分子溶液，均相体系，热力学稳定，相分离后易恢复。
③缔合胶体胶束溶液、液晶、微乳液等。
均相体系，热力学稳定。
（2）按胶粒与介质的亲和力①亲液胶体---分子胶体和缔合胶体②疏液胶体---胶体分散体系（溶液），难溶物高度分散在介质中（3）按分散相和分散介质的聚集状态----8大类s.t.g.3.胶体分散体系的特点①高度分散的多相体系②动力学稳定③热力学不稳定④巨大的比表面积比表面积: 单位体积或质量的物体所具有的表面积。
S0 = S/V (m-1)= S/W (m2/g)20℃,1cm3水滴分散成半径10-7cm的小水滴S0 = 3*107（cm2/cm3）表面分子占分子总数的90%表面自由能218J/ cm3二、胶体化学的研究内容1、胶体化学研究胶体体系各种行为的科学分散体系胶体体系2、内容高分子溶液界面现象界面上发生的各种物理或化学现象，如界面电现象、界面吸附三、胶体化学与界面化学共存的、“界面”有厚度四、学科特点胶体与界面化学物理化学化学交叉学科、应用性很强、基础学科五、胶体化学的产生和发展1861年，Graham （美）提出“胶体”概念。
胶体与表面化学 课程大纲及重点
胶体与表面化学第一章绪论（2学时）1.1胶体的概念什么是胶体，胶体的分类1.2胶体化学发展简史1.3胶体化学的研究对象表面现象，疏液胶体，缔合胶体，高分子溶液。
重点：胶体、分散系统、分散相、分散介质的概念。
难点：胶体与表面化学在矿物加工工程中的作用及意义。
教学方法建议：启发式教学，引导学生对胶体及表面化学的兴趣。
第二章胶体与纳米材料制备（4学时）2.1胶体的制备胶体制备的条件和方法，凝聚法原理。
2.2胶体的净化渗析、渗透和反渗透。
2.3单分散溶胶单分散溶胶的定义及制备方法。
2.4胶体晶体胶体晶体的定义及制备方法2.5纳米粒子的制备什么是纳米材料，纳米粒子的特性及制备方法重点：胶体的制备、溶胶的净化、胶体晶体的制备。
难点：胶体制备机理。
教学方法建议：用多媒体教学，注重理论联系实际。
第三章胶体系统的基本性质（8学时）3.1溶胶的运动性质扩散、布朗运动、沉降、渗透压和Donnan平衡。
3.2溶胶的光学性质丁道尔效应和溶胶的颜色。
3.3溶胶的电学性质电动现象、双电层结构模型和电动电势(ζ电势)3.4溶胶系统的流变性质剪切速度越切应力，牛顿公式，层流与湍流，稀胶体溶液的黏度。
3.5胶体的稳定性溶胶的稳定性、DLVO理论、溶胶的聚沉、高聚物稳定胶体体系理论。
3.6显微镜及其对胶体粒子大小和形状的测定显微镜的类型及基本作用重点：沉降、渗透压、电泳、电渗、ζ电势的计算、双电层结构模型、DLVO理论、溶胶的聚沉。
难点：双电层结构模型。
教学方法建议：多媒体教学和板书教学相结合。
第四章表面张力、毛细作用与润湿作用（6学时）4.1表面张力和表面能净吸力和表面张力的概念、影响表面张力的因素、液体表面张力和固体表面张力的测定方法。
4.2液-液界面张力Anntonff规则、Good-Girifalco公式、Fowkes理论和液-液界面张力的测定。
4.3毛细作用与Laplace公式和Kelvin公式毛细作用，Laplace公式和Kelvin公式的应用，曲界面两侧的压力差及与曲率半径的关系，毛细管上升或下降现象，弯曲液面上的饱和蒸气压。
物理化学界面现象与胶体
况下)数据如下:
兰格缪尔吸附等温式基本假设如下:
(1)外表是匀称的,吸附剂外表原子力场有剩余价力,能吸附气体分子 P(kP)0.5241.7313.0584.5347.49710.327V(cm3)0.9873.0435.0827.0471
物质的浓度，或分压与它在体相中不同的现象称为吸附。
示。
2.吸附剂:在气-固界面上发生吸附时，固体是起吸附作用的物质，称
或
为吸附剂；
1.弗仑德利希(Freundlich)公式：
3.吸附质:气体是被吸附的物质，称为吸附质。
弗仑德利希依据试验,总结出吸附的阅历公式:
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或
肯定温度下，弯曲液面的附加压力与液体的外表张力成正比，与曲率
半径成反比，其关系为：Δp = 2γ/r
上式为杨氏方程。
此式称为拉普拉斯方程。式中，r 为液面的曲率半径。
肯定温度与压力下，接触角与润湿程度有如下关系：
二.液体对固体的润湿作用
(1) 若液-固界面张力大于气-固外表张力，则,。此时不润湿。当时，
由于凹液面的附加压力Δp 0，使管内液面所受的压力小于管外平液面所 层单分子层或多分子层单分子层
受的压力，因此管外的液体将自动流入管内，导致管内液柱上升，直到上
吸附速率
升的液柱，高度为 h，所产生的静压力ρgh 等于附加压力Δp 时，系统到
