上海大学胶体与表面化学考试知识点
表面化学和胶体化学汇总
§3 弯曲表面的特性 一、弯曲液面下的附加压强 1.液面的曲率 2.弯曲液面的附加压强
p0 p0 A B
p0 ps
A
B A B p = p0 - ps
dG =-SdT +Vdp +σdAs+Σidni
G A s U A T , p ,ni s H A S ,V ,ni s A A S , p ,ni s T ,V ,ni
2. 界面现象和表面现象: 在相的界面上发生的行为 。 如: 露珠为球形 微小液滴易蒸发 水在毛细管中会自动上升 3. 比表面A0
A 或 Ao 单位(量纲):面积· 质量-1 m 6l2 6 例如:有边长为 l 的立方体, A0 3 l l 60 l 分割成边长为 的小立方体,A0 ' 10 A0 l 10
平衡 自动
表面积不能改变时, dGs = Asdσ ≤0 , 平衡
σ减小为自动过程,吸附,润湿等表面过程。
自动
比表面Gibbs自由能和表面张力的比较 比表面Gibbs自由能 符号 数值 表面张力
σ
相等
σ
量纲
单位 J.m-2
相通
N.m-1
标量
强度性质
矢量
要点: 1) 表面分子所受到不对称力场 ——表面张力 2) 一切减小 σ,As 的过程为自动过程
积分:
GT ,P ,ni
0
dGT , P,ni dAs Wr '
表面及胶体化学知识点归纳
胶体: 指具有高度分散的分散体系(亦是研究对象),分散相可以是一相和多相,粒子大小通常为10-7~10-9m之间.胶体的研究内容:表面现象、分散体系、高分子溶液。
表面能δ:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J·m-2。
表面张力δ:单位长度液体表面的收缩力,单位N·m-1(或mN·m-1)l aplace方程:球面,则R1=R2=R,ΔP=2σR 柱面,则R1=R,R2=∞,ΔP=σ/R 球形气泡,且R1=R2=RΔP=4σ/R表面过剩:界面相与体相的浓度差。
接触角:固液气三相交点处作气液界面的切线,此切线与固液交界线之间的夹角θ。
Gibbs吸附公式:(双组分体系)固体表面张力:新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。
固体表面能:指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。
Laugmuir理论:假设被吸附分子间无作用力,因而分子脱附不受周围分子的影响。
只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附(单分子层吸附)。
固体表面是均匀的,各处吸附能相同。
BET理论的基本假设:①固体表面是均匀的,同层分子(横向)间没有相互作用,分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。
②物理吸附中,固体表面与吸附质之间有范德华力,被吸附分子间也有范德华力,即吸附是多分子层的。
影响溶液中吸附的因素:吸附剂:溶质、溶剂三者极性的影响;温度:溶液吸附也是放热过程,一般T上升,吸附下降;溶解度:吸附与溶解相反,溶解度越小,越易被吸附;同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。
Trube规则;吸附剂的孔隙大小;吸附剂的表面化学性质,同一类吸附剂由于制备条件不同,表面活性相差很大,吸附性能也会有很大差异;混合溶剂的影响,色谱法中使用混合溶剂,洗提效果比单纯溶剂好,若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份,等温线界于两单等温线之间;若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份,吸附量比任何单一溶剂中少,混合溶剂极性一致或不一致情况不同;多种溶质的混合溶液;9、盐的影响,盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。
