物理化学08-第八章胶体界面

2020/4/12
4.乳化作用 P446
一种或几种液体以极小的液滴形式分散在另一不相混溶 的液体之中形成的粗分散体系称为乳状液。
要使它稳定存在必须加乳化剂。根据乳化剂结构的 不同可以形成以水为连续相的水包油乳状液(O/W)，或 以油为连续相的油包水乳状液(W/O)。
有时为了破坏乳状液需加入另一种表面活性剂， 称为破乳剂，将乳状液中的分散相和分散介质分开。 例如原油中需要加入破乳剂将油与水分开。
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三. 曲率对蒸气压的影响 P324 1. 开尔文公式
P324 液滴越小，其蒸气压越大
2. 开尔文公式的应用示例 P324 （1） 人工降雨的原理 （2） 过热液体的形成机理
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四. 液体的润湿与铺展
1. 润湿与不润湿 P340 ➢接触角θ P343
P343
=0º,固体完全润湿。 <90º固体能被液体所润湿。 >90º固体完全不润湿。如水银滴在玻璃上。
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高压下的气相反应（非理想气体）
K
( (
fG fA
/ /
p )g p )a
( (
fH fB
/ /
p p
)h )b
fB B
B
p
( B
f
B
B
)(
p
)
B
RTபைடு நூலகம்
ln
fB P
Kf
B
f B B
令
Kf
f i i
i
则 K $ K f ( p$ )
( fii )( p )
（3）在覆盖度 较大时，Langmuir吸附等温式不适
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溶液的表面吸附
一.溶液表面的吸附现象 P325 正吸附---表面活性物质
负吸附---非表面活性物质
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2. 表面活性剂 P344 （1）定义：能使溶剂的表面张力γ明显降低的溶质
称为表面活性剂。
（2）结构特点： 极性基团(亲水)
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5.洗涤作用
洗涤剂中通常要加入多种辅助成分，增加对被清洗物 体的润湿作用，又要有起泡、增白、占领清洁表面不 被再次污染等功能。
其中占主要成分的表面活性剂 的去污过程可用示意图说明：
A.水的表面张力大，对油污润湿 性能差，不容易把油污洗掉。
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B.加入表面活性剂 后，憎水基团朝向织 物表面和吸附在污垢 上，使污垢逐步脱离 表面。
无论哪一种方法，都要首先判断系统是否达到平衡
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判断是否达到平衡的方法
➢若体系已达到平衡，在外界条件不变时，体系中各 物质的浓度不再随时间而变化。
➢无论反应物从正向开始还是产物从逆向开始，达到 平衡后，所得平衡常数相等。
➢任意改变参加反应的各物质的初始浓度而保持温度 不变，达到平衡后，其平衡常数相等。
也有时要使用消泡剂，在制糖、制中药过程 中泡沫太多，要加入适当的表面活性剂降低薄膜 强度，消除气泡，防止事故。
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3.增溶作用
非极性有机物如苯在水中溶解度很小，加入油酸 钠等表面活性剂后，苯在水中的溶解度大大增加， 这称为增溶作用。
增溶作用与普通的溶解概念是不同的，增溶 的苯不是均匀分散在水中，而是分散在油酸根分 子形成的胶束中。溶解作用会使溶剂的依数性出 现很大变化，增溶作用对依数性影响很小。
扩散速率与浓度梯度和截面积成正比。
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四、沉降与沉降平衡 P421
当重力作用下的沉降与浓 差作用下的扩散达到平衡时， 粒子的分布达到平衡，粒子的 浓度随高度不同有一定的梯度。 这种平衡称为沉降平衡。
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溶胶的电性质 P428
一、电动现象 P429
在外电场作用下，分散相与分散介质发生相 对移动的现象称为电动现象。
常用的吸附剂有：硅胶、分子筛、活性炭等。
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3.吸附类型 P369
物理 吸附力 吸附：范德华力
吸附 选择性
无
吸附 吸附热 速率
较小 较快
化学 吸附：化学键力
有
较大 较慢
4.吸附平衡与吸附量 （1）吸附平衡
当吸附和脱附的速率相等时，就达到吸附平衡。
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（2） 吸附量q P358 达到吸附平衡时，单位质量的吸附剂所吸附气体的 物质的量或体积。
以纯液体及其蒸气组成的表面为例 表面分子受到被拉入体相的作用力。
这种作用力使表面有自动收 缩到最小的趋势，并使表面层显 示出一些独特性质，如表面张力、 表面吸附、毛细现象、过饱和状 态等。
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三. 表面张力与表面自由能 P313 (1) 表面张力:液体表面收缩作用在单位长度单位的力 (2) 表面吉布斯自由能 P315
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P417 通过大量观察，得出结论：粒子越小，布朗运 动越激烈。其运动激烈的程度不随时间而改变，但随 温度的升高而增加。
