表面现象与胶体化学
表面化学和胶体化学
汇报人： 202X-01-02
contents
目录
• 表面化学基础 • 胶体化学基础 • 表面化学与胶体化学的应用 • 表面化学和胶体化学的未来发展
01
表面化学基础
表面化学的定义和重要性
定义
表面化学是研究物质表面现象的 科学，主要研究气体、液体和固 体表面上的分子或原子之间的相 互作用。
表面活性剂
01
02
03
定义
表面活性剂是一种能够显 著降低液体表面张力的物 质，通常由亲水基团和疏 水基团组成。
分类
表面活性剂可以分为离子 型和非离子型两类，离子 型又可以分为阳离子型和 阴离子型。
应用
表面活性剂在清洁、化妆 品、农药、纺织等领域都 有广泛应用。
02
胶体化学基础
胶体的定义和分类
胶体的定义
03
石油工业
表面活性剂在石油工业中用于提高采油效率和原油的流动性，同时还可
以用于油水分离和油品净化。
在环境保护中的应用
污水处理
表面活性剂和胶体物质可用于污 水处理，通过吸附、絮凝等方法 去除水中的污染物，提高水质。
空气净化
利用表面活性剂和胶体物质可以吸 附和去除空气中的颗粒物、有害气 体等污染物，起到空气净化的作用 。
新技术
随着科技的不断进步，表面化学和胶体化学将与新技术相结合，如纳米技术、 生物技术等，推动相关领域的技术创新和产业升级。
表面化学和胶体化学与其他学科的交叉研究
生物学
表面化学和胶体化学与生物学交叉研究，探讨生物膜、细 胞、蛋白质等生物分子间的相互作用机制，为生物医学领 域提供新的研究思路和方法。
环境科学
土壤修复
表面化学和胶体化学在土壤修复中 也有应用，如利用表面活性剂和胶 体物质去除土壤中的重金属和有机 污染物。
物理化学第七章
粗分散物系
>10-7m
混浊泥水，牛 奶，豆浆
3、胶体四大特征：（同溶液相比较）
①聚结不稳定性（热不稳自发聚沉）②多相不均匀性 聚结不稳定性 ②多相不均匀性（一相分散 于另一相，有相界面）③高分散性 ③高分散性（颗粒大小及胶团量不相同） 结构组成不确定性（受添加剂或添加物影响） ④结构组成不确定性 （真溶液：热稳，均相物系，组成，结构，分子量恒定） 4、胶体化学研究内容：表面现象，分散物系及高分子溶液 5、表面：物体处于真空或与本身饱和蒸气达平衡的面。 6、界面：物体与空气或其他物体相接触的面（存在于两相之间 几个nm厚度薄层） 7、表面现象（Surface phenomenon）：凡物质处于凝聚状态时， 其界面上发生的一切物理化学现象。（包括s-g,s-l,l-g,ss,l-l等统称表面）严格讲为界面现象，如：毛细现象，润湿 作用，液体过热，蒸气过饱和，吸附作用等统称界面现象 AS Sο (Interface phenomenon)。
（1）按分散相和分散介质的聚集状态分类
分散相 分散介质 名称 气 泡沫 液 液 乳状液 固 悬浮体，溶液胶 气 液 固 固溶胶 固 气 液 气 气溶胶 固
实例 肥皂泡沫 牛奶 泥浆，金溶胶 浮石，泡沫玻璃 珍珠，某些矿石 某些合金 雾 烟
（2）按分散相的分散度分类
类型 低分子 分散物系 分散相粒子半 径 <10-9m 分散相 原子 离子,小分子 性质 均相，热力学稳定物 系，扩散快，能透过 半透膜，形成真溶液 均相，热力学稳定物 系，扩散慢，不能透 过半透膜，形成真溶 液 举例 NaCI、蔗糖的 水溶液，混合 气体等 聚乙烯醇水溶 液
之一)：当毛细管插入润湿性液体水中时，管内液面呈凹面, △P背向 液面，使液体受到向上提升力而沿管内壁上升,当液柱产生的静压 力ρgh=△P时达平衡停止移动；反之，当毛细管插入非润湿性液体 汞中时产生管内凸液面，因△P向下,使管内液面下降至ρgh=△P 达平衡时停止，此为毛细现象。
物理化学界面第9章 表面现象总结
第9章表面现象和胶体化学1 基本概念1.1界面和表面不同物质或同种物质的密切接触的两个相之间的过渡区叫界面，如液态水和冰的接触面，水蒸气和玻璃的接触面等等。
表面是指固体对真空或固体和液体物质与其自身的蒸气相接触的面。
显然，表面包括在界面的概念之内，但通常并没严格区别两者，“表面”和“界面”互相通用。
1.2 表面能、表面函数和表面功表面上的物质微粒比他们处于体相内部时多出的能量叫表面能或总表面能。
由于表面的变化通常在等温等压条件下进行，因此这时的表面能实际上就是表面吉布斯函数。