表面化学和胶体化学
可见:体系的分散程度越高,比表面积越大。
二、表面化学和胶体化学的关系 胶体: 粒子粒径在1nm—100nm间的高度分散的多 相体系。 胶体粒子的比表面积极大,表面效应极为显著。
§2 表 面 热 力 学 性 质 一、表面张力及其影响
表 面 层 粒 子 受 力 分 析
毛细现象:毛细管插入液相中,毛细管内液体 上升或下降的现象。 p大气 原因:附加压强 ps=p静压时, rm 在液面处达力平衡 r ps= 2σ/r p静压=ρgh cosθ=rm/r p大气 pS h ∵2σ/r =ρgh ∴2σcosθ/rm=ρgh h = 2σcosθ/rmρg rm:毛细管半径 r:凹液面曲率半径 rm ↘, ρ↘, h↗ θ<90o,h>0; θ>90o ,h<0;rm→∞,h →0
表面张力:垂直作用于单位长度相界面上,与表
面平行(平面)或相切(曲面)的收 缩力。 力的方向:与液面相切,与单位线段垂直。 力的类型:表面收缩力。 力的单位量纲:N· m-1 表面层分子受力不均匀 内压力 表面张力 体系的一种强度性质,受到多种因素的影响。
2. 影响表面张力的因素 ★ 与物质本性有关 分子间的作用力越大,σ越大: σ金属键>σ离子键>σ极性键>σ非极性键, ★ 与温度有关 一般:温度升高,σ↓;教材P544 式(11-3) 温度升高到临界温度Tc时,σ→0 ★ 与接触相的性质有关(见教材P543表11-2) 接触相相同, σ固体 > σ液体 ★ 与压强有关 一般:压强升高,σ↓;见教材P544图11-5 ★ 其它:分散度 ,运动情况等
例:有完全为水润湿的两似球形固体微粒,其接
触点周围有水,气/液界面的形状类似于滑轮槽,
气/液界面的曲率半径为0.02mm,滑轮槽的最小
表面与胶体化学复习
3、微小液滴的饱和蒸汽压---开尔文公式
凸液面 RTln Pr P 2γM ρ r 2γVm r
凹液面 RTln P Pr 2γM ρ r 2γVm r
即:Pr(凸液面)>P(平液面)>Pr(凹液面)。
8.某水溶液发生负吸附后,在干净的毛吸管中的上升高度比 纯水在该毛吸管中上升的高度低。 ( )
8. 答: ×
9.通常物理吸附的速率较小,而化学吸附的速率较大。( ) 9. 答: ×
10.兰缪尔定温吸附理论只适用于单分子层吸附。( ) 10. 答:
表面化学与胶体
一、分散系统的分类
1、分散系统,分散相,分散介质
斯特恩电势 ——Stern面 与溶液本体间的电势差 ;
电动电势称为 电势。带电
的固体或胶粒在移动时,滑 动面与液体本体之间的电位 差称为电动电势。(概念)
+ +++++++ +
固体表面
+ +
斯特恩面
滑动面
+ + +
--
-
-
-
-
-
-
-
-
+ +
+ +
--
-
-
-
-
-
扩散层 斯特恩层(紧密层)
表面化学与胶体
5.水在干净的玻璃毛细管中呈凹液面,因附加压力 p >0,
所以表面张力 0 是不可能的。( )
5. 答:
6.在相同温度下,纯汞在玻璃毛吸管中呈凸液面,所以与之 平衡的饱和蒸气压必大于其平液面的蒸气压。( )
《胶体与表面化学》复习资料
《胶体与表面化学》复习思考题一、凝胶1.什么是凝胶?有何特征(两个不同)?外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态,即凝胶。
(又称冻胶)其一,凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。
溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位,可以自由行动,因而溶胶具有良好的流动性。
凝胶则不然,分散相质点互相连接,在整个体系内形成结构,液体包在其中,随着凝胶的形成,体系不仅失去流动性,而且显示出固体的力学性质,如具有一定的弹性、强度、屈服值等。
其二,凝胶和真正的固体又不完全一样,它由固液两相组成,属于胶体分散体系,共结构强度往往有限,易于遭受变化。
