名词解释
表面张力表面能接触角高能表面低能表面润湿作用铺展吸附热
表面活性剂浊点kraft点HLB值胶束微乳液增溶作用
乳状液悬浊液动点现象电动现象电泳电渗Stern电位ζ电位
微孔乳液泡沫粘度塑性体系假性体系胀性体系降磨阻效应
粘弹性切稀作用切稠作用Donnan平衡数均分子量
质均分子量（重均分子量）粘均分子量Z均分子量单元链节
填空题
1、Langmuir基本假设：①固体表面均匀②吸附是单分子吸附③相邻吸附分子间无相互作用
④吸附与解吸速率相等
2、4种亚稳态分别是①过冷液体②过热液体③过饱和蒸汽④过饱和液体
3、玻璃管两面大小不等的肥皂泡，打开阀门，较小的肥皂泡将会：变小
4、液体润湿毛细管，接触角﹤90°，该液体的蒸汽在毛细管内比在平面上易于凝结。
5、玻璃毛细管插入水中，管内水面高于水平面，管内水面凹面，在细毛细管中高度等于粗毛细管中高度。
6、20℃，一标准大气压下，r1=5mm水分散成r2=mm小水珠，数目为1.25×1011个，求ΔG。
0.114J
7、同温，不同水面，凹凸平液面上蒸汽压最高的是凸液面，最小的是凹液面
8、一根毛细管半径为r，插入表面张力γ，密度ρ，从毛细管上吹气，从下端逸出，管口下端深度为h,大气压为p，则吹入压力等于有气泡逸出。
9、饱和溶液中含有大小不等的晶体，恒温下放置长时间，则小晶体消失，大晶体长大。
10、同种液体，在一定温度下，形成液滴，气泡和平面液体，对应的饱和蒸汽压分别为P 滴P泡P平，则它们的大小顺序为P滴＞P平＞P泡。
11、处于空气中的球形肥皂泡，半径为r，肥皂水表面张力γ，则附加压力为：ΔΡ=4γ／R
12、同样毛细管，温度为t1时上升高度为h1，t2时上升高度为h2,已知t2＞t1，则h2＜h1
13、水中加入洗衣粉，表面张力＜水的表面张力，该溶质表面的浓度溶液的本体浓度，称为正吸附；若水在毛细管中上升h1，加入洗衣粉后，上升h2，则h2＜h1。
14、恒温恒压下，固体表面吸附气体的过程是放热过程，化学吸附吸附热的绝对值大于物理吸附吸附热的绝对值。化学吸附力是化学键力，物理吸附力是范德华力。
15、将一根玻璃毛细管垂直插入某液体中，若溶液对毛细管不润湿，则管内液面呈凸型，产生的附加压力方向指向液体，管内液面低于管外平液面。
16、在溶剂中加入某溶质B，能使溶液表面张力增大，则该溶质表面浓度低于体系浓度，发生负吸附，该溶质称为惰性物质。
17、液体的液滴愈小，饱和蒸汽压愈大，液体中的气泡愈小，气泡内的液体饱和蒸汽压愈小。
18、某气体在吸附时符合Langmuir吸附，若已知该气体的吸附速率常数为ka=5×10-2pa/s,脱附速率常数kd=104pa/s, 则吸附系数5×10-6pa。
19.、亚稳态能长时间存在原因在于：新相难形成，防止其发生的方法：加入新种子。
20.、物理吸附和化学吸附的本质区别：吸附剂与吸附质之间的作用力不同。
选择题
1. 下列各式中，不属于纯液体表面张力的定义式是( A )
A. B. C.
2. 今有4种物质：①金属铜②NaCl ③H2O(l) ④C6H6(l)，则这四种物质的表面张力由小到大的排列顺序是(A )
A. ④< ③< ②< ①
B.①< ②< ③< ④
C. ③< ④< ①< ②
3. 高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面的吉布斯函数( B? )
A.降低
B.增加
C.不改变
4. 在一支干净的、水平放置的、内径均匀的玻璃毛细管中部注入一滴纯水，形成一自由移动的液柱。然后用微量注射器向液柱右侧注入少量NaCl水溶液，假若接触角q不变，则液柱将( B)
A.不移动
B.向右移动
C.向左移动
5. 今有一球形肥皂泡，半径为r,肥皂水溶液的表面张力为σ，则肥皂泡内附加压力为(4σ／γ )
6. 人工降雨是将AgI微细晶粒喷洒在积雨云层中，目的是为降雨提供( C )
A.冷量
B.湿度
C.晶核
7. 若某液体在一固体表面能润湿，则下列几种描述中正确的是( C )
A.θ>90°
B.θ=180°
C.θ<90°
8. 同种液体相同温度下，弯曲液面(毛细管)的蒸气压与平面液体的蒸气压的关系是( C )
A. p(平)>p(凹)
B. p(凸)>p(凹)>p(平)
C. p(凸) >p(平)>p(凹)
9. 在潮湿的空气中，放有3只粗细不等的毛细管，其半径大小顺序为r1>r2>r3，则毛细管内水蒸气易于凝结的顺序为( C )
A.1，2，3
B.2，3，1
C.3，2，1
10. 表面活性剂溶液浓度达到临界胶束浓度以后，再增加浓度，溶液表面吸附量将( A )
A.维持不变
B.略有增加
C.略有减少
D.明显增加
11. 以下哪种情况，玻璃管中水的毛细升高值会增加( B )
A.升温
B.降温
C.加入表面活性剂
D.将毛细管倾斜
12. 若液体对毛细管壁的润湿角大于90°，则当毛细管插入该液体时，毛细管中将发生( C )
A.液面上升
B.蒸气压小于平面时的饱和蒸气压
C.液面突起
D.液体能润湿毛细管壁
13. 通常在定温定压下气-固吸附过程应满足( B )
A.△G> 0，△S> 0，△H> 0
B.△G< 0，△S< 0，△H< 0
C.△G> 0，△S< 0，△H< 0
D.△G< 0，△S> 0，△H> 0
14. Freundlich吸附等温式适用于( B )
A.低压
B.中压
C.高压
D.任何压力
15. Langmuir吸附等温式所基于的一个假设是(C )
A.理想的气体行为
B.平整的固体表面
C.吸附热为一常数，不随吸附过程变化
D.吸附和解吸的活化能均为零
16. 对临界胶束浓度（CMC）说法不正确的是( D )
A. CMC是形成胶束的最低浓度
B. 在CMC前后的溶液的表面张力都显著变化
C. 在CMC前后溶液的电导值变化显著
D. 达到CMC以后溶液的表面张力不在有明显变化
17. 在用最大压力气泡法测定液体表面张力的实验中，下述哪一条操作规定是错误的？( D )
A.毛细管壁必须清洗干净
B.毛细管口必须平整
C.毛细管必须垂直放置