在等温等压下且组成不变的条件下以可逆方式增加体系的表面积时所做的非体积功叫表面功，它在量值上等于表面吉布斯函数。
1.03 表面张力（比表面能）简单的说，表面张力就是单位面积上的表面能量，即比表面能，因为它与力有相同的量纲，故叫表面张力。
实际上，表面张力是表面层的分子垂直作用在单位长度的线段或边界上且与表面平行或相切的收缩力。
1.04 附加压力弯曲液面下的附加压力是指液面内部承受的压力与外界压力之差，其方向指向曲面球心。
1.5 铺展和铺展系数某一种液滴在另一种不相溶的液体表面上自行展开形成一层液膜的现象叫铺展，也叫展开。
铺展系数就是某液滴B在液体A的表面上铺展时比表面吉布斯函数的变化值，常用符号为S B/A1.6 湿润凡是液体沾湿在固体表面上的现象都叫润湿，其中又分为铺展润湿（液体在固体表面上完全展开），沾湿湿润（液体在固体表面形成平凹透镜）和浸没湿润（固体完全浸渍在液体中），三种湿润程度的差别是：浸没湿润〉铺展湿润〉沾湿湿润1.7 沾湿功和湿润功在定温定压下，将单位面积的固-液界面分开时外界所做的可逆功叫沾湿功。
这一概念对完全不相溶的两种液体间的界面也适用。
结合功是指定温定压下，将单位面积的液柱拉开时外界所做的可逆功，又叫内聚功。
它是同种分子相互吸引能力的量度。
1.08 接触角液体在固体表面达到平衡时，过三相接触点的切线与固-液界面所夹的最大角叫平衡接触角或润湿角，常用符号θ。
物理化学中的表面现象与胶体化学
物理化学中的表面现象与胶体化学物理化学是一门探讨物质性质变化及相关规律的学科。
与之相关的表面现象和胶体化学则是物理化学领域中一项重要的分支。
本文将从表面现象和胶体化学两个方面入手，探讨它们的基本概念、相关应用和研究意义。
一、表面现象观察一个物体，我们会发现它的表面是与外界直接接触的部分。
因此，表面现象是物质研究中一种极其普遍和重要的现象。
表面现象是指两种或两种以上介质相接触时，有特殊性质的现象出现。
在物理化学中，表面现象主要包括表面张力、毛细现象和润湿现象。
表面张力是液体表面处由于分子间作用力而表现出来的一种现象。
表面张力较大的液体在容器中形成凸面或水滴状，这种现象称为毛细现象。
液体与固体相接触时，液体能否在固体表面上均匀分布并附着称为润湿现象。
表面现象在自然界和人类生活中都有广泛应用。
例如，水平稳定的大船只是因为水面的表面张力；高楼大厦的毛细管水系统则利用了毛细现象；润滑油、乳液、涂料等都运用了润湿性质。
二、胶体化学胶体化学是涉及无色透明的小粒子（胶体）和它所处的环境之间的相互作用的学科。
胶体是介于小分子和宏观物体之间的一种存在形式，其中粒子的平均大小在1至1000纳米之间。
胶体物理包括多种胶体类型，例如溶胶、凝胶和气溶胶等。
胶体学科研究中的主要问题是如何制备胶体，以及在胶体中所表现出的各种特殊性质。
胶体的制备方法包括溶胶法、凝胶法和胶体化合物分解法等。
在胶体中存在的各种特殊现象包括布朗运动、泡沫现象和重力分选等。
胶体的应用十分广泛，例如在涂料、油墨、胶水、陶瓷、橡胶等方面都得到了广泛的应用。
另外，人类生命活动中的一些基础物质，例如蛋白质、肌肉等，都是以胶体形式存在的。
三、物理化学中的表面现象与胶体化学的关联表面现象与胶体化学之间有着密不可分的联系。
在液态物质中，固液接触面所呈现的动态变化与胶体的形成和演化密切相关。
例如，胶体粒子表面的物理化学特征决定了胶体粒子的成长和聚集行为。
此外，表面现象和胶体化学之间也有着一些实际应用。
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。
胶体与表面面化学
一、溶胶的胶团结构：1胶粒的结构比较复杂，首先有一定量的难溶物分子聚结形成胶粒的中心称为胶核2胶核选择性的吸附稳定剂中的一种离子，形成紧密的吸附层，由于正负电荷相吸，在紧密层外形成反号离子包围层，从而形成了带有紧密层相同电荷的胶粒3胶粒与扩散层中反号离子形成一个胶团。
二、双电层理论：当固体与液体接触时，可以是固体从溶液中选择性吸附某种离子，也可以是固体分子本身发生电离作用而使离子进入溶液，以致使固液两相分别带有不同符号的电荷，在界面上形成了双电层的结构。
1平板型模型2扩散双电层模型3stem模型。
三、溶胶的聚沉：溶胶的稳定具有条件的，一旦稳定条件被破坏，溶胶中的粒子就合并，长大，最后从介质中沉出。
影响因素：电解质、加热、辐射、溶胶本身。