改变条件,如改变温度、介质成分或外加作用力等,往往能使结构破坏,发生不可逆变形,结果产生流动。
由此可见,凝胶是分散体系的一种特殊形式,共性质介于固体和液体之间。
2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶?由柔性的线性大分子物质,如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附,然后转变为多分子层吸附,硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。
这类凝胶的干胶在水中加热溶解后,在冷却过程中便胶凝成凝胶。
如明胶、纤维素等,在水或水蒸气中都发生吸附。
不同的吸附体系,其吸附等温线的形状不同,弹性凝胶的吸附与解读通常会形成较窄的滞后圈。
由刚性质点(如SiO2、TiO2,V2O5、Fe2O3等)溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶,亦称刚性凝胶。
大多数的无机凝胶,因质点本身和骨架具有刚性,活动性很小,故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小,属于非膨胀型。
通常此类凝胶具有多孔性结构,液体只要能润湿,均能被其吸收,即吸收作用无选择。
这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶,更不能形成产生此凝胶的溶胶,因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。
3.试述凝胶形成的基本推荐?①降低溶解度,使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。
②析出的质点即不沉降,也不能自由行动,而是构成骨架,在整个溶液中形成连续的网状结构。
表面及胶体化学知识点归纳
胶体: 指具有高度分散的分散体系(亦是研究对象),分散相可以是一相和多相,粒子大小通常为10-7~10-9m之间.胶体的研究内容:表面现象、分散体系、高分子溶液。
表面能δ:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J·m-2。
表面张力δ:单位长度液体表面的收缩力,单位N·m-1(或mN·m-1)l aplace方程:球面,则R1=R2=R,ΔP=2σR 柱面,则R1=R,R2=∞,ΔP=σ/R 球形气泡,且R1=R2=RΔP=4σ/R表面过剩:界面相与体相的浓度差。
接触角:固液气三相交点处作气液界面的切线,此切线与固液交界线之间的夹角θ。
Gibbs吸附公式:(双组分体系)固体表面张力:新产生的两个固体表面的表面应力之和的一半。
固体表面能:指产生一平方厘米新表面所消耗的等温可逆功。
Laugmuir理论:假设被吸附分子间无作用力,因而分子脱附不受周围分子的影响。
只有碰撞在空间表面的分子才有可能被吸附(单分子层吸附)。
固体表面是均匀的,各处吸附能相同。
BET理论的基本假设:①固体表面是均匀的,同层分子(横向)间没有相互作用,分子在吸附和脱附时不受周围同层分子的影响。
②物理吸附中,固体表面与吸附质之间有范德华力,被吸附分子间也有范德华力,即吸附是多分子层的。
影响溶液中吸附的因素:吸附剂:溶质、溶剂三者极性的影响;温度:溶液吸附也是放热过程,一般T上升,吸附下降;溶解度:吸附与溶解相反,溶解度越小,越易被吸附;同系物的吸附规律一般随C-H链的增长吸附有规律的增加和减少。
Trube规则;吸附剂的孔隙大小;吸附剂的表面化学性质,同一类吸附剂由于制备条件不同,表面活性相差很大,吸附性能也会有很大差异;混合溶剂的影响,色谱法中使用混合溶剂,洗提效果比单纯溶剂好,若自极性相同的混合溶剂中吸附第三组份,等温线界于两单等温线之间;若自极性不相同的混合溶剂中吸附第三组份,吸附量比任何单一溶剂中少,混合溶剂极性一致或不一致情况不同;多种溶质的混合溶液;9、盐的影响,盐的存在通过影响溶质的活度系数、溶解度、溶质的电离平衡而影响吸附。
胶体与表面化学 复习