较快，不受温度影响，一般不需要活化能较慢，随温度升高速率加快，
1.润湿
则为完全不润湿。
润湿是指当液体接触固体时，原有的气-固外表或气-液外表自动地被
(2) 若液-固界面张力小于气-固外表张力，，。此种状况称为润湿。
胶体与界面化学教学大纲
《胶体与界面化学》教学大纲课程编码：6400153课程名称：《胶体与界面化学》说明：胶体化学是应用非常广泛的化学分支学科，涉及石油开发、陶瓷、催化、涂料、建材、造纸、塑料、农药、环保、医药、食品等众多应用领域。
胶体与界面化学主要研究各种不同的界面性质、胶体化学的基本原理、胶体与界面现象的关系、表面活性物质、乳状液与高分子溶液，在此基础上介绍胶体科学的新发展，胶体与界面化学在环境、信息、生物、能源等领域的应用。
本课程理论授课共计32学时，考核方式为笔试。
内容：第一章液体界面性质（3学时）教学要求：要求学生掌握表面能与表面张力的含义，以及表面张力的测定方法和表面热力学。
知识要点：第一节表面能与表面张力1.表面能与表面张力的含义2.温度和压力对表面张力的影响第二节弯曲液体表面的现象place方程2.毛细现象3.液体蒸汽压与表面曲率的关系4.溶解度与表面曲率的关系第三节表面张力的测定1.毛细管上升法2.滴体积法3.最大压力气泡法第四节表面热力学1.Gibbs 表面热力学2.表面过剩量3.Gibbs吸附公式第五节液体与固体的界面1.接触角与润湿的关系2.接触角的测定本章重点：学习Lapl ace公式，掌握表面张力的测定方法；Gibbs吸附公式及表面热力学。
第二章固体界面性质（3学时）教学要求：掌握固体表面张力与表面能的意义，固体吸附的本质、吸附等温线及单分子层吸附理论，了解多分子层吸附理论，多孔性固体的吸附与凝聚，化学吸附与催化作用。
知识要点：第一节固体的表面张力与表面能第二节固体对气体的吸附第三节吸附热第四节单分子层吸附理论第五节Freundli ch吸附等温式第六节多分子层吸附理论第七节固体对溶液的吸附本章重点学习单分子层的吸附理论，包括Langmui r吸附等温式、Freundli ch吸附等温式。
第三章胶体的制备与纯化（2学时）教学要求：掌握分散法、凝聚法两种溶胶的制备方法，溶胶形成的条件和老化机理与纯化方法。
界面与胶体化学
表面和界面(surface and interface)
5.固-固界面
界面现象的本质
表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境 不同。体相内部分子所受四周邻近相同分子的作用 力是对称的，各个方向的力彼此抵销。 但是处在界面层的分子，一方面受到体相内相 同物质分子的作用，另一方面受到性质不同的另一 相中物质分子的作用，其作用力未必能相互抵销， 因此，界面层会显示出一些独特的性质。 对于单组分体系，这种特性主要来自于同一物 质在不同相中的密度不同；对于多组分体系，则特 性来自于界面层的组成与任一相的组成均不相同。
表面张力（surface tension）
如果在金属线框中间系一线圈， 一起浸入肥皂液中，然后取出，上 (a) 面形成一液膜。
由于以线圈为边界的两边表面 张力大小相等方向相反，所以线圈 成任意形状可在液膜上移动，见(a) 图。 如果刺破线圈中央的液膜，线 圈内侧张力消失，外侧表面张力立 即将线圈绷成一个圆形，见(b)图， 清楚的显示出表面张力的存在。
教学和考核方式
教学方式以课堂讲授为主，多媒体教学。 本课程属考查课，考核方式为开卷笔试。 总评成绩=平时成绩(60%)+期末成绩(40%)。
教材和参考书目
[1]《物理化学》（下册）傅献彩等编， 高等教育出版社2006年1月第5版 [2]《胶体与界面化学》陈宗淇等编著， 高等教育出版2001年8月第1版 [3]《表面化学》顾惕人等编著， 科学出版社1994年6月第1版 [4]《应用物理化学》（第一分册） --界面化学与胶体化学吴树森编， 高等教育出版社1993年8月第一版
内容提要
讲授界面化学与胶体化学的基本知识 揭示界面现象的本质和胶体分散系统 的基本特征 介绍界面化学与胶体化学的基本原理 在当代科学、生产技术以及日常生活 中的应用
表面及胶体化学教学大纲-延安大学腰鼓精品课程延安大学腰鼓精品
延安大学化学与化工学院《胶体与界面化学》教学大纲一、课程基本信息1、课程英文名称：Surface and coiled chemistry2、课程编号：HHHGZX02723、课程类别：选修课4、课程学时：365、学分：26、适用专业：应用化学，化工工艺，化工分析，化学教育二、课程的目的与任务：《表面及胶体化学》是物理化学学科的重要分支，主要研究各种界面的物理和化学变化规律、多相分散体系的形成规律及特征。