聚沉值：能引起某一溶胶发生明显聚沉所需加电解质的最小浓度。
四、胶凝：一定浓度的溶胶或大分子化合物的真溶液在放置过程中自动形成胶凝的过程。
性质：1所有新形成的凝胶都含有大量液体，95%以上2凝胶有一定几何外形。
显示出固定的力学性质3由固液两相组成，具有液体的某些性质，不仅分散相是连续的，分散介质也连续。
分类：1弹性凝胶（明胶、琼脂）2非弹性（SiO2、TiO2、V2O5、Fe2O3）。
形成条件：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，而是构成骨架，通过整个溶液形成连续的网状结构。
形成方法：1改变温度2转化溶剂3加入电解质4化学反应。
不溶物形成凝胶的条件：1在产生不溶物的同时生成大量小晶粒2晶粒的形状以不对称为好，有利于搭成骨架。
五、膨胀：凝胶在液体或蒸汽中吸收液体和蒸汽使自身体积或重量增加的现象。
机理：一阶段：溶剂化层：溶剂分子很快出入凝胶中，与凝胶分子相互作用形成溶剂化层。
特征：1液体蒸汽压很低2体积收缩3热效应4熵值降低。
二阶段：溶剂分子的渗透和吸收。
六、硅酸铝凝胶制备（共沉淀法）：酸性硫酸铝溶液+水玻璃溶液——硅铝溶胶—硅铝凝胶小球—老化—铝盐活化a—水洗—表面活性剂浸渍b—干燥—烘焙。
物理化学表面现象及胶体化学总结
1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。
产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。
2.通常用比表面来表示物质的分散度。
其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。
3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。
物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。
4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。
5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。
6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。
7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。
铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。
8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。
过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。
过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。
过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。
上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。
亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。
9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。
或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。
吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。
具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。
吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。
10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。
当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。