D.毛细管插入液体内部一定深度
18. 已知293K 时水- 辛醇的界面张力为0.009 N/m ，水-汞的界面张力为0.375N/m ，汞-辛醇
的界面张力为0.348 N/m 。由以上数据可以断定 ( B )
A.水可以在汞-辛醇的界面上铺展
B.辛醇可以在汞-水的界面上铺展
C.水不能在汞的表面上铺展
D.辛醇水可以在汞的表面上铺展
19. 正丁醇溶于水，在溶液表面 ( A )
A.正吸附
B.负吸附
C.不吸附
D.使水的表面张力增大
20. 下列说法中不正确的是 ( C )
A.任何液面都存在表面张力
B.平面液体没有附加压力
C.弯曲液面的表面张力方向指向曲率中心
D.弯曲液面的附加压力指向曲率中心
21. 微小晶体与同一种的大块晶体相比较，下列说法中哪一个不正确？( C )
A.微小晶体的饱和蒸气压大
B.微小晶体的表面张力未变
C.微小晶体的溶解度小
D.微小晶体的熔点较低
22. 下面对于物理吸附的描述，哪一条不正确？ ( D)
A.吸附力基于范德华力，吸附一般没有选择性
B.吸附层可以是单分子层或多分子层
C.吸附速度快,吸附热较小
D.吸附较稳定,不易解吸
23. 将装有润湿性液体的毛细管水平放置，在其右端加热，则管内的液体将 ( B )
A.向右移动
B.向左移动
C.不动
D.向右来回移动
24. 用BET 流动法测定多孔固体的比表面时，要求气体与固体之间最好 ( A )
A.只有物理吸附
B.只有化学吸附
C.兼有两类吸附
D.只有高压下的吸附
25. 兰格缪尔吸附等温式中b 的大小表示 ( B )
A 吸附速度的快慢
B 平衡吸附量的大小
C 吸附活化能的大小
D 吸附剂表面能的大小
26. 一定体积的水，处于两种状态：（1）形成一个大液，（2）分散成许多小液滴，则对两种
状态，下列性质相同的有 ( B)
A 表面能
B 表面张力
C 饱和蒸汽压
27. 亲水性固体表面，界面张力之间的关系是 ( B )
A B C D 不能确定
28. 下面关于σ的物理意义中不正确的是 ( C)
A.σ是沿着与表面相切的方向，垂直作用于表面上单位长度线段上的紧缩力。
B.σ是恒温，恒压下可以可逆的增加单元表面积所需的非体积功。
s g s γγ-->水s g s γγ--<水s g s γγ--=水
C.σ是在一定的温度，压力下，单位表面积中的分子所具有Gibbs函数值。
D.σ是恒温，恒压下增加单位表面所引起的系统Gibbs函数值。
29. 溶液的表面吸附量G 只能(D )
A. 为定值
B. 为负值
C. 为零
D. 不能确定
30. 在吸附过程中，以下热力学量的变化正确的是(A )
A. △G﹤0, △H﹤0, △S﹤0
B. △G﹥0, △H﹥0, △S﹥0
C. △G ﹤0, △H﹥0, △S﹥0
D. △G﹥0, △H﹤0, △S﹤0
31. 对兰格缪尔（Langmuir）吸附等温式，下列说法正确的是( B ?)
A. 只适用于单分子层吸附
B. p是吸附达到饱和时气相的压力
C. b是吸附系数，它的大小表示了吸附速度的快慢
D. 对于一定的吸附系统，当温度升高时，b值上升
32. 某溶液中溶质B的浓度为cB （表面）﹥cB（体相），证明(B )
A. d σ /dc﹥0, ΓB ﹥0
B. d σ /dc﹤0, ΓB ﹥0
C. d σ /dc﹤0, ΓB ﹤0
D. d σ /dc﹥0, ΓB ﹤0
33. 溶液的表面层对溶质发生吸附，当表面浓度小于本体浓度，则( C)
A.称为正吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低。
B.称为无吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ不变。
C.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ升高。
D.称为负吸附，与纯溶剂相比，溶液的表面张力σ降低
34.气体在固体上的吸附服从兰格缪尔等方程时，饱和吸附量随温度上升而( A )
A.减小
B.增大
C.不变
D.不一定
35. 等温等压下，将一定质量的水由一个大球分散为许多小水滴时，以下的物理量中保持不变的有( B )
A.表面吉布斯函数
B.表面张力
C.液面上的附加压力
D.饱和蒸气压
36. 水在玻璃毛细管中上升的高度反比于(B )
A.空气的压力
B.毛细管半径
C.液体的表面张力
D.液体的粘度
37. 微小晶体与普通晶体相比，以下说法中不正确的是( D )
A.微小晶体的蒸气压力大
B.微小晶体的熔点较低
C.微小晶体的溶解度大
D.微小晶体的溶解度小
38. 对于一理想的水液面，下列诸量中为零的是(C )
A.表面张力
B.表面能
C.附加压力
D.表面分子间作用力
39. 下面关于表面活性剂的讨论，不正确的是(D )
A.表面活性剂是能显著的降低水的表面张力的物质
B.表面活性剂都是由亲水的极性基与憎水的非极性基组成
C.表面活性剂的浓度超过某一特定值后，将在溶液内部形成胶团
D.在水中加入表面活性剂时，吸附量ΓB﹤0
40. 对弯液面所产生的附加压力( B )
A.一定等于零
B.一定不等于零
C.一定大于零
D.一定小于零
41. 憎液固体，其表面不能为液体所润湿，其相应的接触θ是( B)
A.θ=0°
B.θ﹥90°
C.θ﹤90°
D.θ为任意角
42. 若在固体表面上发生某气体的单分子层吸附，则随着气体压力的不断增大，吸附量(A? )
A.成正比例
B.成倍增加
C.恒定不变
D.逐渐趋向饱和
43. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有不同饱和蒸气压，以p平，p凹，p凸，分别表示平面，凹面和凸面液体上的饱和蒸气压，则三者的关系是(B )
A. p平> p凹> p凸
B. p凸 > p平> p凹
C. p凹> p平> p凸
D. p凸 > p凹> p凹
44. Langmuir吸附理论最重要的基本假设为( D )
A.气体处于低压下
B.固体表面得不均匀性