其内容涉及近代化学领域的许多方面，其基本原理、结论和研究方法在化学工业及石油工业中有重要的应用。
因此《表面及胶体化学》课是应用化学专业的一门重要的必修专业课。
本课程的主要任务是使学生掌握表面及胶体化学的基本理论和研究方法，从而为学习、分析和解决油田化学、石油化工及环境化学等各领域内的表面及胶体化学问题打下坚实的理论基础。
三、课程的基本要求：本课程应在无机及分析化学、有机化学、物理化学等课程的基础上进行学习，可为油田化学、环境化学、油藏物理等课程提供必要的基础理论知识；学生应全面、系统地掌握表面及胶体化学的基本内容，着重掌握固体表面的润湿、吸附以及液体表面的吸附，表面活性剂的性质和应用，胶体分散体系的动力性质、电学性质、聚沉规律以及凝胶的性质；熟练运用所学的知识，分析和解决石油工业以及其他行业中有关表面及胶体化学的问题。
四、教学内容、要求及学时分配：理论教学绪论0.5学时介绍表面及胶体化学的发展概况及研究方法。
第一章表面现象 3.5学时内容：表面能及表面张力，弯曲液体的表面现象，润湿作用，接触角及润湿方程，固体表面的润湿性质，接触角的测定及其影响因素。
重点：表面能及表面张力，弯曲液体的表面现象，润湿作用和接触角及润湿方程。
难点：弯曲液体的表面现象。
第二章固体表面的吸附 3.5学时内容：固体表面特征，固体对气体的等温吸附方程，多孔性固体的吸附与凝聚，固体自溶液中的吸附规律。
重点：固体对气体的三大等温吸附方程（Langmuir,BET,Freundlish），固体自溶液中的吸附规律。
第06章--胶体和界面化学教案
章节第六章胶体及界面化学§6.1界面现象及界面自由能日期重点比表面自由能与表面张力的概念难点表面张力的方向§6.1界面现象及界面自由能界面化学是研究任何两相之间界面(interface)上发生物理化学变化过程的科学。
根据两相物理状态的不同，界面可分为气--液、液--液、气--固、固--液和固--固等。
习惯上常将气--液、气--固界面叫做液体、固体表面（surface）。
一界面自由能任何两相界面上的分子所处的环境与体相中的分子不同。
表面Ｂ，Ｃ所受的合力不等于零，其合力垂直于液面而指向该液体内部。
因此，在没有其他功存在时，所有液体都有自发缩小其表面积的趋势。
相反，若要扩展液体的表面把一部分分子从内部移到表面，就需要克服向内的拉力而做功，这种在形成新表面过程中所消耗的功，称为表面功。
表面扩展完成后表面功转化为表面分子的能量，因此表面上分子比内部分子具有更高的能量。
1表面能、表面自由能、比表面自由能（界面自由能）表面能：表面层分子比内部分子多出的能量叫做表面能；表面自由能：等温等压条件下，表面层分子比内部分子多出的能量叫做表面自由能；比表面自由能：等温等压条件下，单位表面上，表面层分子比内部分子多出的能量叫做比表面自由能；在一定的温度与压力下，对一定的液体来说，扩展表面所消耗的表面功W应与增加的表面积A d 成正比。
若以σ表示比例系数，则AW d σδ=根据热力学原理，在等温等压可逆的条件下pT G W ,)d (=δ由上面两式可得P T A G ,)(∂∂=σ(6—1)式中σ称为界（表）面Gibbs 自由能,简称界（表）面能。
它是指在温度,压力和组成一定的条件下,增加单位界（表）面时所引起系统Gibbs 自由能的变化,其单位为J m -2。
2界（表）面张力因为1J =1N m ,所以σ的单位也可以用N m -1表示。
N(牛顿)是力的单位,此时σ称为界（表）面张力(interface tension)。
第九章界面和胶体化学
3
2/ 3
4.85cm2
若1g水分为半径10-7cm的小水珠, 可得
4 1 (10 7 ) 3 2.4 10 20 个 3
7 2 20 A 4 （ 10 ） 2 . 4 10 表面积为: 3.0 107 cm2 3.0 104 m2
S A T, V ,nB T A, V ,nB
扩大表面所吸收之热。
S A T,p,nB T A, p,nB TS 为正值, 为 上两式都乘以T, 则 A A
第九章 界面和胶体化学
物理化学电子教案
所以， 0, A
即 T↑,
↓. 可推知, 若以
绝热方式扩大表面，体系温度必下降. 对于体系内能及焓的变化值, 在指定条件下 扩展表面时：
U S T T T A, V ,n B A T, V ,n B A T, V ,n B
B
B
B
B
于是
U H F G A S, V ,nB A S, p ,nB A T, V ,nB A T,p ,nB
可见, 是在相应变不变的条件下，扩展单位 表面积所引起体系热力学函数的增量.
通常纯液体的表面张力, 一般是指该液体和饱 和了本身蒸汽与空气接触而言。 是物质的特性, 其大小与温度、压力、组成 及共存的另一相有关.