胶体与表面化学第一章绪论胶体与表面化学:研究胶体分散系统、一般粗分散系统及表面现象的化学分支。
胶体化学:研究胶体体系的科学,是物理化学的分支。
表面化学:研究发生在表面或界面上的物理、化学现象的一门学科,是胶体化学的分支。
分散系统:一种物质以细分散状态分散在另一种物质中构成的系统。
被分散的不连续相为分散相,连续相为分散介质。
可分为:粗分散系统、胶体分散系统、分子分散系统。
习惯上,按分散介质的类型把胶体系统分为气、液、固溶胶。
溶胶:以液体为分散介质时,分散相为固体小粒子的胶体分散系统。
凝胶:以固体为分散介质时,分散相为液体的胶体分散系统。
(第九章)胶体分散系统:分散相粒子至少在一个尺度上的大小处于1~100nm范围内的分散系统。
胶体是物质存在的一种状态而非特殊的物质,不是物质的本性;胶体是两相或多相不均匀分散系统。
界面:不相混溶的两相间的边界区域。
凝聚相与气相的边界区域称为表面。
比表面:单位质量或体积的分散相物质所具有的总表面积。
第二章胶体与纳米粒子胶体制备的一般条件:1.分散相在介质中的溶解度必须极小 2.必须有稳定剂存在胶体制备方法:一、分散法:1.机械分散(助磨剂、分级设备) 2.电分散(金属水溶胶)3超声波分散(乳状液)4.胶溶(在某些新生成的松散聚集沉淀物中,加入适量的电解质或置于某一温度下,使沉淀重新分散成溶胶。
例如正电荷溶胶MMH或MMLHC)二、凝聚法:用物理或化学方法使分子或离子聚集成胶体粒子的方法。
物理凝聚:将蒸气或溶解状态的物质凝聚成胶体状态。
(蒸汽骤冷、更换溶剂)化学凝聚:通过各种化学反应使生成物呈过饱和状态,初生成的难溶物微粒结合成胶粒,在少量稳定剂存在时形成溶胶。
(还原、氧化、水解、复分解法)溶胶净化:(粗粒子--过滤、沉降、离心;)胶体中过多的电解质--渗析:用半透膜将溶胶和纯分散介质隔开,仅能让小分子和离子通过而胶粒不能通过;由于浓度差,多余电解质向外渗透,更换溶剂便可净化溶胶。
胶体化学考试要点
第一章 液体界面性质液体表面能:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J·m -2。
液体表面张力:单位长度液体表面的收缩力,单位N·m -1(或mN·m -1)。
表面过剩:体系中某组分真实的总物质的量与理论物质的量的差为表面过剩。
接触角: 液滴在固体表面上气、液、固三相界面上的张力平衡,接触角为三相交界线上任意点O 的液体表面张力σg-l 和液固张力σl-s 间夹角。
Laplace 方程:1211p=R R σ⎛⎫∆+ ⎪⎝⎭三种特殊情况下的表达式:1、曲面为球面的一部分,则R 1=R 2=R ,故 ΔP=2σ/R2、曲面为柱面,则R 1=R ,R 2=∞,故 ΔP=σ/R3、曲面是气相中的气泡, 气泡存在两个g-l 界面,则R 1=R 2=R ,故 ΔP=4σ/RGibbs 吸附公式:(1)2221ln T Ta RT a RT a σσ⎛⎫⎛⎫∂∂Γ=-=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 如果是理想溶液或浓度很稀时,用C 代替a : (1)222T c RT a σ⎛⎫∂Γ=-⎪∂⎝⎭沾湿、浸湿、铺展、润湿过程的热力学判据:热力学判据条件 接触角判据沾湿 - Wa=σg-l (1+cosθ)≥0 θ≤180°浸湿 A=σg-l cosθ≥0 θ≤90°铺展 S=σg-l (cosθ-1)≥0 θ≤0°通常将θ作为润湿与否的依据,θ>90°时,称为不润湿;θ<90°时,称为润湿;θ≤0°时(或不存在接触角时),液体在固体表面上铺展。
贾敏效应:在原油储层中,储油及渗流空间为十分细小的孔隙和通道,在通道中的一些细小部位“喉头或喉道”,如图2.5所示,如果流体中存在大的液泡、液珠,就会在喉道部位产生堵塞,这种现象在油田开发中称为贾敏效应。
接触角的测量及影响因素:分三类:角度测量法、长度测量法、重量测量法角度测量法(分观察测量、斜板法、反光法):投影、摄影、显微镜观察接触角滞后:指测定接触角时,在固-液介面扩展后测量与在固-液界面缩小后测量,两者之差值称之为接触角滞后。