C.吸附是多分子层的
D.吸附是单分子层的
45. 两亲分子作为表面活化剂是因为(A )
A.在界面上定向排列降低了表面能
B.能形成胶束
C.在界面上产生负吸附
D.使溶液的表面张力增大
46. 对于物理吸附的描述中，那一条是不正确的(C )
A.吸附力来源于范德华力，其吸附一般不具有选择性
B.吸附层可以是单分子层或者双分子层
C.吸附速率较小
D.吸附热较小
问答题
1. 液体表面层中的分子受到的不对称力与液体的表面张力有何联系与区别？
答：液体表面层的分子与内部分子均受到分子之间力的作用，但受力的情况有所不同。在液体内部，分子的周围环境是对称的，分子间作用力彼此相互抵消。而表面层分子，由于物质在两相中的密度不同或两相的组成不同，使表面层分子受到一个指向液体内部的净作用力。这就是液体表面分子受到的不对称力。这个力力图将液体表面层分子拉向液体内部，使表面紧缩，这种收缩倾向在液面上处处在，因此将这种与表面相切并垂直作用于单位长度线段上的表面紧缩力称为表面张力，可见，表面层分子所受到的不对称力是分子间作用力，是短程的，微观的力，是表面层亿万分子受到不对称的分子间力作用后的宏观表现，其方向与液面相切。
2. 有人说，在弯液面上取一小截面ABC，周界以外的表面对周界有表面张力的作用两者大小相等，方向相反，互相抵消了，怎么还会有附加压力呢?
答：表面张力是作用于液体表面上的，处于静止状态的液面上任何一点都必须满足力平衡的条件，所以周界两侧的表面张力大小相等，方向相反，使液面处于力平衡状态，这是对液面上各点而言的，而附加压力是分析液面内外单位载面上所承受的压力问题，由于液面是弯曲的，周界以外的表面对小截面的表面张力的合力不等于零，对凸液面合力的方向，指向液体内部，对凹液面则指向气相，使液面两边的压力不相等，这就是附加压力的来源。
3. 两块平板玻璃在干燥时，得放在一起很容易分开。若在其间放些水，再叠放在一起，使之分开却很费劲，这是什么原因？
答：因为水能润湿玻璃，所以在两块玻璃之间水层的四周皆呈凹液面。凹液面处产生一指向空气的附加压力△p ，附加压力的作用是使两块玻璃的内外两侧受压不等，与水接触的内侧
压力较小，与空气接触的外侧所受压力较大故水层周围凹液面处的附加压力使两块玻璃更难分开。
4. 进行蒸馏实验时，通常在蒸馏瓶中加入少量碎瓷片或沸石类的物质以防止爆沸，试分析其原因。
答：暴沸现象是由于新相种子（小气泡）难以生成而产生的。由开尔文公式可知，对小气泡，r﹤0 越小，气泡内的饱和蒸气压液越小，而附加压力却越大。在液面下的下气泡需承受的外压力等于大气压力，液体静压力及附加压力三者之和。在正常沸腾温度下，气泡内的饱和蒸气压远远小于p外，因此小气泡无法产生。只有再升高温度，使p增大，当达到pr ≥ p0+mgh+△p时，液体便开始沸腾，而一旦气泡形成，它便迅速长大，随之pr 相应增加，△p相应降低，气泡反抗的外压迅速减小，因而液体沸腾激烈，形成暴沸现象。为了防止暴沸发生，可以先在液体中加入一些素烧瓷片或沸石因为这些多孔隙物质能提供新相种子（小气泡），使液体过热程度大大降低。
计算题
1. 某晶体相对分子质量是80，在300K其密度为0.9kg.dm-3；若晶体与溶液间界面张力为0.2 Nm-1。微小晶体直径为0.1×10-6m，则该小晶体溶解度是大块晶体溶解度的多少倍? 解：RTln(cr/c0) = 2Mr/(ρr) ，
ln(cr/c0) = 0.285 ，
cr/c0 = 1.33
2. 已知水的表面张力0.072N/m，试计算在283K，1p? 下可逆地使一定量的水的表面积增加10-4m2（设体积不变）时，体系的△U，△H，△S，△F，△G，Q，W。
3. 298K时，用一机械小铲子刮去稀肥皂水溶液很薄的表面吸附层0.03m2，得到0.002dm-3 的溶液，测得其肥皂含量是
4.013×10-5mol 。而容器中同体积的本体溶液的肥皂含量为4.000×10-5mol 。假设稀肥皂水溶液的表面张力与溶液的浓度的关系为γ = g0-ba，试计算25℃时该溶液的表面张力。(已知25℃时纯水的表面张力为g0 = 0.072N·m-1 )
4. Fe(OH)3溶胶于298K 通电45分钟，界面移动10mm ，电场强度为2 Vcm-1，已知水的相对介电常数为79，粘度为0.89×10-3 Pa?s ，求溶胶的电势？（真空介电常数=8.854×10-12 F m-1）
解：
=4×0.89×10-3 ×3.7×10-6 /[4×79× 8.854×10-12×200]
=0.0236 V
5. a. 20 ℃时，乙醚－水，汞－乙醚，汞－水的界面张力分别为10.7，379，375 mΝ/m ，在乙醚与汞的界面上滴一滴水，试求其接触角。
b. 20 ℃时，水－辛醇的界面张力γ ＝9 mΝ/m ，汞－辛醇的界面张力为348 mΝ/m. 问：辛醇能否在水－汞界面上铺开？
解：a. 379 = 10.70cosθ+375
cosθ= 4/10.70 θ= 68°
b. S = 375-348-9 = 18 mN/m 能铺展。
6. 298.2K 时水在湿空气中的表面张力为71.97×10-3Nm-1,其表面张力温度系数为
-1.57×10-6N m-1K-1；试求在恒温恒压下：该系统体积不变时可逆增加2cm2的表面积时，该过程的Q 、W 、ΔG 及ΔS ? 解：ΔS=- ΔA = 3.14×10-10J?K -1
Q = TΔS= 9.36×10-8J
W = -ΔA= 71.97×10-3Nm-1 ×2cm2×10-4= - 1.44×10-5J
ΔG= - W =1.44×10-5J
7. 303 K 时，乙醇的密度为780 kg m-3；乙醇与其蒸气压平衡时的表面张力为2.189×10-2 N/m ；试计算在内径为0.2 mm 的毛细管中它能上升的高度。
解： Δp=2σ/ r
h =2σ/(ρg r)
=2 × 2.189×10-2 Nm-1 /( 780 kgm-3 × 9.8 ms-2 ×0.1 ×10-3m )
=0.057 m
E u r 04εεκη?