第九章 界面和胶体化学
物理化学电子教案
3. 界(表)面张力与温度的关系 温度升高界面张力下降 (温度升高体相内分子 作用力减小, 且共存蒸汽密度增加), 当达到临界温 度时表面张力趋于零。 从热力学基本关系，结合全微分的性质得：
胶体与界面化学
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2019/3/8
第一章 表面吉布斯自由能和表面张力
表面和界面
界面现象的本质
比表面 分散度与比表面 表面功 表面自由能 表面张力 界面张力与温度的关系 影响表面张力的因素
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2019/3/8
1.1表面和界面(surface and interface)
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2019/3/8
1.1表面和界面(surface and interface)
几点说明： 1、严格讲，界面是“界”而不是“面”。因客观存在的界面 是物 理面而非几何面，是一个准三维的区域。 2、目前，常用于处理界面的模型有两种：一为古根海姆 （Guggenheim）模型。其处理界面的出发点是：界面是一个 有一定厚度的过渡区，它在体系中自成一相—界面相。界面 相是一个既占有体积又有物质的不均匀区域。该模型能较客 观地反映实际情况但数学处理较复杂。另一个模型是吉布斯 （Gibbs）的相界面模型。该模型认为界面是几何面而非物理 面，它没有厚度，不占有体积，对纯组分也没有物质存在。 该模型可使界面热力学的处理简单化。
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2019/3/8
前言
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面授
习题
完成要求
书面作业
胶体的性质：动力学、光学、电学、流变性质和稳定性
11
面授+讲座
习题
完成要求
书面作业
表面活性物质：表面活性剂分类及类型、表面活性剂效率和有效值、临界胶束浓度、亲水亲油平衡、重要作用及应用
4
面授+讲座
习题
完成要求
书面作业
乳状夜及泡沫
2
面授+讲座
习题
完成要求
书面作业
高分子溶液：大分子分类及主要特征、相对分子质量和其分布、黏度、溶液中的高分子形态及渗透压、膜平衡与唐南效应、盐析作用和胶凝作用、凝胶
课程性质
(Course Type)
选修课。
授课对象
（Audience）
化学、化工、应用化学、生物学、药学、环境及材料相关专业。
授课语言
(Language of Instruction)
中文或英文
*开课院系
（School）
化学化工学院
先修课程
（Prerequisite）
《高等数学》、《大学物理》、《无机分析化学》和《物理化学》
胶体与界面化学课程教学大纲
课程基本信息（Course Information）
课程代码
（Course Code）
*学时
（Credit Hours）
32
*学分
（Credits）
2
*课程名称
（Course Name）
（中文）胶体与界面化学
（英文）Colloid and Interface Chemistry
*课程简介（Description）
Colloid and interface chemistry deals with colloidal dispersion system and interface phenomena,itis aninterdisciplinary intersection of branches of chemistry, physics, nanoscience and other fields dealing with colloids, heterogeneous systems consisting of a mechanical mixture of particles between 1 nm and 1000 nm dispersed in a continuous medium. Interfaceand colloid science has applications and ramifications in the chemical industry, pharmaceuticals, biotechnology, ceramics, minerals, nanotechnology, and microfluidics, among others.
