胶体与界面习题 答案汇总

√3．20℃及l atm下，把半径r 1 =lmm的水滴分散为半径r2 = 10-3mm的水滴，问环境至少需作功多少焦耳? （20℃时水的表面张力为72.8mN/m）

√ 4．已知毛细管半径r =50μm，将它插入盛有汞的容器中，毛细管

内汞面下降高度h =11.20cm，汞与毛细管表面接触角为140˚，汞的密度

为13.6g/cm3，重力加速度g =980cm/s2。求汞在此温度时的表面张力。

√12. 已知20℃时水的表面张力为72.75 mN/m, 其在石蜡上的接触角测定值为105˚，通过计算判断水对石蜡能进行哪些润湿过程？

√2、固体对气体吸附的本质是什么？

√3、物理吸附与化学吸附有哪些区别？

√4、已测得CO在活性炭上的等温吸附线如图1所示，试计算该吸附体系的等量吸附热。√2、胶体纯化有几种方法？画出电渗析纯化装置示意图。

√4、溶胶老化的基本机理是什么？

。

√4、电动现象直接与下列因素中哪个有关，并解释之。

(a)固体表面电位Ψ；(b)电动电位即ξ电位；(c)表面电荷密度σ。

√5、半径为4x10–7m的球形粒子分散在浓度为l x 10–2mol/L的NaCl水溶液

中。在25℃下，测得其电泳速率为2.5 x 10–8m/s·V。计算其ξ-电位的近

似值。已知25 ℃时水的相对介电常数为78.5，水的粘度为8.9x10–4Pa·s。

《胶体与界面化学》作业题答案：

1、胶体科学定义，胶体体系有哪些最重要的特点？

胶体：指有粒径为1~100nm粒子组成的微观不均相的高度分散体系。

胶体化学：研究胶体体系形成、稳定和破坏过程中有关化学性质的科学。

胶体体系的特点有：

（1）具有巨大的比表面积，界面现象十分重要

（2）具有强烈的尺寸效应

a、熔点变低

b、硬度变大

c、产生Kubo效应

d、隧道效应

3比表面定义。1g汞分散至直径为50nm的汞溶液胶，试求其比表面积及比表面。汞的相对密度为13.6g.cm-3

比表面：以单位体积（或质量）物体的表面积来表示物质分散程度。

M汞=200.5g/mol，

S0=4∏r2*6.023*1023/200.5

=4*3.14*（50*10-9/2）2*6.023*1023/200.5

=2.3581*107m2

S= S0V= S0*（m/ρ）=2.3581*107*（1/13.6）*106=1.7*1011m2

5、什么是亲液胶体，什么是憎液胶体，其主要判据是什么？

亲液胶体：容易与水形成胶体的溶液。

憎液胶体：不溶于介质的物质，经过适当处理后，可将它分散于某种介质中形成胶体溶液。

其主要判据是：是否需要经过处理才能与水形成胶体溶液。

3．20℃及l atm下，把半径r 1 =lmm的水滴分散为半径r2 = 10-3mm的水滴，问环境至少需作功多少焦耳? （20℃时水的表面张力为72.8mN/m）

S1=4∏r12=4*3.14*（1*10-3）2=1.256*10-5m2

S2总=4∏r22*（r1/r2）3=4*3.14*10-3=1.256*10-2m2

ΔG=σ*ΔA=72.8*(1.256*10-2-1.256*10-5)=

4．已知毛细管半径r =50μm，将它插入盛有汞的容器中，毛细管内汞面下降高度h =11.20cm，汞与毛细管表面接触角为140˚，汞的密度为13.6g/cm3，重力加速度g =980cm/s2。求汞在此温度时的表面张力。

根据：第二章（1-28）公式Δρgh=2σcosθ/r有

σ=Δρghr/（2cosθ）=13.6*980*11.2*50*10-4/2cos（1800-1400）

=487.18g/s2

12. 已知20℃时水的表面张力为72.75 mN/m, 其在石蜡上的接触角测定值为105˚，通过计算判断水对石蜡能进行哪些润湿过程？

解：∵θ=105˚∴cosθ<0

-W

a =σ

l-g

（1+ cosθ）=72.75*（1-0.2588）>0 沾湿过程可自发进行

A=σ

l-g

cosθ<0 浸湿过程不可自发进行

S=σ

l-g

（cosθ-1）<0 铺展过程不可自发进行

解：根据公式则：γ=γ

-29.8lg（1+19.64c）

应用Γ=- （dγ/dc）*（c/RT）公式

其中dγ/dc=-

Γ=- （dγ/dc）*（c/RT）=

2、固体对气体吸附的本质是什么？

由于固体表面上的原子具有剩余力场，当气体分子碰撞固体表面时，就会受到剩余力场的吸引作用，使气体分子在固体表面上产生了吸附。

3、物理吸附与化学吸附有哪些区别？

物理吸附于化学吸附的主要

性质物理吸附化学吸附

作用力

要求的温度吸附速度吸附热

选择性

吸附层数脱附性质物理力

较低（低于临界温度）

快，通常即刻发生

约8~40kJ/mol

无

单层或多层

易完全脱附

化学键力

较高（远高于沸点）

可较快，但远慢于物理吸附

约40~400 kJ/mol

有

单层

脱附困难，常伴有化学变化

4、已测得CO在活性炭上的等温吸附线如图1所示，试计算该吸附体系的等量吸附热。

解：在吸附体积为10mL/g条件下，从右图中可得

t/0C -37.8 -33.6 0 20 46.2

P/Pa

lnP

1/T

绘制lnP与1/T关系图，得到一直线，

直线斜率为：K= (k),由2-12式得：

/R=

K=-Q

a

=-KR=

Q

a

2、胶体纯化有几种方法？画出电渗析纯化装置示意图。

答：胶体纯化的方法有：透析法、电渗析法、超过滤法、超过滤和电渗析联合

法。

电渗析纯化装置示意图如下：（在书本103页，图3-1）

4、溶胶老化的基本机理是什么？

答：胶体老化的基本机理是：P106

若有两个小颗粒放在一起，较小颗粒的饱和浓度为c1，较大颗粒的饱和浓

度为c2，当从公式（3-3）知，c1> c2，所以溶质自小颗粒附近自动扩散进入大颗

粒周围。对于大颗粒来讲，c2已是饱和浓度，扩散进来的溶质必然会在大颗粒上

沉淀。这种过程不断进行，小者越来越小，大者越来越大，直到小者完全溶解为

止，这就是胶体老化的基本机理。

4、电动现象直接与下列因素中哪个有关，并解释之。

(a)固体表面电位Ψ；(b)电动电位即ξ电位；(c)表面电荷密度σ。

答：电动现象直接与电动电动即ξ电位有关，由于胶体表面存在着双电层，静

止时，胶粒呈电中性，运动时，表面电荷部分分离而使胶粒带点，胶体粒子和溶