胶体表面化学 复习资料1
名词解释胶体系统:一种物质以细分状态分散在另一种物质中构成的系统成为胶体系统分散相:在分散系统中被分散的不连续的相称为分散相分散介质:分散系统中连续的相称为分散介质胶体:分散相粒子至少在一个尺度上的大小处在1~100nm范围内的分散系统称为胶体分散系统,或胶体系统,或胶体。
纳米材料;:在三维空间内至少有一维处于规定的纳米尺度范围内(1~100nm),则该种材料称为纳米材料纳米污染:由纳米微粒对环境和人类健康所带来污染和危害渗透: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单分散溶胶:特定条件下制取的胶粒尺寸、形状和组成皆相同的溶胶渗析:利用羊皮纸或由火棉胶制成的半透膜,将溶胶与纯分散介质隔开,这是因为这种膜的空隙很小,它不仅能让小分子或离子通过,而胶粒不能通过纳米粒子(或纳米粉体),它们在空间的三维尺度均在纳米尺度内(均小于100nm),因此称为零维纳米材料。
胶体晶体:由一种或多种单分子分散胶体粒子组装并规整排列的二维或三维类似于晶体的有序结构成为胶体晶体聚沉:溶胶中的分散相微粒互相聚结,颗粒变大,进而发生沉淀的现象。
毛细现象:由于液体表面张力的存在而引起的液体表面形态、性质变化的各种现象。
CMC:表面活性剂溶液性质发生突变的浓度反胶束:表面活性剂在非水溶剂(主要是非极性和弱极性溶剂)中形成的聚集体;囊泡也称为泡囊,两亲分子形成的封闭双层结构称为囊泡或脂质体表面活性剂的亲水亲油平衡值(HLB值)乳状液:由两种(或两种以上)不互溶或部分互溶的液体形成的分散系统,称乳状液。
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。
吸附(adsorption):在不相混溶的两相接触时,两体相中的某种或几种组分浓度与它们在界面相中浓度不同的现象称为吸附。
吸附质(adsorbate):发生吸附作用时已被吸附的物质称为吸附质。
吸附剂(adsorbent):能有效在其表面上发生吸附作用的固体物质称为吸附剂吸附量:吸附平衡时单位质量或单位表面积吸附剂上吸附吸附质的量吸附热: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。
《胶体与界面化学》复习资料答案
《胶体与表面化学》复习思考题注意:此为百度文库里的,里面有些题目没答案的一、凝胶1.什么是凝胶?有何特征(两个不同)?外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态,即凝胶。
(又称冻胶)其一,凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。
溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位,可以自由行动,因而溶胶具有良好的流动性。
凝胶则不然,分散相质点互相连接,在整个体系内形成结构,液体包在其中,随着凝胶的形成,体系不仅失去流动性,而且显示出固体的力学性质,如具有一定的弹性、强度、屈服值等。
其二,凝胶和真正的固体又不完全一样,它由固液两相组成,属于胶体分散体系,共结构强度往往有限,易于遭受变化。
改变条件,如改变温度、介质成分或外加作用力等,往往能使结构破坏,发生不可逆变形,结果产生流动。
由此可见,凝胶是分散体系的一种特殊形式,共性质介于固体和液体之间。
2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶?由柔性的线性大分子物质,如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附,然后转变为多分子层吸附,硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。
这类凝胶的干胶在水中加热溶解后,在冷却过程中便胶凝成凝胶。
如明胶、纤维素等,在水或水蒸气中都发生吸附。
