膠體與表面化學期末復習資料(老馬押題小組出品)

1、第一章 緒論1.相：體系中物理化學性質完全相同的均勻部分；2.界面：相與相之間的交界面；3.表面：一相為氣相的界面；4.比表面：單位體積或重量的物質所具有的總表面積；5.膠體化學：研究膠體體系的科學；6.表面化學：研究發(fā)生在物質表面或界面上的物理化學現象的一門學科；7.膠體：粒子大小1100nm，熱力學不穩(wěn)定，動力學穩(wěn)定，擴散速度慢，不發(fā)生滲析，能通過濾紙，在超顯微鏡下可見；8.膠體分類：按分散介質可分為“氣、液、固溶膠”。第二章 膠體的制備1.膠體制備的一般條件：分散相在介質中的溶解度必須極小，反應物濃度很稀，生成難溶物晶體顆粒很小，不具備長大條件；必須有穩(wěn)定劑存在；2.膠體制備方法： （一

2、）分散法機械分散法：適用于脆而易碎的物質，對于柔韌性物質必須先硬化再粉碎。 電分散法 ：將金屬做成兩個電極，浸在水中，盛水的盤子放在冷浴中。在水中加入少量氫氧化鈉做穩(wěn)定劑。制備時在兩電極上施加100V左右的直流電，調節(jié)電極間距離，使之發(fā)出電火花，這時表面金屬蒸發(fā)，是分散過程，接著金屬蒸汽立即被水冷卻而凝聚成凝膠。 超聲波分散法：將分散相和分散介質兩種不混溶的液體放在樣品管中，樣品管固定在變壓器油浴中。在兩電極上通入高頻電流，使電極中間的石英片發(fā)生機械震蕩，使樣品管中的兩個液相均勻地混合成乳狀液。 溶膠分散法：新生成的沉淀中加入電解質或改變體系溫度而形成溶膠體系。 （二）凝聚法：用物理方法或化學

3、反應使分子、離子狙擊成膠體粒子的方法。 （1）物理凝聚：將蒸汽狀態(tài)或溶解狀態(tài)的物質凝聚成膠體狀態(tài)的方法。 蒸汽驟冷法；更換溶劑法； （2）化學凝聚：通過各種化學反應使生成物呈過飽和狀態(tài)。使初生成的難溶物微粒結合成膠粒，在少量穩(wěn)定劑存在的條件下形成溶膠。3.溶膠的凈化方法 （一）粗粒子：過濾、沉降、離心； （二）電解質：滲析、電滲析、超過濾、滲透與反滲透4.單分散溶膠定義：溶膠粒子的尺寸、形狀、結構都相同的溶膠體系；5.單分散溶膠制備理論（LaMer）控制溶質的過飽和濃度，使之略高于成核濃度，爆發(fā)式成核。晶核形成后，使溶液濃度迅速降低，低于最低成核濃度但略高于飽和濃度，使已形成晶核以相同的速度長

4、大，形成單分散溶膠。第三章 溶膠的運動性質1.Brown運動：1827年，植物學家Brown在顯微鏡下觀察到懸浮在液面的花粉粒子不斷地做著無規(guī)則運動。2.擴散定義： 由于分子熱運動和Brown運動，在有濃度梯度存在時，可以觀察到膠體粒子從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)定向遷移的現象。3.Brown運動和擴散關系：Brown運動是擴散的微觀基礎，擴散是Brown運動的宏觀表現。4.丁達爾效應 定義：若令一束會聚光通過溶膠，從側面可看見一明亮光帶。 本質：光是一種電磁波，照射到溶膠時，分子表面電子分布發(fā)生位移從而產生受迫振動，這種偶極子像小天線一樣向四周發(fā)射和入射光頻率相同的光，這就是散射光，5.散射光光強影