气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。
胶体化学与表面化学小论文
胶体化学与表面化学胶体化学是胶体体系的科学，随着胶体化学的迅速发展，它已成为一门独立的学科。
这是因为有一方面由于胶体现象很复杂，有它自己独特的规律性；它在科学研究方面发挥着巨大的作用；不仅如此，它与无机化学、材料化学等相关学科也有着密切关系，如利用微乳技术制取纳米颗粒、利用溶胶—凝胶法制压电陶瓷等。
胶体体系的重要特点之一，是具有很大的表面积。
任何表面，在通常情况下实际上都是界面，如水面即液体与气体的界面、桌面即固体与气体的界面等，在任何两相界面上都可以发生复杂的物理或化学现象，总称为表面现象，也就是界面现象。
胶体化学中所说的界面现象，不仅包括物体表面上发生的物理化学现象以及物体表面分子（或原子）和内部的有什么不同，而且还包括一定量的物体经高度分散后（这时表面积将强烈增大）给体系的性质带来怎样的影响，例如粉尘为什么会爆炸、小液珠为什么能成球、汞的小液滴在洁净玻璃上成球而水的小液滴铺展、活性炭为什么能脱色等等，这些问题都与界面现象有关。
界面现象涉及的范围很广，研究界面现象具有十分重要的意义。
表面化学就是研究表面现象的一门学科，从历史角度看，表面化学是胶体化学的一个重要分支，也是其中最重要的一个部门，二者密切相关。
胶体化学与表面化学内容包括胶体的制备和性质、凝胶、界面现象和吸附、乳状液的基本知识及其应用，如丁达尔现象、电泳及电渗、双电层结构和相应电位分布、双电层理论、DLVO理论、表面张力产生原因及肥皂去污等原理。
胶体的制备与性质和表面现象是胶体化学最核心内容。
胶体的制备与性质包括胶体的运动性质、光学性质、电学性质、流变性质、制备及净化方法及胶团的结构和与其相关的双电层理论及模型等相关内容：由于胶粒对光的散射作用产生了丁达尔现象；由于不同溶胶中胶粒的大小不同，使之对透过其中的光的散射、反射作用不同，故使溶胶产生各种颜色；由于胶粒带电的性质使之产生了电泳及电渗现象；由于它带电的性质又产生了双电层理论；又由于它带电的性质引出了DLVO理论及对其聚沉性的研究；在外力作用下胶体具有流变性质，所谓流变性，是指物质在外力作用下的流动和变形的性质。
《表面与胶体化学》课件
胶体在食品工业中的应用
胶体在食品工业中广泛应用于增稠、 稳定和乳化等方面。
胶体还可以作为食品的稳定剂，保持 食品的稳定性和一致性，如冰淇淋、 奶昔和饮料等。
胶体可以作为食品的增稠剂，提供更 好的口感和质地，如酸奶、果酱和调 味酱等。
胶体的稳定性
取决于胶体粒子间的相互作用力，包 括静电作用、范德华力、空间位阻等 。
聚沉现象
当胶体粒子间的相互作用力减弱或消 除时，胶体将失去稳定性，发生聚沉 ，出现沉淀或凝胶现象。
影响因素
电解质浓度、温度、pH值等对胶体 稳定性产生影响，可引发聚沉。
胶体的光学性质
总结词 丁达尔效应
瑞利散射 实验方法
物理吸附
由于范德华力引起的吸附，吸附力较弱，吸 附热较小。
表面吸附的应用
催化剂、电极材料、光电子器件等。
表面润湿性
表面润湿性定义
液体在固体表面铺展的能力称为润湿性。
润湿性的影响因素
表面张力、接触角和表面粗糙度等。
润湿性的应用
涂料、油墨、农药等。
2023
PART 03
胶体化学基础
REPORTING
2023
REPORTING
《表面与胶体化学》 PPT课件
2023
目录
• 表面与胶体化学概述 • 表面化学基础 • 胶体化学基础 • 表面与胶体化学在生活中的应用 • 表面与胶体化学的未来发展
2023
PART 01
表面与胶体化学概述
REPORTING
表面与胶体化学的定义
表面与胶体化学是一门研究物 质表面现象和胶体分散体系的 科学。
表面化学-胶体化学
表面化学-胶体化学表面化学-胶体化学表面化学是研究物质表面的性质和现象的一门学科，而胶体化学则是表面化学的一个重要分支，研究胶体溶液中物质的性质和行为。
胶体化学的研究内容涉及到胶体的形成、稳定性、表面性质、胶体颗粒的相互作用以及胶体溶液的性质等。
本文将介绍表面化学和胶体化学的基本概念、研究方法以及应用领域。
表面化学最早起源于对溶液表面现象的研究，如水的表面张力、液滴的形成和液体的湿润性等。
表面化学研究的对象是固体和液体的界面以及液体和气体的界面，主要涉及到界面上的吸附现象、界面能和界面活性物质等。