不同的吸附体系,其吸附等温线的形状不同,弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。
由刚性质点(如SiO2、TiO2,V2O5、Fe2O3等)溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶,亦称刚性凝胶。
大多数的无机凝胶,因质点本身和骨架具有刚性,活动性很小,故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小,属于非膨胀型。
通常此类凝胶具有多孔性结构,液体只要能润湿,均能被其吸收,即吸收作用无选择。
这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶,更不能形成产生此凝胶的溶胶,因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。
3.试述凝胶形成的基本推荐?①降低溶解度,使被分散的物质从溶液中以“胶体分散状态”析出。
胶体与表面化学 上海大学试卷A,内附答案
第 1 页 ( 共 5 页 )注:教师应使用计算机处理试题的文字、公式、图表等;学生应使用水笔或圆珠笔答题。
第 2 页 ( 共 5 页 )8. 孔径分布曲线的最大值称为4。
三、判断题(每小题1分,共8分)1.矿石浮选法的原理是根据表面活性剂的增溶作用。
()2.通过超显微镜可以看到胶体粒子的形状和大小。
()3.晴朗的天空是蓝色,是白色太阳光被大气散射的结果。
()4.表面活性剂是指那些加人到溶液中,可以降低溶液表面张力的物质。
()5.布朗运动是胶体粒子特有的运动方式,可以据此把胶体和溶液、悬浊液区别开来。
()6.散射并非溶胶特有性质,Tyndall 现象是溶胶的特性。
()7.溶胶在热力学上和动力学上皆属于稳定体系。
()8.亲油的球形固体微粒处于油水界面层时,大部分体积处于油中,这种固体微粒第 3 页 ( 共 5 页 )四、计算题(1小题8分,2、3每小题6分共20分) 1. 20 ℃时酪酸水溶液的表面张力与溶液浓度c 的变化关系为:σ-σ*=a ln(1bc ) 其中σ* 为纯水的表面张力,a ,b 为常数(1)求Γ与c的关系式。
(4分)(2)若已知a = N·m -1,b = mol ·dm -3,试计算c= mol·dm -3时的Γ。
(4分)1. bc ab c T+-=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂1σ (2分) bc c RT abbc ab RT c c RTc T+⋅=⎥⎦⎤⎢⎣⎡+--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡∂∂-=Γ11σ (2分) 2633331311101.8100.062.191100.015.293314.862.190298.01----------⋅⨯=⋅⨯⋅+⋅⋅⨯⋅⋅⋅⨯⋅=+⋅=Γm mol dm mol dm mol dm mol mol K J dm mol m N bccRT ab (4分)2. 对某O/W 型乳状液,采用70%(w/w )的Tween80(HLB=)和30%(w/w )的Span80(HLB=)复合乳化剂的乳化效果最好。
胶体化学考试要点1
第一章 液体界面性质液体表面能:恒温恒压下,可逆地增加单位表面积,环境对体系所做的功,单位J·m -2。
液体表面张力:单位长度液体表面的收缩力,单位N·m -1(或mN·m -1)。
水的表面张力(20℃):72.75 mN·m -1压力和温度对表面张力的影响:随着温度升高,表面张力下降,接近临界温度时,表面张力趋近于0;压力对表面张力的影响比较复杂,无法进行定量分析。
表面过剩:体系中某组分真实的总物质的量与理论物质的量的差为表面过剩。
接触角: 液滴在固体表面上气、液、固三相界面上的张力平衡,接触角为三相交界线上任意点O 的液体表面张力σg-l 和液固张力σl-s 间夹角。