参考书：
《应用胶体与界面化学》，赵振国，化学工业出版社，2008
《表面活性剂胶体与界面化学基础》，崔正刚，化学工业出版社，2013.
《胶体科学》，(荷)M.A.Cohen Stuart，阎云译，科学出版社，2012.
《物理化学》，傅献彩等编，第五版，高等教育出版社
其它
（More）
备注
（Notes）
备注说明：
本课程系统介绍了胶体的基本概念、制备和性质，凝胶、界面现象和吸附，常用吸附剂的结构和性能，表面活性剂，乳状液等内容，并增加了胶体与界面化学领域新的研究成果及其应用（如纳米材料、血液流变性、高吸油性凝胶、对生命过程中某些化学物质的吸附、变压吸附、饮用水和废水的处理、反胶束和囊泡、多重乳状液等）。密切结合我国生产和科研工作的实际，对与材料科学、生命科学、环境科学、医药、采油等学科中一些同胶体与界面化学密切相关的问题进行了介绍。
1．带*内容为必填项。
2．课程简介字数为300-500字；课程大纲以表述清楚教学安排为宜，字数不限。
课程教学大纲（course syllabus）
*学习目标(Learning Outcomes)
1、通过本课程掌握化工学科的核心知识体系。
2、通过本课程培养学生获取新知识和掌握科学研究方法的能力，使学生具有发现、分析和解决问题的能力，以及熟练运用各种现代媒体技术获取科学研究信息，包括英文信息的能力。
3、培养学生刻苦务实、精勤进取——脚踏实地，不慕虚名；勤奋努力，追求卓越；培养学生具有较宽的背景学科的综合素养。
4
面授
习题
完成要求
书面作业
*考核方式
(Grading)
最终成绩由平时作业、课堂表现、专题讲座、结业考试成绩组合而成。各部分所占比例如下：
平时作业和上课参与程度：10%+30%。主要考核对知识点的掌握程度、口头及文字表达能力。
专题讲座及报告讨论：20%。主要考核分析解决问题、创造性工作、处理信息、口头及文字表达等方面的能力。
考试：40%。主要考核对化学的基本原理和化学工作者的思维方式的掌握程度。
Homework
10%
Performance
30%
Seminar
20%
Final Exam
40%
*教材或参考资料
(Textbooks & Other Materials)
教材：
《胶体与表面化学》（第四版），沈钟、赵振国、康万利，化学工业出版社，2012
*教学内容、进度安排及要求
(Class Schedule
&Requirements)
教学内容
学时
教学方式
作业要求
基本要求
考查方式
绪论
2
面授
习题
完成要求
书面作业
液体界面性质
3
面授
习题
完成要求
书面作业
固体界面性质
3
面授
习题
完成要求
书面作业
胶体的制备和性质：溶胶的制备与净化、溶胶的净化、溶胶形成和老化机理、均分散胶体
授课教师
（Instructor）
课程网址
(Course Webpage)
无ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
*课程简介（Description）
胶体与界面化学是以胶体体系及以相界面和表面活性剂为研究对象的科学，是一门既与生产、生活密切联系，又与多门学科紧密联系的交叉学科，现已成为一门独立的学科。它拥有广泛而复杂的研究对象，是当前科学研究热点之一，胶体化学和许多科学领域、国民经济的各个部门以及日常生活都密切相关。由于实验技术的不断发展，使胶体与界面化学在宏观和微观研究中有了质的飞跃。