固体-液体界面上的吸附现象包括离子吸附、分子吸附和表面电荷等，而液体-气体界面上的吸附现象则涉及到液滴形成和表面张力等。
胶体化学研究的是胶体溶液中胶体颗粒的性质和行为。
胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的物质，其特点是颗粒很小，约为1纳米到1微米大小，并且能够在溶液中均匀分散。
胶体的稳定性是胶体化学研究的重要内容，稳定性的源于胶体颗粒表面的电荷，正负电荷的平衡使得颗粒之间相互排斥，从而保持胶体溶液的稳定性。
此外，胶体溶液中还包含着胶体的吸附、吸附剂的选择、界面张力、胶体性质的测定以及胶体与其他物质的相互作用等方面的研究内容。
表面化学和胶体化学的研究方法主要包括物理化学方法和化学方法两种。
物理化学方法包括表面张力测定、界面能测定、电化学方法、X射线衍射、电子显微镜等。
而化学方法包括有机合成、溶胶-凝胶法、聚合法、共沉淀法等多种方法。
表面化学和胶体化学在许多领域中都有重要的应用。
在光学领域中，胶体颗粒可以通过改变其尺寸和组成来调控其光学性质，从而应用于光学传感器、太阳能电池、红外吸收材料等。
在材料科学领域中，胶体颗粒可以通过自组装形成多孔材料和有序结构，具有较大的比表面积和孔径，被广泛用于催化剂、分离膜和储能材料等。
此外，表面化学和胶体化学还在生物医学、环境污染治理、油水分离、食品加工等领域发挥着重要的作用。
综上所述，表面化学和胶体化学是研究物质表面性质和胶体溶液行为的学科，涉及到物质界面的吸附现象、界面能、表面张力等。
物理化学题库3
三、 表面现象和胶体化学(一) 名词解释1. 1. 表面活性剂2. 2. Critical micell concentration. CMC3. 3. Zeta potential4. 4. contact angle5. 5. adsorption6. 6. molar conductivity7. 7. surface tension8. 8. colloidal dispersed system(二) 简答题1. 1. 何谓溶液的表面吸附？为什么会产生这一现象？2. 2. 胶体分散体系有巨大的表面及高分散度是热力学不稳定体系，为什么它们又能在一定时期内稳定存在？3. Please write briefly the reasons why colloidal particle is charged?4. 4. 什么叫ζ电位？它如何受电解质的影响？1. 5. 写出等体积的0.08M AgNO 3和0.1M KI 溶液所形成的溶胶的胶团结构式，并指明电泳方向。
2. 6. 什么是胶体分散体系？它的基本特性是什么？3. 7. 写出等体积的0.08M AgNO 3和0.1M KI 溶液所形成的溶胶的胶团结构式，并指出下列电解质中何者的聚沉值最小：(1) Na 2CO 3 (2) CaCl 2 (3) AlCl 34. 8. 什么叫吸附？请说明Gibbs 吸附等温式中Γ的意义。
Γ＝5. 9. 下列电解质对某溶胶的聚沉值C （mmol·dm -3）分别为＝590；＝300；＝50；＝1.5，问此溶胶的电泳方向，为什么？6. 10. 有一Al(OH)3溶胶，在加入KCl 使其最终浓度为80mmol·dm －3时恰能聚沉，加K 2CrO 4浓度为0.4mmol·dm －3时恰能聚沉。
(1) Al(OH)3溶胶电荷是正是负？(2)为使溶胶聚沉大约需要CaCl 2的浓度为多少？7. 11. 有人用0.05M NaI 与0.05M AgNO 3溶液缓慢混合来制备AgI 溶胶。
表面现象和胶体化学理解练习知识题
第十一章表面现象和胶体化学练习题练习题一、是非题1、比表面能、2、3、同一液体在相同外界条件下，4、5、液体浸湿固体的条件是粘附W i≤06．表面活性剂的HLB7．8．9．用AgNO3溶液和KI溶液制备溶胶时，AgNO3过量，10．电解质对溶胶的聚沉能力常用聚沉值表示，若某电解的聚沉值越大，则其聚沉能力二、填空题1、 A 为面积，表面张力σ(填数学符号)。
_______2、∆P1和∆P2分别代表平面液体和凹面液体下的附加压力，则∆P1______∆P2。
3、r1和r2分别代表同一物质的两种微晶体的半径，c1和c2分别代表其相应的溶解度，若r1>r2，则必有c1_____c2。