Laplace 方程:1211p=R R σ⎛⎫∆+ ⎪⎝⎭,三种特殊情况下的表达式:1、曲面为球面的一部分,则R 1=R 2=R ,故 ΔP=2σ/R2、曲面为柱面,则R 1=R ,R 2=∞,故 ΔP=σ/R3、曲面是气相中的气泡, 气泡存在两个g-l 界面,且R 1=R 2=R ,故 ΔP=4σ/R Gibbs 吸附公式:(1)2221ln T Ta RT a RT a σσ⎛⎫⎛⎫∂∂Γ=-=- ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ 如果是理想溶液或浓度很稀时,用C 代替a :(1)222c Tc RT σ⎛⎫∂Γ=- ⎪∂⎝⎭ 沾湿、浸湿、铺展、润湿过程的热力学判据:热力学判据条件 接触角判据沾湿 - Wa=σg-l (1+cosθ)≥0 θ≤180°浸湿 A=σg-l cosθ≥0 θ≤90°铺展 S=σg-l (cosθ-1)≥0 θ≤0°通常将θ作为润湿与否的依据,θ>90°时,称为不润湿;θ<90°时,称为润湿;θ=0°或不存在接触角时,,液体在固体表面上铺展。
贾敏效应:当流体(水、原油)在地层中流动时,流体中的气泡或液柱通过地层的细小岩缝(类似喉孔结构)是有阻碍的,这种流动阻力效应叫贾敏效应。
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1、胶体的基本特性
特有的分散程度;粒子大小在1nm~100nm之间
多相不均匀性:在超级显微镜下可观察到分散相与分散介质间存在界面。
热力学不稳定性;粒子小,比表面大,表面自由能高,是热力学不稳定体系,有自发降低表面自由能的趋势,即小粒子会自动聚结成大粒子。
2、胶体制备的条件:
分散相在介质中的溶解度须极小
必须有稳定剂存在
3、胶体分散相粒子大小分类
分子分散系统
胶体分散系统
粗分散系统
二、
1、动力学性质布朗运动、扩散、沉降
光学性质是其高度分散性与不均匀性的反映
电学性质主要指胶体系统的电动现象
丁达尔实质:胶体中分散质微粒散射出来的光
超显微镜下得到的信息
(1)可以测定球状胶粒的平均半径。
(2)间接推测胶粒的形状和不对称性。
例如,球状粒子不闪光,不对称的粒子在向光面变化时有闪光现象。
(3)判断粒子分散均匀的程度。
粒子大小不同,散射光的强度也不同。
(4)观察胶粒的布朗运动、电泳、沉降和凝聚等现象
观察到胶粒发出的散射光,可观察布朗运动电泳沉降凝聚,只能确定质点存在和位置(光亮点),只能推测不能看到大小和形状
2、胶体制备的条件
溶解度稳定剂
3、溶胶的净化
渗析法、超过滤法
4、纳米颗粒粒径在1-100之间纳米颗粒的特性与粒子尺寸紧密相关,许多特性
可表现在表面效应和体积效应两方面。
5、布朗运动使胶粒克服重力的影响,
6、I反比于波长λ的四次方
7、溶胶产生各种颜色的原因;溶胶中的质点对可见光产生选择性吸收。
溶胶对光吸收显示特定波长的补色不吸收显示散射光的颜色
agcl&agbr光透过浅红垂直淡蓝雾里黄灯减散,入射白光散射光中蓝紫色光散射最强天蓝是太阳散射光,早傍晚红色是透射光有宇散射作用
8、
9、胶粒带电原因:吸附、电离、同晶置换(晶格取代)、摩擦带电。
10、胶团结构:一定量难溶物分子聚结成中心称为胶核、然后胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子,形成紧密吸附层;由于正、负电荷相吸,在紧密层外形成反号离子的包围圈,从而形成了带与紧密层相同电荷的胶粒;胶粒与扩散层中的反号离子,形成一个电中性的胶团。
11、热力学电势和电动电势的区别:
发生在不同的部位、一般情况电动电势是热力学电势一部分绝对值小于热力学电势、热力学
电势只取决于被吸附的离子和溶胶中的反号离子的活度,电动电势还与溶胶中外加电解质有
12、溶胶热力学不稳定为什么长期存在
①胶粒带电排斥作用增强②溶剂化作用在溶剂表面形成强性水化外壳增加溶胶聚合的阻力(3)布朗运动使胶粒克服重力影响
13、胶体质点间的作用力
范德华吸引力、双电层重叠排斥力(扩散层的重叠排斥)
胶体稳定性取决于吸引力与排斥力总效果
