膠體與界面化學(xué)導(dǎo)論

膠體與界面化學(xué)

導(dǎo)論（一）

—環(huán)境科學(xué)專業(yè)第一章緒論一、膠體化學(xué)的發(fā)展簡史◆滲析實驗與“膠體”名詞的由來（1861英國科學(xué)家）◆物質(zhì)溶解在不同溶劑中所形成的溶液狀態(tài)的研究（約2061年俄國科學(xué)家）上述實驗結(jié)果的推斷：◆膠體是一定分散范圍內(nèi)物質(zhì)存在的一種狀態(tài)，而不是物質(zhì)固有的特性?！裟z體是高度分散的體系，具有很大的表面積◆有擴散慢和不能透過半透膜，推斷膠體溶液中的質(zhì)點不是以小分子而是以大粒子形式分散在介質(zhì)中◆膠體粒子在重力場重不沉降或沉降速度極慢，推斷分散質(zhì)點不會太大，約1nm-1μm膠體化學(xué)的發(fā)展簡史

--------膠體化學(xué)是一門古老而又年輕的學(xué)科祖先制造陶器、漢朝利用纖維造紙、后漢發(fā)明墨水、豆腐制作等等古埃及利用木材浸水膨脹來破裂山巖1777年瑞典化學(xué)家做木炭吸附氣體的實驗1809年俄國化學(xué)家發(fā)現(xiàn)土粒的電泳現(xiàn)象1829年英國植物學(xué)家BROWN觀察花粉的布朗運動★1861年膠體化學(xué)作為一門學(xué)科，創(chuàng)始人英國科學(xué)家ThomasGraham★1907年第一本膠體化學(xué)專門刊物《膠體化學(xué)和工業(yè)雜志》創(chuàng)刊；（膠體化學(xué)真正作為一門獨立學(xué)科）★國內(nèi)目前尚無一本正式出版的膠體與界面化學(xué)雜志什么是膠體？實驗：將一把泥土放入水中一杯泥土泥沙+渾濁的小土粒（底部）

土中的鹽類形成真溶液既不下沉、也不溶解的極為微小的土壤顆粒稱為膠體顆粒；含膠體顆粒的體系稱為膠體體系可見：膠體是一個具有巨大相界面的分散體系國際純粹化學(xué)與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會

（IUPAC）分散體系是指一種或幾種物質(zhì)以一定的分散度分散在另一種物質(zhì)中形成的體系以顆粒分散狀態(tài)存在的不連續(xù)相稱為分散相；而連續(xù)相稱為分散介質(zhì)顆粒某一線度大于1000nm，粗分散體系顆粒某一線度小于1nm，真溶液體系顆粒某一線度為1—1000nm膠體體系二、膠體化學(xué)研究的三個領(lǐng)域分子膠體（親液溶膠）締合膠體（表面活性劑膠束溶液）粗分散體系和溶膠（憎液溶膠）膠體分散體系分類液溶膠：分散介質(zhì)為液體滅火泡沫（G→L）；

牛奶（L→L）；墨水（S→L）固溶膠：分散介質(zhì)為固體泡沫塑料（G→S）；珍珠（L→S）；

有色玻璃（S→S）氣溶劑：分散介質(zhì)為氣體霧（L→G）；煙塵（S→G）◆◆三、膠體化學(xué)與界面化學(xué)的相關(guān)性◆膠體的基本特性：特有的分散程度、多相性、聚結(jié)不穩(wěn)定性◆研究物質(zhì)的界面特性——界面化學(xué)表面張力、表面能、表面現(xiàn)象、表面吸附、單分子膜、表面潤濕等◆研究一群質(zhì)點所構(gòu)成的分散體系的性質(zhì)