4、在某液体中加入物质A，A的浓度为C，若A为表面活性物质，则应有(dσ/dc)T_____0。
5、当铺展系数φ————0时，液体可以在固体表面上自动铺展。
6、当接触角时θ————90O，固体不为液体所润湿。
7、正溶胶，其扩散层应荷________电(填中文字）。
8、电解质NaCl, MgSO4, AlCl3, 对溶胶As2S3聚沉能力最强的电解质的是————(填分子式）。
9、胶体分散体系的分散相微粒半径r在____~____之间。
输入提示：x1到x9分别代表10-1到10-9,中间用(,)隔开10、若气—固相表面催化反应为单分子反应，反应物为A，反应速率常数是k2，当A的吸附很强时，反应速率r=_____。
三、单选题（选一个最佳期答案）1、根据方程（式中S为熵）可知下面的说法中不正确的是（A）等温等压且组成不变时，表面积增大，焓增加。
（B）温度升高，表面张力增大（C）温度升高，体系的熵增加（D）等温等压且组成不变时，增加表面积，体系吸热A B C D2、对于纯液滴，有关其饱和蒸气压的说法中不正确的是（A）其分散程度越大，饱和蒸气压越大（B）表面张力越大，饱和蒸气压越大（C）密度越大，饱和蒸气压越大（D）分子量越大，饱和蒸气压越大A B C D3、有关溶液表面吸附，下列说法中正确的是（A）表面活性物质，在表面层的浓度小于本体溶液（B）发生正吸附时，dσ/dc >0（C）发生负吸附时，表面张力降低（D）任何溶液，其表面层浓度与本体的浓度都不会相同4、在等温等压下，以可逆方式将单位面积的固体浸入液体中时，其吉布斯自由能变化为(A)ΔG=σ固-液–σ气-液(B)ΔG= σ气-固–σ液-固(C)ΔG= σ气-液–σ气-固(D)ΔG= σ液-固–σ气-液5、对下列表面活性剂的归类，正确的是（A）R–COONa属阳离子型（B）R–NH2·HCI属两性型（C）R–NHCH2–CH2COOH属阴离子型（D）R–COOCH2C(CH2OH)3属非离子型试卷（一）一、是非题（4×5=20分）1、一物体其比表面越大，表面能也越大。
表面化学和胶体化学
注意：表面自由能与表面张力的代表符相同，均 为σ，量纲相通，但两者的概念不同！！ 表面自由能是单位表面积的能量，标量；
表面张力是单位长度上的力，矢量。 讨论：dU =TdS – pdV +σdAs+Σidni dH =TdS + Vdp +σdAs+Σidni
dA =-SdT –pdV +σdAs+Σidni
s
σ= 58.85×10-3N.m-1， ps= 2 /r =11.77×103kPa
h = 0.02m，ρ=958.1kg· m-3
p静=gh = 958.1×9.8×0.02=0.1878kPa p大气=100kPa
p =100 + 0.1878 + 11.77×103 = 11.87×103kPa pr 2M 1 007127 根据开尔文公式 ln 得： p0 RT r
◆ 过饱和蒸气
降温过程：
p
微小
pB
A：不能凝出微小液滴 pA B：凝出微小液滴 AB：过饱和蒸气 pB＞ pA
l
B 大块
A
g TA T
消除：如人工降雨，加AgI颗粒
◆ 过冷液体
原因：凝固点下降。如纯净水可到-40℃不结冰。
◆过热液体 液体在正常沸腾温度不沸腾，要温度超过正 常沸腾温度才沸腾。 原因：液体表面气化，液体内部的极微小气泡 （新相）不能长大逸出（气泡内为凹液面）。 小气泡受到的压力为： p大气 p = p大气+ ps+ p静 p静=ρgh ps = 2σ/r h 如 r =-10-8m，T = 373.15K时， p
dG =-SdT +Vdp +σdAs+Σidni
第六章 胶体
达到临界胶束浓度后，溶液的诸多性质，如表面张力、电 导率、渗透压、去污能力等变化之规律都出现明显转折。
三、表面活性剂的作用 1.润湿作用 2.起泡与消泡作用
3.洗涤作用
第六章
§6-6
表面现象与胶体分散体系
胶体分散体系
一、几个概念 分散体系：一种或几种物质在另一种物质中分散所 构成的体系 分散相：被分散的物质称为分散相，在分散体系 中它是不连续相 分散介质：分散其他物质的物质称为分散介质，在 分散体系中它是连续相
CH3
Cl－
水 水 水 水 水 水 水 － 水 水
水
CH3 N+ CH3
溶于水
CH3CH2
CH2CH2
水 水
水 水
+ Cl
CH3
水 水 水
水 水
水 水