14、聚沉能力
正离子体积小、聚沉能力小,H+>Cs+>Rb+>NH4+>K+>Na+>Li+
负离子相反F->IO-3>H2PO-4>BrO-3>CI->CIO-3>Br->NO-3>I->CNS-
有机化合物离子高分子絮凝剂有很强聚沉能力
15、流变性质
是指物质(液体或固体)在外力作用下流动与变形的性质。
液体流动时表现出粘性;固体变形时显示弹性。
牛顿体特点:a.恒定温度,η为常数,又称真液体。
b.在图中就表现为一条通过原点的直线。
塑形体;特点:流变曲线也是直线,但不通过原点,切应力.举例:钻井泥浆、油漆和沥青、牙膏等。
假塑体;流变曲线从原点开始;。
举例:大多数高分子溶液、乳状液,应用:钻井用的压裂液(聚丙烯酰胺稠化压裂液)、血液高切速:牛顿流体;低切速:假塑体
胀流体;最上面
三、
四、1、凝胶特点:在新形成的水凝胶中,不仅分散相(搭成网结)是连续相,分散介质(水)也是连续相。
五、2、凝胶形成的条件:①降低溶解度使被分散的物质从溶液中以胶体分散状态析出②析出的质点既不沉降也不自由行动,而是形成骨架通过整个溶液形成连续的网状结构
凝胶的网状结构:①球形质点相互连接由质点连成的链排成三维骨架②线型大分子构成的凝胶在股价中一部分分子链有序排列构成微晶区③棒状或片状质点搭成网状④线型大分子因化学交联而形成凝胶。
凝胶形成方法:1改变温度2加入非溶剂3加入盐类4化学反应
3、凝胶的四个性质:①触变②离浆③膨胀④吸附
四、
1、乳状液性质①多相分散体系②乳状液中分散相粒子直径:10μm ≥d ≥100nm
③乳状液属于粗分散体系④热力学上不稳定的分散体系
乳状液类型判断:①水包油乳状液O/W 电导率大HLB亲水亲油平衡值12~18
②油包水乳状液W/O HLB2~6 HLB越大越亲水
2、两相体积影响:如果水的体积小于26%,只能形成W/O型乳状液若水的体积大于74%,则只能形成O/W型乳状液若水的体积介于26%-74%之间,则O/W型和W/O型的两种乳状液都有形成可能。
体积和HLB值影响乳状液类型
3、影响乳状液稳定的因素
①吸附理论②双电层理论③界面膜理论④固体粉末稳定作用⑤其他因素
4、选择乳化剂的方法
①HLB法②PIT法表面活性剂的亲水链越长,PIT越高。
取等量的油相和水相,加入3%~5%的表面活性剂不断振荡,制备乳状液。
在加热条件下观察乳状液由O/W型转变为W/O型的温度,此温度即为PIT。
若得O/W型乳状液,应选择PIT比乳状液保存温度高20~60℃的表面活性剂作乳化剂。
欲得W/O型乳状液,则选择PIT比保存温度低10~40℃的表面活性剂作乳化剂。
5、乳状液三种无稳定的表现形式
①分层一种乳状液变成了两种乳状液,一层中分散相比原来的多,另一层中相反。
分层过程中,界面膜未破坏,故分层并未破乳,但分层最终将导致破乳。
二相密度差越小越不易分层液滴半径越小越不易分层液体的黏度越大越不易分层
②变型变型也叫反相,是指O/W型(W/O型)乳状液变成W/O型(O/W型) 的现象。
变型需在某些因素作用下才能发生。
乳化剂的类型转变、相体积理论、温度、电解质的影响
③破乳使乳状液破坏的过程称为破乳或去乳化。
6、微乳状液:水和油与大量表面活性剂和助表面活性剂(一般为中等链长的醇)混合能自发形成透明或半透明的体系。
这种体系是热力学稳定的体系
五、
1、溶质在表面层中浓度大于溶液内部浓度叫正吸附,反之逆
2、表面活性剂结构
由非极性亲油碳氢链和极性亲水集团组成
3、胶束(1)表面活性剂浓度大到一定程度所出现的反常现象是由于SAA分子或离子自动缔合成胶体质点引起的。
(2)胶体质点和离子之间处于平衡状态;(3)是热力学稳定体系;(4)缔合成胶体质点(胶束)有特殊的结构。
由两种非离子型乳化剂、油以及水组成的四元体系乳状液的THLB为:
THLB(1+2)= THLB1W1+ THLB2W2
由一种非离子型乳化剂、两种油以及水组成的四元体系乳状液的THLB为:
THLB(A+B)= THLBAΦA+ THLBBΦB
S=V×6.02×1023×S0×10-18/22400 m2/g 若S0单位为I则10-20。