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Brown运动的本质
1905年和1906年爱因斯坦（Einstein)和斯莫鲁霍 夫斯基（Smoluchowski)分别阐述了Brown运动的本 质。
表面现象与分散系统
（一）表面现象 P311 （二）分散系统 P404
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13.1 表面自由能与表面张力
一. 表面与界面 P311 ➢界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区， 若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。
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二.界面现象的本质 P311
表面层分子与内部分子相比，它们所处的环境不同。
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二. 毛细管现象 P320
液滴、气泡呈球形---附加压
毛细管现象：P321 ✓毛细管插入水中，凹面，附加压P’指向液体外部，表 面所受净压力=(P0-P’)<P0，使管内液面升高； ✓毛细管插入汞中，凸面，附加压P’指向液体内部，表 面所受净压力=(P0+P’)>P0，使管内液面降低；
从电泳现象可以获得胶粒或大 分子的结构、大小和形状等有 关信息。
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2. 电渗
如果多孔膜吸附阴离子，则介 质带正电，通电时向阴极移动 ；反之，多孔膜吸附阳离子， 带负电的介质向阳极移动。 在U型管1,2中盛电解质溶液， 将电极5,6接通直流电后可从 有刻度的毛细管 4中，准确地 读出液面的变化。
1. 电泳 P429 在电场作用下，固体的分散相粒子在液体介
质中作定向移动的现象称为电泳。
2. 电渗 P432 在电场作用下，固体胶粒不动，液体介质发
生相对移动的现象称为电渗。
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1. 电泳
实验发现：氢氧化铁、氢氧化 铝溶胶以及次甲基蓝等碱性染 料带正电；金、银、铂、三硫 化二砷、硅酸等溶胶及淀粉颗 粒、微生物等常带负电。
胶核
紧密层
分散层
胶团的图示
胶粒 胶团
胶核 胶粒
胶团
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若制备AgI溶胶时，AgNO3溶液过量，胶团结 构可表示为：
[ ( AgI )m nAg (n x)NO3]x xNO3
胶核 胶粒 胶团
胶粒是带电的（增强了溶胶的稳定性），所带电性由 被吸附的离子决定，胶团（溶胶）是电中性的。
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2. 亲液性固体与憎液性固体 P344 3. 液体的铺展现象 P342
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气体在 固体表面上的吸附 P356
一.气固吸附的一般常识 1.固体吸附气体的内在原因 P356 2.吸附质与吸附剂 P358
当气体或蒸汽在固体表面被吸附时，固体称为 吸附剂，被吸附的气体称为吸附质。
认为Brown运动是分散介质分子以不同大小和不同 方向的力对胶体粒子不断撞击而产生的，由于受到的 力不平衡，所以连续以不同方向、不同速度作不规则 运动。随着粒子增大，撞击的次数增多，而作用力抵 消的可能性亦大。
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三、扩散 P418
胶粒也有热运动，因此也具有扩散。只是溶胶的 浓度较稀，这种现象很不显著。
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(3) 影响表面张力的因素 a. 物质本性
对于同一种物质： γ （固体）> γ （液体）> γ （气体） b. 温度： 温度升高，表面张力通常下降。
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13.2 弯曲表面的附加压和蒸气压 P318
一. 附加压力 P318 表面张力使弯曲表面产生附加压，其方向指向曲面圆心
1.润湿作用 表面活性剂可以降低液体表面张力，改变接
触角的大小，从而达到所需的目的。
例如，要农药润湿带蜡的植物表面，要在农 药中加表面活性剂；
如果要制造防水材料，就要在表面涂憎水的 表面活性剂，使接触角大于90°。
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2.起泡作用
“泡”就是由液体薄膜包围着气体。有的表面 活性剂和水可以形成一定强度的薄膜，包围着空 气而形成泡沫，用于浮游选矿、泡沫灭火和洗涤 去污等，这种活性剂称为起泡剂。
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5. 吸附关系式
朗格缪尔(Langmuir)吸附等温式 P360
a. 基本观点 气体在固体表面上的吸附是气体在吸附剂表面凝集与
逃逸（吸附与解吸）的平衡，是一个动态平衡。
b. 基本假设 (1) 吸附是单分子层的； (2) 固体表面是均匀的，被 吸202附0/4/1分2 子之间无相互作用。
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溶胶的光学及力学性质
一. Tyndall效应 P424 1869年Tyndall发现，若令一束会聚光通过
溶胶，从侧面（即与光束垂直的方向）可以看 到一混浊发亮的光柱，这就是Tyndall效应。
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