=,A p T σ??? ????
【刊名】Advances in Colloid and Interface Science 【简介】《胶体与界面科学进展》, 创刊于1967年，是由荷兰（Elsevier Science）出版的英文刊，期数:16,国际标准刊号：ISSN:0001-8686, 该刊被世图2003版《国外科学技术核心期刊总览》收录，该刊被SCI收录，2006年影响因子为3.79。 【征稿内容】刊载界面与胶体现象以及相关的化学、物理、工艺和生物学等方面的实验与理论研究论文，多用英文发表，间用德、法文。 【投稿信息】 地址：PO Box 211,Amesterdam,Netherlands,1000 AE 网址： https://www.doczj.com/doc/b26616774.html,/science/journal/00018686 【刊名】Current Opinion in Colloid & Interface Science 【简介】《胶体与界面科学新见》, 创刊于1996年，是由英国（Elsevier Science）出版的英文双月刊，国际标准刊号：ISSN:1359-0294，该刊被SCI收录，2006年影响因子为4.63。本馆有电子馆藏。 【征稿内容】胶体、界面和聚合物科学。 【投稿信息】 地址：84 Theobalds RD London,England, WC1X 8RR 网址： https://www.doczj.com/doc/b26616774.html,/wps/find/journaldescription.cws_home/620053/description #description 【刊名】Journal of Colloid and Interface Science 【简介】《胶体与界面科学杂志》，创刊于1946年，是由美国（Elsevier Science,Academic Press Inc.）出版的英文半月刊，国际标准刊号：ISSN:0021-9797，该刊被世图2003版《国外科学技术核心期刊总览》收录，该刊被SCI收录，2006年影响因子为2.233。本馆有纸版收藏。 【征稿内容】刊载胶体与界面科学基础原理和应用方面的论文和书评。 【投稿信息】 地址：525 B ST, STE 1900, SAN DIEGO, USA, CA, 92101-4495 网址： https://www.doczj.com/doc/b26616774.html,/wps/find/journaldescription.cws_home/622861/description #description 【刊名】Langmuir 【简介】《兰格缪尔》，创刊于1985年，是由美国（American Chemical Society）出版的英文刊，期数:26，国际标准刊号：ISSN:0743-7463，该刊被SCI收录，2006年影响因子为3.902。本馆有纸版收藏。 【征稿内容】注重以新的物理学观点研究表面与胶态化学，刊载论文、评论、技术札记和简讯。涉及学科极广。 【投稿信息】 地址：1155 Sixteenth St., NW Washington, DC 20036
系 专业 班 学 姓 ┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉密┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉封┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉线┉┉┉┉┉┉┉┉┉┉
纳米材料的研究进展 摘要： 在充满生机的21世纪，信息、生物技术、能源、环境、先进制造技术和国防的高速发展必然对材料提出新的需求，组件的小型化、智能化、高集成、高密度存储和超快传输等对材料的尺寸要求越来越小；航空航天、新型军事装备及先进制造技术等对材料性能要求越来越高。新材料的创新，以及在此基础上诱发的新技术。本文介绍了纳米材料和纳米技术的概念及其研究进展，并且着重介绍了纳米材料的应用及纳米材料的发展前景预测。 关键词：纳米材料纳米技术研究进展应用发展趋势。 引言： 新产品的创新是未来10年对社会发展、经济振兴、国力增强最有影响力的 战略研究领域，纳米材料将是起重要作用的关键材料之一。纳米材料和纳米结构是当今新材料研究领域中最富有活力、对未来经济和社会发展有着十分重要影响的研究对象，也是纳米科技中最为活跃、最接近应用的重要组成部分。 指由纳米单元构成的任何类型的材料，如金属、陶瓷、聚合物、半导体、玻璃和复合材料等。这些纳米级的结构单元，如纳米粒子（0维）、碳纳米管（1维）和纳米层（2维）等又是由原子和分子组成的。通过改变纳米结构单元的大小，控制内部和表面的化学性质及它们的组合，就能设计材料的特性和功能。 1、纳米材料和纳米技术 1991年，碳纳米管被人类发现，它的质量是相同体积钢的六分之一，强度却是钢的10倍，成为纳米技术研究的热点。诺贝尔化学奖得主斯莫利教授认为，纳米碳管将是未来最佳纤维的首选材料，也将被广泛用于超微导线、超微开关以及纳米级电子线路等。 2、纳米材料的研究进展 纳米材料的研究最初源于十九世纪六十年代对胶体微粒的研究，二十世纪六十年代后，研究人员开始有意识得通过对金属纳米微粒的制备和研究来探索纳米体系的奥秘。1984年，德国萨尔布吕肯的格莱特(Gleiter)教授[3] 把粒径为6nm的金属铁粉原位加压制成世界上第一块纳米材料，开创纳米材料学之先河。1990年7月，在美国巴尔的摩召开了第一届国际纳 米科学技术学术会议(Nano-ST)，标志着纳米材料学作为一个相对独立学科的诞生。 中科院沈阳金属所的卢柯小组[6]在纳米材料及相关亚稳材料领域取得了突出的成绩。他发展的利用非晶完全晶化制备致密纳米合金的方法已与惰性气体蒸发后原位加压法、高能球磨法成为当前制备金属纳米块材的三种主要方法之一。他们发现的纳米铜的室温超塑延展性，被评为2000年中国十大科技新
系 专业 班 学号 姓 名 ┉┉ ┉┉ ┉┉┉┉ ┉ ┉密┉ ┉ ┉┉┉┉┉┉┉ ┉封┉┉ ┉┉ ┉┉┉┉┉┉ 线 ┉┉┉┉ ┉┉┉┉ ┉ ┉