5、響因素：與入射光波長的四次方成反比；與單位體積粒子數成正比；與每個粒子體積平方成正比；和分散相的折射率與分散介質的折射率的差值成正比。6.電學性質：主要指膠體體系的電動現象；7.電泳：在外加電場作用下，膠體粒子做定向遷移的現象。8.電滲析：在外加電場作用下，帶電的介質流經多孔膜或毛細管作定向移動。9.流動電勢：含有離子的液體在外力的作用下，流經多空塞或毛細管時會產生電勢差，這種因帶電介質流動產生的電勢稱為流動電勢。10.沉降電勢：在重力場或離心力場作用下，帶電的分散相粒子在分散介質中迅速沉降，使底層和頂層粒子濃度懸殊，從而產生電勢差，即為沉降電勢。11.質點表面電荷來源： 電離 吸附 晶格取代

6、：粘土礦物中的硅氧四面體中的硅離子被鋁離子取代，鋁氧八面體中的鋁離子被鎂離子、鈣離子、亞鐵離子取代從而使粘土顆粒帶負電。 非水物質帶電：由于質點和介質爭奪電子能力不同，而使介質帶負電。12.膠團結構 校核：組成膠粒核心的固態(tài)顆粒； 膠粒：校核和一部分反粒子形成膠粒； 膠團：膠粒與擴散層中所有的反粒子形成膠團； 溶膠：膠團分散于介質中形成溶膠。13.法楊司法則：能與晶體組成粒子形成不容物的離子優(yōu)先被吸附，但優(yōu)先吸附相同成分的離子。14.膠體流型： 塞流：流動慢，速度大約一致； 層流：分層流動，每層都不同； 紊流：不規(guī)則，亂流；15.牛頓流體：剪切應力和剪切速率成正比關系。16.塑性流體： 不過原

7、點，在t軸上有截距t0 ； 在低剪切速度為曲線（網格破壞小于網格形成速度）； 中高剪切速率范圍為直線段；17.假塑性流體： 曲線過原點，一觸即動（無網格結構或有脆弱且不連續(xù)的網狀結構）； 沒有直線段（剪切速率增大，體系中不規(guī)則狀態(tài)的粒子沿流動方向轉向或形變，流動阻力減小。18.膠體的穩(wěn)定性：指膠體的某種性質（分散相濃度、顆粒大小、體系粘度、密度）有一定穩(wěn)定性。19.熱力學穩(wěn)定性：膠體為多分散體系，有巨大的界面能，熱力學不穩(wěn)定；20.動力學穩(wěn)定性：指在重力場和離心力場中，膠粒從分散介質中離析的程度；21.聚集穩(wěn)定性：指體系的分散度是否隨時間變化；22.DLVO理論：溶膠在一定條件下是穩(wěn)定還是聚沉

8、，取決于粒子間的相互吸引力和靜電斥力，若斥力大于吸引力，則溶膠穩(wěn)定，反之不穩(wěn)定。23.DLVO理論基本觀點：膠粒帶電，使粒子間產生靜電斥力。同時，膠粒表面水化，具有彈性水膜，也起到斥力的作用，從而阻止膠粒的聚集。24.膠體勢能：膠團之間存在著斥力勢能和引力勢能，系統的總勢能是斥力勢能和引力勢能的和。 膠團距離較遠時，離子場未重疊，吸引力起主導作用，總勢能為負值； 距離縮短，離子場重疊，斥力起主導作用，總勢能由負變正，達到一定距離時，總位能達到最大值，即能峰，越過能峰，總勢能急劇下降； 距離很近，吸引力占優(yōu)，總勢能為負值 再靠近，斥力勢能又激增，意味兩粒子不可無限重合。25.聚沉值：使一定量溶膠

9、在一定時間內完全聚沉所需的電解質最小濃度，離子價數越低，其聚沉值越大。26.聚沉能力：是聚沉值的倒數，聚沉值越大的電解質，聚沉能力越小。27.敏化作用：當加入大分子物質的量少時，憎液溶膠膠粒粘附于大分子上，大分子起一定的橋梁作用，把膠粒聯系在一起，使之更容易聚沉。28.金值：當憎液溶膠中加入足量大分子溶液后，大分子吸附在膠粒周圍，起保護溶膠作用，用金值作為大分子保護溶膠能力的量度，金值小，保護能力強。第四章 界面現象與吸附1. 凈吸力：相界面上的分子收到一個垂直于液體表面，指向液體內部的“合吸力”，常稱為凈吸力；2. 表面張力：增加單位面積所消耗的功；3. 表面自由能：相界面上的分子受力不平衡