————膠體化學(xué)動力性質(zhì)、電性質(zhì)、光學(xué)性、流變性質(zhì)、膠體的聚結(jié)與穩(wěn)定性等四、膠體與界面化學(xué)研究涉及領(lǐng)域★農(nóng)業(yè)★生物學(xué)與醫(yī)學(xué)★日用品的生產(chǎn)與使用★輕工業(yè)★環(huán)境科學(xué)★分析化學(xué)★材料★海洋科學(xué)★天文與氣象學(xué)★油田開發(fā)一些涉及膠體和表面化學(xué)的實例分析化學(xué)中的吸附指示劑、色譜等物理化學(xué)中的成核作用、過飽和、液晶等生物化學(xué)和分子生物學(xué)中的電泳、膜現(xiàn)象蛋白質(zhì)和核酸等化學(xué)制造中的催化劑、洗滌劑、潤滑劑、粘合劑、農(nóng)藥環(huán)境科學(xué)中的氣溶膠、泡沫、污水處理、材料科學(xué)中陶瓷制品、水泥、涂料等日用品中的牛奶、豆?jié){等石油工業(yè)中的油品回收、乳化風(fēng)環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用范例氣溶膠、煙霧的形成與大氣污染水凈化與污水處理毒氣與毒劑的吸附黏土礦物的表面改性與應(yīng)用人工降雨天然水體中的膠體懸浮物與環(huán)境污染物之間的界面化學(xué)行為液膜分離技術(shù)與廢水處理文獻導(dǎo)讀：ZATA電位法研究除草劑在土壤膠體中的吸附表面活性劑對土壤粘粒絮凝-分散的影響兩類混凝劑處理公廁水沖物的初步研究污染土壤的修復(fù)技術(shù)研究進展大氣氣溶膠干沉降對海域微量元素輸入的研究現(xiàn)狀氣浮過程中的界面相互作用五、膠體化學(xué)的應(yīng)用與發(fā)展前景膠體化學(xué)是一門與實際應(yīng)用密切結(jié)合的學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)儀器的發(fā)展為膠體化學(xué)的研究提供全新的手段近代化學(xué)和物理的成就促進了膠體化學(xué)基礎(chǔ)理論問題的探討生物物理、生物化學(xué)、環(huán)境學(xué)、地礦學(xué)、天文學(xué)等領(lǐng)域的研究成就吸取了膠體化學(xué)的理論和方法，同時給膠體化學(xué)帶來了廣闊的研究空間1.利用近代物理或化學(xué)理論解決膠體與表面化學(xué)中

的基本理論等問題;量子化學(xué)研究吸附與催化;分

形理論研究膠粒形貌等2.現(xiàn)代精密儀器和方法的應(yīng)用:力學(xué)顯微鏡研究膠粒間的力及表面上分子原子的形態(tài);能譜儀研究分子間的相互作用.3.膠體與界面化學(xué)的方法用于醫(yī)學(xué)、生理、環(huán)境、土壤、大氣、海洋湖泊等學(xué)科（1）新產(chǎn)品開發(fā)：組裝分子器件、超細材料（2）老產(chǎn)品的升級換代：洗滌劑、化妝品、顏料、復(fù)印碳粉等（3）舊工藝更新：單分散固態(tài)膠粒的制造與收集、采油工藝等現(xiàn)代膠體科學(xué)的研究內(nèi)容——研究對象與研究內(nèi)容分散體系分散體系的形成與穩(wěn)定光學(xué)性能、流變性能智能流體、電磁流變體界面現(xiàn)象潤濕、吸附、界面電現(xiàn)象、界面雙電層結(jié)構(gòu)有序組合體納米材料生物膜、仿生膜、溶液中的有序分子組合體中國膠體與界面化學(xué)的發(fā)展1954年傅鷹院士（北京大學(xué)）中國膠體化學(xué)的奠基人之一1955年戴安邦院士（南京大學(xué)）中國有了第一批膠體化學(xué)畢業(yè)生20世紀(jì)90年代以前，只有北京大學(xué)、南京大學(xué)、山東大學(xué)、華東師范大學(xué)有膠體一界面化學(xué)的研究機構(gòu)1983年在北京大學(xué)召開全國第一屆膠體與界面化學(xué)會議，2002年在山東大學(xué)召開第九屆全國會議。思考：與界面現(xiàn)象相關(guān)的幾個問題為什么自然界中液滴、氣泡總是圓形的？為什么氣泡比液滴更容易破裂？毛細現(xiàn)象為什么會產(chǎn)生？天空為什么會下雨？人工降雨依據(jù)什么原理？向高空拋撒粉劑為什么能人工降雨？為什么會產(chǎn)生液體過熱現(xiàn)象？加入沸石為什么能消除過熱現(xiàn)象？水在玻璃上能鋪展，水銀在玻璃上卻形成液滴？為什么？活性碳為什么可以做防毒面具？冰箱除臭劑？