乳化液的研究进展 摘要针对目前国内外乳化液在食品、化妆品、医药等各类生活用品的应用及发展论述。本文通过世界乳化液发展史，各类乳化液的作用延伸到现实生活中的应用，通过不同性质的物质经过实验加工合成各种各样对人们生产活动息息相关的乳化液。乳化液的应用主要体现在食品添加剂、化妆品的乳化理论与乳化技术上，都是通过人民生产生活对其的要求日益提高，乳化液相关工作人员不断改进乳化液的原料、生产合成工艺逐步完善乳化液的功能。得出了根据各种乳化液的HLB值不同、乳化液与分散相的亲和性、乳化液的配伍作用可以细分各类乳化液的相应及相对作用推广乳化液在各领域的使用。 关键字：乳化液，食品添加剂，化妆品，乳化液的HLB值 引言乳化液广泛应用于化工、食品、造纸、涂料、印染、纺织、环保、石油、医药、金属加工、石油产品、废水处理等各个领域。本文主要介绍乳化液的发展、制备、性质及应用，反映了乳化最新研究与应用成果，对乳化液的研究、开发和应用提供参考。 1.乳化液的乳化原理 乳化液作为一类食品添加剂，在食品工业中扮演着重要的角色，它是现代食品工业的重要组成部分，在食品工业中的需求量约占添加剂的50%[1]。基于其表面活性性质和与食品组分的相互作用，乳化液不仅在各种原料混合、融合等一系列加工过程中起乳化、分散、润滑和稳定等作用，而且还可以改进和提高食品的品质和稳定性。比如，它可以使食品舌感润滑、保持质感，还被用作蛋糕的起泡剂、豆腐的消泡剂等。在面包生产中，乳化液可以保护淀粉粒，防止老化，从而使面包食感得到改良，并在防氧化、抗菌和品质等方面得到改善。 乳化液是一种表面活性剂，既有亲水基团，又有亲油基团，两者分别处于两端，形成不对称的分子结构。可将两种不溶物质“吸附”在一起。乳化液是乳液的一种稳定剂，也是表面活性剂的一种。 乳化液可以分散在分散质的表面，形成薄膜或者是双电层，可以是分散相带有电荷，这样就可以阻止分散相的小液滴互相凝结，使形成的乳浊液比较稳定。例如，在农药的原药（固态）或原油（液态）中加入一定量的乳化液，再把它们溶解在有机溶剂里，混合均匀后可制成透明液体，叫乳油。常用的乳化液有肥皂、阿拉伯胶、烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠盐、羧酸盐、硫酸盐等。 1.1液体物料中的乳化原理 在两种不相混合的液体中（如油和水），乳化液分子能吸附于液体界面上，并定向排列，亲水基团指向水相，疏水基团指向油相，通过乳化液的“架桥”作用，使水和油两相紧密地融 合在一起。 1.2 固体物料中的乳化原理乳化液与食品中的蛋白质、淀粉、脂类作用，改善食品结构。碳
表面吉布斯自由能和表面张力 1、界面： 密切接触的两相之间的过渡区（约几个分子的厚度）称为界面（interface），通常有液－气、液－固、液－液、固－气、固－液等界面，如果其中一相为气体，这种界面称为表面（surface）。 2、界面现 象： 由于界面两侧的环境不同，因此表面层的分子与液体内的分子受力不同： 1.液体内部分子的吸引力是对称的，各个方向的引力彼此抵销，总的受力效果是合力为零； 2.处在表面层的分子受周围分子的引力是不均匀的，不对称的。 由于气相分子对表面层分子的引力小于液体内部分子对表面层分子的引力，所以液体表面层分子受到一个指向液体内部的拉力，力图把表面层分子拉入内部，因此液体表面有自动收缩的趋势；同时，由于界面上有不对称力场的存在，使表面层分子有自发与外来分子发生化学或物理结合的趋势，借以补偿力场的不对称性。由于有上述两种趋势的存在，在表面会发生许多现象，如毛细现象、润湿作用、液体过热、蒸气过饱和、吸附作用等，统界面现象。 3、比表面（Ao） 表示多相分散体系的分散程度，定义为：单位体积（也有用单位质量的）的物质所具有的表面积。用数学表达式，即为： =A/V A 高分散体系具有巨大的表面积。下表是把一立方厘米的立方体逐渐分割成小立方体时，比表面的增长情况。高度分散体系具有巨大表面积的物质系统，往往产生明显的界面效应，因此必须充分考虑界面效应对系统性质的影响。
4、表面功 在温度、压力和组成恒定时，可逆地使表面积增加dA所需要对体系做的功，称为表面功（ω’）。 -δω’=γdA (γ:表面吉布斯自由能，单位：J.m-2) 5、表面张力 观察界面现象，特别是气-液界面的一些现象，可以觉察到界面上处处存在着一种张力，称为界面张力（interface tension）或表面张力（surface tension）。它作用在表面的边界面上，垂直于边界面向着表面的中心并与表面相切，或者是作用在液体表面上任一条线两侧，垂直于该线沿着液面拉向两侧。如下面的例子所示： 计算公式： -δω'= γdA (1) 式中γ是比例常数，在数值上等于当T、p及组成恒定的条件下，增加单位表面积时所必须对体系作的非膨胀功。 我们从另一个角度来理解公式(1)。先请看下面的例子。 从上面的动画可知：肥皂膜将金属丝向上拉的力就等于向下的重力（W 1+W 2 ），即 为
硕士研究生2010级《界面化学》模拟试卷 1.名词解释(闭卷) (1) 电渗；在外电场作用下，分散介质相对于静止的带电固体表面作定向运动。固体可以是毛细管或多孔性滤板。电渗是电泳的反现象。（课件第二讲第29张） (2) 滑动面；在外加电场作用下，带不同电荷的两相向相反方向运动，相对运动的边界称为滑动面。 在双电层内距表面某一距离△处，电泳时发生相对移动的边界面。该出点位英语溶液内部的电位差即为ζ电位。（课本P80，课件第三讲第15张） (3) 胶束或胶团；SAa在溶液中（超过一定浓度时）会从单体（单个或分子）缔合成为胶态聚集物，即形成胶团，此一定浓度称为临界胶团浓度（cmc）。（课件第十讲第43张） (4) Cloud点；非离子型表面活性剂的溶解度则往往会随温度上升而降低，升至一定温度时会出现浑浊，经放置或离心可得到两个液相。此温度被称为该表面活性剂的浊点（Cloud Point）。（课件第十讲第20张）(5) Kraft 点（克拉夫点）；离子型表面活性剂的溶解度在温度上升到一定值时会陡然上升，此温度称做该表面活性剂的Krafft点。（课件第十讲第20张） (6)聚电解质；是一类在分子链上带有许多可解离基团的高聚物。其特点是高的分子量和高的电荷密度。（课本P543） (7)超低界面张力；现在一般把<10-2mN/m （有说10-3mN/m ）的界面张力称为超低界面张力。（第七讲第八页） (8)毛细凝聚现象；所谓毛细凝聚现象是指液体蒸气在小于其饱和蒸气压时而在固体毛细中发生液化而吸附的现象。(第八讲第二十一页) (9)低能固体表面；低能表面指的是有机固体表面，如石蜡和高分子化合物。它们的表面自由能低于100 mJ/m2。（第九讲第三十六页） (10)润湿滞后；如果将粗糙表面倾斜，则在表面上的液滴会出现表观前进角和表观后退角不等的现象，而且前进角总是大于后退角，所谓接触角的滞后指的就是这种现象。（第九讲第二十三页） （11）Plateau 边界；多面体泡沫为保持其力学上的稳定，总是按一定的方式相交，例如三个气泡相交时互成 120°最为稳定，其交界处称为 Plateau边界，它在气泡之间的排液过程中起着渠道和储存器的作用。(第十一讲第九十四页) (12) 沉降电势(或沉降平衡)；在外力作用下，带电胶粒作相对于液相运动时，两端产生的电势差为沉降电势(沉降电位)，为电泳的逆过程。（第二讲第三十一页） (13) 双电层；