10、，合力指向液體內部，使相界面上的分子有向溶液內部運移的趨勢和能量，這個趨勢和能量就是表面自由能。4. 分子間引力引起凈吸力，凈吸力引起表面張力；表面張力與液面相切或平行，而和凈吸力相互垂直；5. 測定液面表面張力的方法： 毛細管上升法； 環(huán)膜法； 氣泡最大壓力法； 旋滴法；6. 飽和蒸汽壓：一定溫度下與液體處于相平衡的蒸汽所具有的壓力；7. 潤濕現象：表面上的一種流體被另一種流體所取代的過程，即固體表面上的氣體被液體取代的現象；8. 粘附功：在沾濕過程中，等溫等壓條件下，單位面積液面與固體表面粘附時對外所做的 最大功；9. 潤濕角：液體滴在固體表面上，在平衡液滴的氣、液、固三相交界點處做氣-液

11、界面的切線，此切線與固-液交界線之間的夾角。10. 鋪展系數：恒溫恒壓下，鋪展單位面積時，體系表面自由能的降低或對外做的功；11. 浸潤熱：恒溫恒壓下，浸潤單位面積固體體系表面自由焓的變化；第五章 表面活性劑1. 表面活性劑：一種在很低濃度就能夠大幅度降低溶劑的表面張力或者液-液界面張力，改變體系的界面狀態(tài)，從而產生潤濕、反潤濕、乳化、破乳、分散、聚集、氣泡、消泡以及增溶等一系列作用的化學物質。2. 表面活性劑分類：（一） 按離子類型分類：（1） 離子型 陽離子型a 羧酸鹽b 磺酸鹽c 硫酸酯鹽d 磷酸酯鹽 陰離子型a 伯胺鹽b 仲胺鹽c 叔胺鹽d 仲胺鹽兩性型a 氨基酸型b 甜菜堿型（2）

12、非離子型a 聚氧乙烯型b 多元醇型（二） 按溶解性分類：水溶性表面活性劑、油溶性表面活性劑；（三） 按分子量分類：高分子、中分子、低分子；（四） 按用途分類：潤濕劑、乳化劑、增溶劑、分散劑、絮凝劑、起泡劑、消泡劑3. Krafft點：離子型表面活性劑在低溫時溶解度較低，隨著溫度升高，溶解度緩慢升高，達到某一溫度后其溶解度迅速增加，這個溫度稱為Krafft點。（Krafft點越低越親水）4. 濁點：非離子型表面活性劑的溶解度隨著溫度升高而降低，當溶液出現渾濁時的溫度稱為非離子表面活性劑的濁點。（濁點越高越親水）5. HLB值：親油親水平衡值，表征表面活性劑分子親油親水特性的參數。6. HLB值的

13、計算：現用的HLB值均以石蠟的HLB值=0，油酸的HLB值=1，油酸鉀HLB值=20，十二烷基硫酸鈉HLB值=40，非離子表面活性劑HLB值處于120之間，離子型表面活性劑HLB值在2040之間。7. 膠束的定義：表面活性劑是兩親分子，溶解在水中達到一定濃度時，其非極性部分會自相結合，形成聚集體，使憎水基向內，親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。8. 臨界膠束濃度（CMC）：膠束開始明顯形成時溶液中表面活性劑濃度。9. CMC測定方法：表面張力法、電導法、折光指數法、染料增溶變色法；10. 影響CMC的因素 同系物中，若親水基相同，親油鏈越長，CMC越??； 親油基中烷基相同時，非離子表面活性

14、劑的CMC比離子型表面活性劑小得多； 親油基中烷基相同時，無論是離子型還是非離子型，親水基的親水基越強，則CMC較大，但影響較??； 分子中原子種類和個數皆相同的活性劑，親水基變化程度越高，CMC越大； 含氟表面活性劑的CMC比同類型、同碳數的活性劑CMC小得多； 無機鹽對表面活性劑CMC影響顯著； 長鏈極性有機物對CMC也有影響，鏈越長，對CMC影響越大。 混合表面活性劑對CMC的影響：離子型表面活性劑的混合物對CMC的影響： 兩個鏈長不同的表面活性劑的同系混合物，鏈越長，降低CMC的能力越強；12. 吸附：某一組份在相界面上濃集、聚集、富集的現象；13. 增溶作用：表面活性劑使難溶或微溶于水

