2011表面化学与胶体化学试卷

2011年武汉理工大学资源与环境工程学院环境工程专业

硕士研究生表面与胶体化学考试题

（本试卷共10题，每题10分，共100分）

1、表面张力与自由能的关系是什么，影响表面张力的因素有些？F= 2 γ L

其中γ代表液体的表面张力系数，即垂直通过

液体表面上任一单位长度与液面相切的力。

简称表面张力（surface tension ）是液体

基本物化性质之一，通常以mN/m为单位。

表面 (过剩)自由能: 对一定量的液体，在恒

T.P下体系增加单位表面积外界所做的功。即

增加单位表面积体系自由能的增量。

dG = -SdT + VdP + γdA

注意：表面自由能并非表面分子总能量，而是

表面分子比内部分子自由能之增值。

表面张力与表面自由能的区别

所用的符号相同，量纲相同，单位适宜时数

值相同。

单位不同（mN/m, mJ/m2）

物理意义不同：分别是力学/热力学方法在表

面现象中物理量。

表面张力与分子间作用力密切相关

极性物质的γ>非极性物质

结构相似时，分子量越大，γ越高

芳环或共轭双键一般>饱和碳氢化合物

一般有机液体的γ在20-50 mN/m

水是常见液体中表面张力最高的约72 mN/m

熔盐及液体金属γ最高。 Hg 486.520,

Fe 18801550, He 0.3651K

一般液体的表面张力皆随温度升高而降低

(几乎全部，有特例)

表面张力可看作分子间作用力的一种度量。

温度升高，分子动能增加，分子间吸引力部

分被克服。故 dγ/ dT < 0。当达到临界温度

时γ消失。个别液体的表面张力温度系数为正

值例如液体金属铜和锌。

温度变化不大时（10-20°C）有近似的线性关

系：γ=γ0(1-bT)

通常压力对表面张力影响不大

(dV/dA) T.P.n= ( dγ/dP)A.T.n

2、简要解释Laplace与Kevin方程，并说明其主要用途。

1)液体压力与曲率的关系－Laplace公式

3、水溶液的表面张力曲线可分为几类，各表示什么含义？

4、举例说明表面活性剂的结构特征及HLB值的含义。

5、临界胶团浓度（CMC）的定义及各种影响因素有哪些？

6、简要分析Langmuir-Blodgett膜的特点及主要影响因素。

7、分析三类润湿过程的各自特点。

8、以Young方程为基础用接触角分析润湿。

9、影响固体自稀溶液中吸附的主要因素有哪些？

10、固体对气体表面吸附等温线的基本类型有哪些，各自特点如何？气体分子在固体表面上发生的滞留现象称为气体在固体表面的吸附。通常将被吸附的物质称为吸附质，能有效地吸附吸附质的物质叫吸附剂。吸附剂多为多孔性大比表面固体。

吸附等温线的基本类型

Ⅰ：较低压力时吸附量迅速增加，一定相对压

力吸附量趋于恒定（单分子层饱和吸附，

或微孔填充满孔）

ⅡⅢ：吸附剂非孔或孔很大，吸附层数原则上

不受限制

ⅣⅤ：吸附剂孔性的（不是微孔，或不全是微

孔），P/P0 1时，为孔满填充的量ⅡⅣ：斜率大变小，起始段凸向吸附量轴ⅢⅤ：斜率小变大，起始段凸向压力轴