习题1 1. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状 态相比，以下性质保持不变的有： (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管 内液体将： (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5.在临界温度时，纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6.在 298 K时，已知 A液的表面张力是 B液的一半，其密度是 B液的两倍。如 果A液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等， B液将会升高： (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是： (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱和蒸气压大
(B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现： (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 (D)水进入毛细管并从另一端滴出 10.同外压恒温下，微小液滴的蒸气压比平面液体的蒸气压： (A) 大 (B) 一样 (C) 小 (D) 不定 11.用同一支滴管滴下水的滴数和滴相同体积苯的滴数哪个多? (A)水的多 (B)苯的多 (C)一样多 (D)随温度而改变 12. 25℃时，一稀的肥皂液的表面张力为0.0232 N·m-1，一个长短半轴分别为0.8 cm和0.3 cm的肥皂泡的附加压力为： (A) 5.8 Pa (B) 15.5 Pa (C) 18.4 Pa (D) 36.7 Pa 13.已知 293 K时，水-辛醇的界面张力为 0.009 N·m-1，水-汞的界面张力为 0.375 N·m-1，汞-辛醇的界面张力为 0.348 N·m-1，故可以断定： (A)辛醇不能在水－汞界面上铺展开 (B)辛醇可以在水－汞界面上铺展开 (C)辛醇可以溶在汞里面 (D)辛醇浮在水面上 14.在农药中通常都要加入一定量的表面活性物质,如烷基苯磺酸盐,其主要目的是： (A) 增加农药的杀虫药性 (B) 提高农药对植物表面的润湿能力 (C) 防止农药挥发 (D) 消除药液的泡沫 15.将半径相同的三根玻璃毛细管分别插入水、乙醇水溶液和NaCl水溶液中，三根毛细管中液面上升高度分别为h1，h2，h3，则： (A) h1＞h2＞h3 (B) h1＞h3＞h2 (C) h3＞h1＞h2 (D) h2＞h1＞h3
应化124班 1. 一定体积的水，当聚成一个大水球或分散成许多水滴时，同温度下，两种状 态相比，以下性质保持不变的有： (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2.在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体，当将毛细管右端用冰块冷却时，管 内液体将： (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3.在298 K下，将液体水分散成小液滴，其热力学能： (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4.在相同温度下，固体冰和液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5.在临界温度时，纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6.在 298 K时，已知 A液的表面张力是 B液的一半，其密度是 B液的两倍。如 果A液在毛细管中上升1.0×10-2m，若用相同的毛细管来测 B液，设接触角相等， B液将会升高： (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4.0×10-2m 7.下列说法中不正确的是： (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8.微小晶体与普通晶体相比较，哪一种性质不正确？
(A)微小晶体的饱和蒸气压大 (B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9.在空间轨道上运行的宇宙飞船中，漂浮着一个足够大的水滴，当用一根内壁干净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时，将会出现： (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度 (C)水进入毛细管并达到管的另一端 (D)水进入毛细管并从另一端滴出 以下说法中正确的是（ C ）。 (A) 溶胶在热力学和动力学上都是稳定系统； (B) 溶胶与真溶液一样是均相系统； (C) 能产生丁达尔效应的分散系统是溶胶； (D) 通过超显微镜能看到胶体粒子的形状和大小 二、判断题 1、溶胶是均相系统，在热力学上是稳定的。（√） 2、长时间渗析，有利于溶胶的净化与稳定。（×） 3、有无丁达尔(Tyndall)效应是溶胶和分子分散系统的主要区别之一。（√） 4、亲液溶胶的丁达尔(Tyndall)效应比憎液胶体强。（×） 5、在外加直流电场中，碘化银正溶胶向负电极移动，而其扩散层向正电极移动。（√） 6、新生成的Fe(OH)3沉淀中加入少量稀FeCl3溶液，会溶解，再加入一定量的硫酸盐溶 液则又会沉淀。（√） 7、丁达尔效应是溶胶粒子对入射光的折射作用引起的。（×） 8、胶束溶液是高度分散的均相的热力学稳定系统。（√） 9、胶体粒子的扩散过程和布朗运动本质上都是粒子的热运动而发生的宏观上的定向迁移现 象。（√） 10、在溶胶中加入电解质对电泳没有影响。（×） 二、填空题 1.界面吉布斯自由能和界面张力的相同点是 不同点是。 2.液态汞的表面张力 g= 0.4636 N·m-1+ 8.32×10-3N·m-1·K-1·T - 3.13×10-7N·m-1·K-2·T2 在 400 K时，汞的（?U/?A）T, V = 。 3.液滴越小，饱和蒸气压越 __________；而液体中的气泡越小，气泡内液体的饱和蒸气压越 __________。 4. 300 K时，水的表面张力g= 0.0728 N·m-1，密度r为 0.9965×103kg·m-3。
胶体化学与表面化学 14无机非 杜君 学号：1403031008 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的内容。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。