為什么在參觀面粉廠時,不能穿帶鐵釘鞋?土壤為什么能將水份保存起來?如何抑制沙漠地帶水的蒸發(fā)?木制家具和油畫為什么會自動裂損?鴨子為什么會浮在水中?夏天牛奶為什么容易變質(zhì)?洗衣粉為什么有去污作用?明礬為什么能凈水肥皂為什么能去污？什么是表面活性劑？選擇性的加入一些表面活性劑，為什么起到凈化水質(zhì)的作用？為什么利用礦物浮選可得到高品位的礦?江河出口處為什么形成三角洲?雷雨是如何產(chǎn)生的怎樣除煙去塵?教學(xué)安排NO1：緒論：膠體與界面化學(xué)的發(fā)展歷史與前景；膠體化學(xué)知識在日常生活以及在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用范例介紹與問題討論NO2：第一章：界面現(xiàn)象和吸附：（1）表面張力與表面自由能；（2）附加壓力與彎曲界面的一些現(xiàn)象（3）潤濕、鋪展與應(yīng)用（4）不容性單分子膜簡介NO3：（5）固體表面的吸附作用（6）吸附類型與吸附等溫線；（7）常見吸附劑的各種結(jié)構(gòu)、性能和改性；（8）影響吸附的各種因素（9）研究吸附的各種實驗方法NO4：課堂專題討論：吸附作用原理在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用NO5：第二章：表面活性劑（1）吉布斯吸附定理（2）表面活性劑在界面上的吸附（3）表面活性劑的作用及應(yīng)用（4）表面活性劑在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用NO6：課堂專題討論：表面活性劑在不用領(lǐng)域的應(yīng)用NO7：第三章：膠體的性質(zhì)與制備（1）膠體分散體系的類型（2）膠體的動力性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)、流變性質(zhì)（4）相關(guān)實驗研究方法介紹（5）膠體制備的基本方法NO8：第四章：界面電化學(xué)（1）溶膠的電學(xué)性質(zhì)與膠團結(jié)構(gòu)（2）界面雙電層與電動電位（3）界面電化學(xué)的研究方法介紹（4）電動現(xiàn)象及其應(yīng)用NO9：第五章：溶膠的穩(wěn)定性（1）溶膠的穩(wěn)定性與DLVO理論（2）溶膠的聚沉（3）影響溶膠聚沉的各種因素與規(guī)則NO10：高分子溶液介紹；聚電解質(zhì)的應(yīng)用舉例—絮凝劑（2）乳狀液介紹；乳狀液的應(yīng)用與前景了解高分子溶液和乳狀液及其應(yīng)用NO11：課程考試教學(xué)方式：教學(xué)方式：課堂講授+討論課程學(xué)習(xí)的目的和學(xué)習(xí)方式●“學(xué)生取得化學(xué)學(xué)位之后，很可能不知道什么是膠體化學(xué)”——美國著名膠體化學(xué)家●“我們沒有專門學(xué)過膠體化學(xué)，然而現(xiàn)在卻整天同它打交道”——許多工程技術(shù)人員的感受●實施網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的教學(xué)方式

●

學(xué)生參與學(xué)習(xí)過程的問題討論，主動獲取知識

●采用文獻導(dǎo)讀的方式，學(xué)生從網(wǎng)絡(luò)獲取更多的信息，并提高獲取知識的能力課程參考書膠體化學(xué)基礎(chǔ)周祖康、顧惕人編著北京大學(xué)出版社膠體與界面化學(xué)陳宗淇等編著高等教育出版社應(yīng)用膠體化學(xué)候萬國等編著科學(xué)出版社界面與膠體的物理化學(xué)李葵英等編著哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社應(yīng)用膠體化學(xué)鄭樹亮等編著華東理工大學(xué)出版社膠體與界面化學(xué)實驗北京大學(xué)出版社應(yīng)用表面化學(xué)與技術(shù)哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社

編外話：知識這東西——學(xué)習(xí)的目的？問題：為什么