高分子表面活性剂
M >10000
2. 按分子量分类
中分子表面活性剂 1000<M<10000
低分子表面活性剂 100<M<1000(常用)
二、吉布斯吸附等温式 用热力学方法导出恒温下溶液表面的吸附公式：
a2 Γ RT
——Gibbs吸附等温式 a 2 T
——表面吸附量或表面过剩，即单位面积的表面层中
溶质的摩尔数减去本体中具有与表面层相同溶剂量的溶
液中溶质的物质的量，molm-2
2——溶质的活度，对于稀溶液，可用浓度c2代替活度
如肥皂 RCOONa
阳离子表面活性剂， 如胺盐 C18H37NH3+Cl-
表面活性剂
两性表面活性剂， 如氨基酸型R-NHCH2COOH 非离子型表面活性
如聚乙二醇类
HOCOH2[CH2OCH2]nCH2OH
表面与胶体化学
7 容器内放有油和水，用力震荡使油和 水充分混合，但是静止后，为什么油和 水仍然自动分层？ 答 用力震荡十油和水充分混合，油和水 的分散度增高，油水界面增大，体系的 表面能也增大，处于不稳定状态。静止 后，油和水分分层的过程是一个减小油 水界面积的过程，是自由焓降低的过程
所以自动进行。 8 为什么小液滴和小气泡总是呈球状而 不会成别的几何形状？为什么液滴越小， 越更接近球形？ 答 由于表面张力的作用，或由于表面自 由焓降低是自发的，液滴总是力图缩小 其表面积。比表面记最小的几何形状就
2 1.3 0.5 r 108 米 2 7000 9.8
即当多孔透气砖的微孔半径小于0.01mm 时，就可以保证钢液柱高为2米时，钢水 就不会从小孔中漏出来。 16 图56中，用三通活塞连接的两个玻 璃管口，各吹有一个肥皂泡。并且A大于 B，若旋转活塞使A、B，内的气体连通， 则肥皂泡将会有何变化？
体系总界面的自由焓还是减少了，直到 总界面自由焓达到一个最小值时，液固 气三相的接触角就不会变化。 12 水在玻璃管中是呈凹形液面，而汞 在玻璃管中却呈凸形液面，这是为什么？ 答 因为水能润湿玻璃，其接触角小于 90度，故呈凹形液面。而汞却不能润湿
玻璃，其润湿角大于90度，故在玻璃管 中是凸面的。 13 在装有部分液体的毛细管中。在一 端加热时，Δ 代表加热，问： （1）润湿性液体向毛细管哪端移动？ （2）不润湿性液体向毛细管哪端移动？
化简得 1 2 PS （ ） R2 R1 对于球面。R1 R2 R，则上式变为 2 PS R
10 什么是接触角？怎样由它的大小来 说明润湿的程度？ 答 接触角又叫润湿角。通过液滴中心作 一法面垂直与固体表面，在法面上的固 液气三相交界处的一点，其液界面与气 界面的切线有液相的夹角，称为接触角 当液滴大小稳定时，力的作用达到平衡， 接触角取决为三个界面的张力
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个系统的表面积为A，其整个表面所多出的能
量为γA，这部分能量称表面能。应该注意的是， γA并非系统表面上的能量，而是表面上的分子
比同量的内部分子所额外超出的能量。
表面现象与胶体化学
表面自由能的热力学定义为 表面自由能的广义定义可理解为相应的特征变 量和组成不变的情况下，每增加单位面积时其 热力学函数的增值；狭义的定义是指在等温、 等压和组成不变时，每增加单位面积时体积吉 布斯自由能的增值。 表面张力和表面自由能意 义不同，单位不同，但两者数值相同，量纲相 同，因此从符号上不再区别。实际上两者只不 过是表面性质的两种不同描述方式，近代表面 化学家倾向于同时接受γ的上面两种解释。
表面现象与胶体化学
这部分的重点在于：从表面张力出发， 理离解和掌握一些基本概念，如YoungLaplace方程及其应用，Kelvien公式及其 对一些压稳平衡的解释，溶液吸附的 Gibbs方程，表面活性物质的结构特征及 其作用。胶体的光学性质、动力性质和 电学性质，ζ电位及胶体的稳定与聚沉。 大分子的一些基本知识和唐南平衡等。 至于固气吸附和多相催化另外专门成章
(2.6.3) 对于液膜构成的气泡，因为有两个表面，所以 泡内的附加压力应为
（2.6.4)
表面现象与胶体化学
根 据 Young-Laplace 方 程 可 知 ， 当 液 体 或 固 体 高度分散成极微小的颗粒之后，颗粒内部的压 力将明显增加，例如在常压下，杯子中水的压
力约为p0，而半径为10-8m的小雾滴的压力高 达144.7 p0，这就是为什么在水溶液体系中不