实用文档 1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？ 当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。 用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸 （3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品 2.试述凝胶形成的基本条件？ 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析出的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成连续的网状结构。 3.简述光学白度法测定去污力的过程。 将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。 4.试述洗涤剂的发展趋势。 液体洗涤剂近几年的新的发展趋势： (1)浓缩化 (2)温和化、安全化(3)专业化 (4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯 5.简述干洗的原理 干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。 6. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？ 脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。 7.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？ 用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂 8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？ 织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。 9.请举出几个润湿剂的应用实例。 （1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。 （2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性
一、凝胶 1.什么是凝胶？有何特征（两个不同）？ 外界条件(如温度、外力、电解质或化学反应)的变化使体系由溶液或溶胶转变为一种特殊的半固体状态，即凝胶。（又称冻胶） 其一，凝胶与溶胶(或溶液)有很大的不同。溶胶或溶液中的胶体质点或大分子是独立的运动单位，可以自由行动，因而溶胶具有良好的流动性。凝胶则不然，分散相质点互相连接，在整个体系内形成结构，液体包在其中，随着凝胶的形成，体系不仅失去流动性，而且显示出固体的力学性质，如具有一定的弹性、强度、屈服值等。 其二，凝胶和真正的固体又不完全一样，它由固液两相组成，属于胶体分散体系，共结构强度往往有限，易于遭受变化。改变条件，如改变温度、介质成分或外加作用力等，往往能使结构破坏，发生不可逆变形，结果产生流动。由此可见，凝胶是分散体系的一种特殊形式，共性质介于固体和液体之间。 2.举例说明什么是弹性和非弹性凝胶？ 由柔性的线性大分子物质，如洋菜吸附水蒸气先为单分子层吸附，然后转变为多分子层吸附，硫化橡胶在苯蒸气中的吸附则是从一开始即为多分子层吸附。这类凝胶的干胶在水中加热溶解后，在冷却过程中便胶凝成凝胶。如明胶、纤维素等，在水或水蒸气中都发生吸附。不同的吸附体系，其吸附等温线的形状不同，弹性凝胶的吸附与解析通常会形成较窄的滞后圈。 由刚性质点（如SiO2、TiO2，V2O5、Fe2O3等）溶胶所形成的凝胶属于非弹性凝胶，亦称刚性凝胶。大多数的无机凝胶，因质点本身和骨架具有刚性，活动性很小，故凝胶吸收或释出液体时自身体积变化很小，属于非膨胀型。通常此类凝胶具有多孔性结构，液体只要能润湿，均能被其吸收，即吸收作用无选择。这类凝胶脱水干燥后再置水中加热一般不形成原来的凝胶，更不能形成产生此凝胶的溶胶，因此这类凝胶也称为不可逆凝胶。 3.试述凝胶形成的基本条件？ 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 出的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形 成连续的网状结构。 4.凝胶形成的方法有哪几种？ 改变温度转换溶剂加电解质进行化学反应 5.凝胶的结构分为哪4种类型？ A 球形质点相互联结，由质点联成的链排成三维的网架Ti02、Si02等凝胶。 B 棒状或片状质点搭成网架，如V205凝胶、白土凝胶等。 C 线型大分子构成的凝胶，在骨架中一部分分子链有序排列，构成微晶区，如明胶凝胶、棉花纤维等。 D 线型大分子因化学交联而形成凝胶，如硫化橡胶以及含有微量：二乙烯苯的聚苯乙烯都属于此种情形。
第十一章界面现象 ．表面能、表面自由能、比表面自由能、表面张力是否是一个概念？相同否？ 答：总地说来四者都是描述表面地过剩能量，但概念上有区别，表面能为物质表面较其 内部多余地能量；若在，恒定时，这部分能量称为表面自由能（表面吉布斯自由能）；若在，恒定时，单位表面地自由能，便称为比表面自由能，其单位为·－，因＝·，故·－也可化为·－，这样表面自由能又转变为另一概念，成为垂直作用于单位长度相表面上沿着相表面地切面方向地力，称为表面张力.虽然比表面自由能和表面张力地数值相同，也可混用，但概念有差别，前者是标量，后者是矢量. ．若在容器内只是油与水在一起，虽然用力振荡，但静止后仍自动分层，这是为什么？ 答：油与水是互不相溶地，当二者剧烈振荡时，可以相互分散成小液滴，这样一来，表面能增大，这时又没有能降低表面能地第三种物质存在，因此这时为不稳定体系，体系有自动降低能量地倾向，分层后，体系能量降低，因此会自动分层. ．铅酸蓄电池地两个电极，一个是活性铅电极，另一个是活性氧化铅电极，你是怎样理 解这理解这“活性”两字？ 答：这里活性是指铅或氧化铅处于多孔性，即具有大地比表面积，具有较高比表面自由能，处于化学活性状态.这是在制备电极时经过特殊活化工序而形成地高分散状态，根据热力学理论及表面性质，若铅蓄电池长期使用或者长期放置而未能及时充电，电极地高分散状态会逐渐减低，这种活性也就消失. .在化工生产中，固体原料地焙烧，目前很多采用沸腾焙烧，依表面现象来分析有哪些优点？ 答：沸腾焙烧是将固体原料碎成小颗粒，通入预热地空气或其它气体，使炉内固体颗粒在 气体中悬浮，状如沸腾，这样就增大了固气间地接触界面，增强了传质与传热，使体系处于较高地化学活性状态. . 在滴管内地液体为什么必须给橡胶乳头加压时液体才能滴出，并呈球形？ 答：因在滴管下端地液面呈凹形，即液面地附加力是向上地，液体不易从滴管滴出，因此 若要使液滴从管端滴下，必须在橡胶乳头加以压力，使这压力大于附加压力，此压力通过液柱而传至管下端液面而超过凹形表面地附加压力，使凹形表面变成凸形表面，最终使液滴滴下，刚滴下地一瞬间，液滴不成球形，上端呈尖形，这时液面各部位地曲率半径都不一样，不同部位地曲面上所产生附加压力也不同，这种不平衡地压力便迫使液滴自动调整成球形，降低能量使液滴具有最小地表面积.