15、的有機物的溶解度顯著增加的作用。第六章 乳狀液1. 乳狀液定義：乳狀液是指兩種不相混溶的液體，其中一種液體以極小的液滴的形式均勻分散到另一種液體當中構成的分散體系。2. 類型：O/W W/O 多重乳狀液（W/O/W或O/W/O）3. 乳狀液的制備（一） 混合方式 機械攪拌 膠體磨 超聲波乳化器 均化器（二） 乳化劑的加入 轉相乳化法 瞬間成皂法 自然乳化法4. 影響分散度的因素：分散方法、分散時間、乳化劑濃度；5. 乳狀液類型的鑒別：稀釋法、染色法、導電法、觀測法、濾紙潤濕法；6. 乳狀液類型影響因素：分散相體積、幾何因素、液滴聚結速度、乳化劑的溶解度；7. 乳狀液穩(wěn)定性影響因素：乳狀液是熱力

16、學不穩(wěn)定體系、油水間界面膜的形成、界面電荷、乳狀液的粘度、粉末乳化劑的穩(wěn)定作用；8. 破乳方法：化學法、頂替法、電破乳法、加熱法、機械法；9. 微乳液：由水、油、表面活性劑、助表面活性劑等四個組份以適當的比例自發(fā)形成的透明或半透明的穩(wěn)定體系，稱之為微乳狀液（0.010.20m之間）第七章 吸附作用和吸附劑1. 吸附作用：因為物體表面上的原子或分子力場的不飽和，有吸引其他分子的能力。2. 吸附質：被吸附的物質（氣體或液體）3. 吸附劑：吸附別的物質的物質，吸附劑為固體且常為多孔性固體；4. 物理吸附和化學吸附物理吸附化學吸附吸附力范德華力化學鍵力吸熱學近似于液化熱，約幾千卡/克分子近似于反應熱，

17、大約10卡/克分子選擇性無有吸附層單層或多分子層單分子層吸附速度快，不需要活化能慢，需要活化能可逆性可逆不可逆發(fā)生吸附的溫度低于吸附臨界溫度遠高于吸附質費點聯系：區(qū)別不是絕對的，有時兩者相伴發(fā)生； 在同一吸附系統，低溫下是物理吸附，高溫下是化學吸附，物理吸附可為化學吸附提供能量、創(chuàng)造條件； 無論是物理吸附還是化學吸附，隨著溫度升高，吸附量減小（放熱過程）；5吸附曲線：固體吸附氣體時，吸附量和溫度、壓力的關系曲線；6.吸附等溫線：一定溫度下，改變氣體的壓力，測定平衡吸附量，做吸附量壓力曲線 ，此曲線稱為吸附等溫線。 7.吸附等壓線：一定壓力下，改變氣體的溫度，測定平衡吸附量，做吸附量溫度曲線。8

18、.Langmuir吸附等溫式：基本假設： 只有碰撞在空白表面的分子才能被吸附（彈性碰撞），若分子碰撞在已被吸附的分子上，則產生彈性碰撞； 任何吸附分子從固體表面躍回氣相的可能性不受周圍氣體分子影響（分子間無作用力） 無論分子吸附在哪一個位置，所釋放出的熱量都是相同的（固體表面均勻）第八章 凝膠1. 凝膠：具有固體特征的膠體體系。被分散物質形成連續(xù)的網狀骨架，骨架空隙中充有液體或氣體，分散相含量低，一般在1%3%之間。2. 膠凝過程：指一定濃度的溶膠或高分子溶液在放置過程中自動形成凝膠的現象；3. 分類：按質點的性質和連結特點： 彈性凝膠：是由柔性大分子（聚合物）形成凝膠，具有可逆性，形成的凝膠體系具有彈性； 非彈性凝膠：由剛性質點，溶膠形成的非彈性凝膠，剛性，不可逆（二氧化硫、二氧化鈦、五氧化二釩、三氧化二鐵）4. 制備方法：改變溫度、加入非溶劑、加入鹽類、化學反