表面现象与胶体化学
大分子体系只是在粒子大小上与胶体一 致，但它是一种热力学稳定体系，只是 在渗透压等依数性上与胶体相仿，所以 它更有一些不同于胶体的特殊性质。由 于固体表面不平衡力场的存在，固体表 面具有自发地吸附其它物质以降低表面 自由能的倾向，这是多相催化研究的出 发点。因此表面和胶体化学的基础知识 是许多学科发展的基石。
2.6 表面现象与胶体化学
表面的研究对象是相界面，研究它的性 质、结构及所发生的各种现象，所以表 面化学又叫界面化学。胶体是一类具有 巨大相界面的系统，它的行为与界面性 质往往是同一个问题的两个方面，是不 可分割的整体。
表面现象与胶体化学
表面现象产生的根源在于，处于表面上的分子 与相内部的分子，无论是受力情况还是能量状 态，都是有差别的，表面上存在着一种不平衡 力场，具有巨大相界面的体系是一种热力学不 稳定体系。这种不平衡力场的表现形式就是表 面张力的存在，所以表面张力是一切表面现象 产生的根源。如附加压力，小液滴的饱和蒸气 压增大，小颗粒固体的溶解度增大，胶体颗粒 的聚结不稳定性等等。但由于尺寸效应，胶体 又有一些常规颗粒不具有的性质，如丁达尔效 应，沉降平衡等。
表面现象与胶体化学
弯曲液面下液体的的蒸气压公式，即Kelvin公式
RTln()g =
（2.6.8)
式中，为液体的表面张力，M为纯液来自的摩尔质量，ρ（2.6.7)
表面现象与胶体化学
（2）弯曲液面下液体的蒸气压 －kelven方程
由于表面张力的作用，弯曲液面下液体 所受到的力还使得小液滴的蒸汽压比平 面上的大，小颗粒的溶解度比大颗粒大， 凹面上的蒸汽压比平面上的低，大小数 值可用Kelvin公式计算。从而可以解释为 什么新相难成，解释亚稳态平衡——过 饱和蒸汽，过冷液体，过热液体等由表 面张力引起的一类现象。
表面现象与胶体化学
（1）弯曲液面下的附加压力－ Young-Laplace方程
附加压力的概念：定义附加压力
ps= ∆p =p内－p外
(2.6.1)
式中，ps是附加压力，p内是液体内部压力，p外是液体 外部压力。由式(2.6.1)可以看出，ps实质上是作用在液 体表面上表面张力的合力，若是平面，合力为零，p内＝ p外；若是凸面，合力指向液体内部， p内＝p外＋ ps ； 若是凹面，合力指向液体外部， p内＝p外－ ps 。总之，
在弯曲表面上由于表面张力的存在，使弯曲表面下液体
受到一个附加压力ps，ps作用的方向总是指向曲面的圆
心。弯曲表面下附加压力遵从Young－Laplace公式。
表面现象与胶体化学
Young-Laplace方程 (2.6.2)
式中，ps是附加压力，γ是液体的表面张力，、
分别是曲面的两个曲率半径。若是球面，，式 (2.6.2)为
表面现象与胶体化学
1表面化学 （1）表面张力和表面自由能
表面张力：表面上总是存在一种企图使表面收 缩的力，定义作用在表面上引起表面收缩的单
位长度的力为表面张力，符号用γ表示，单位
为N·m-1。表面张力的方向和作用点：设想在 表面上任意画一条线，表面张力总是作用在该 线两侧，垂直于该线，方向向外，使表面张紧。 在液体表面的边界上，表面张力垂直于边界线 而指向表面内部，力图使表面缩小。如果表面 是弯曲的，则表面张力沿着曲面的切线方向。
表面现象与胶体化学
表面张力是普遍存在的，不仅液体表面 有，固体表面也有，而且在固－液界面、 液－液界面以及固－固界面处也存在相 应的界面张力。界面张力是表面化学中 最重要的物理量，它是产生一切表面现 象的根源。 影响表面张力的主要因素是温度，一般 是温度升高，表面张力降低。
表面现象与胶体化学
表面功和表面自由能：定义在一定条件下，可 逆地增加系统的表面积时所做的功叫表面功， 是非体积功，用Wf表示。定义增加1m2表面积 时需要地表面功，即1m2表面上的分子比同样 数量的内部分子所多出的能量叫表面自由能，
能获得固体纳米粒子的原因。 由于表面张力的作用，才有毛细现象。即在毛 细管中形成凹面的液体（润湿）将使液体在管 内上升，而形成凸面的液体在管中下降，上升 或下降的高度可用下式计算。
表面现象与胶体化学
（2.6.5) （2.6.6)
式中为曲面两边物质的密度差，若一边 为气体，则气体密度与液体密度相比一 般可忽略不计，则。式中为曲面的曲率 半径。更一般的情形是液体于管壁之间 的接触角为θ，则，则式（2.6.5)可写为