本章基本内容与要求 1、理解与掌握界面热力学基本原理与公式。 （1）理解界面张力（自由能）与过剩量的意义，理解界面系统热力学基本原理与平衡条件。 （2）掌握拉普拉斯方程、开尔文方程及吉布斯等温方程的推导、含义与应用（计算与解释界面现象）。 （3）了解润温程度的判剧。 2、了解界面平衡特性。 （1）理解化学吸附与物理吸附概念。 （2）掌握兰缪尔吸附模型的意义与应用。 （3）了解BET多层吸附模型的意义与应用。 3、了解界面反应动力学及多相催化。 4、了解胶体系统的各种分类以及物质的尺度在分类中的意义。 5、掌握胶体系统的稳定、制备和破坏的方法。 （1）理解胶体和稳定机制及相关理论。 （2）掌握胶体失稳的各种因素。 6、掌握胶体系统的各种特性。 包括相平衡性质、动力性质、动电性质、流变性质，并了解其变化规律。 7、了解缔合胶体、乳状液、泡沫以及凝胶的特点，了解影响其稳定性的因素。 本章重点与难点： 1、有关界面现象的有：表面张力、弯曲液面的附加压力及后果、表面吸附量与接触角。 2、有关胶体系统的有：胶体的各种特性、胶性稳定性及相关理论、有关沉降公式及流动电势的计算。 3、有关大分子溶液的有：平均分子质量及测定、大分子溶液的粘度、唐南平衡。 本章教学时数：10-12学时，习题课：2学时。 通常分为胶体化学与界面化学两章讨论，因胶体是高度分散的多相体系，其有很大的比表面，故合为一章。但讲述仍是分开，先谈界面化学。 体系内相与相之间存在的一个过渡层，称为相界面。历史上曾称为“表面”。因人们习惯把S-g、L-g的界面称为表面。现已多改之，因称“表面”有二点不妥：①表面似指一个没有厚度的纯几何面；而界面则是两相间的过渡层，通常具有几个分子层厚为三维空间。②“表面”的范围较窄，象S-L、S-S、L-L亦存“界面”。
习题1 1、一定体积的水,当聚成一个大水球或分散成许多水滴时,同温度下,两种状态 相比,以下性质保持不变的有: (A)表面能 (B)表面张力 (C)比表面 (D)液面下的附加压力 2、在下图的毛细管内装入普通不润湿性液体,当将毛细管右端用冰块冷却时,管 内液体将: (A)向左移动 (B)向右移动 (C)不移动 (D)左右来回移动 3、在298 K下,将液体水分散成小液滴,其热力学能: (A) 增加 (B)降低 (C) 不变 (D)无法判定 4、在相同温度下,固体冰与液体水的表面张力哪个大? (A)冰的大 (B)水的大 (C)一样大 (D)无法比较 5、在临界温度时,纯液体的表面张力 (A) 大于零 (B)小于零 (C)等于零 (D)无法确定 6、在 298 K时,已知 A液的表面张力就是 B液的一半,其密度就是 B液的两倍。 如果A液在毛细管中上升1、0×10-2m,若用相同的毛细管来测 B液,设接触角相 等,B液将会升高: (A) 2×10-2m (B) 1/2×10-2m (C) 1/4×10-2m (D) 4、0×10-2m 7、下列说法中不正确的就是: (A)生成的新鲜液面都有表面张力 (B)平面液体没有附加压力 (C)弯曲液面的表面张力的方向指向曲率中心 (D)弯曲液面的附加压力指向曲率中心 8、微小晶体与普通晶体相比较,哪一种性质不正确？ (A)微小晶体的饱与蒸气压大 (B)微小晶体的溶解度大 (C)微小晶体的熔点较低 (D)微小晶体的溶解度较小 9、在空间轨道上运行的宇宙飞船中,漂浮着一个足够大的水滴,当用一根内壁干 净、外壁油污的玻璃毛细管接触水滴时,将会出现: (A)水并不进入毛细管 (B)水进入毛细管并达到管内一定高度
天津工业大学2011-2012学年第一学期 应化、化工《胶体与界面化学》课程期末试卷(A卷) 班级___________姓名__________ 学号____________ 一、选择题（25分） 1. 空气中直径0.01m的球形肥皂泡（表面张力为0.025N/m）所受附加压力为( D ) (A) 2.5Pa (B) 5Pa (C) 10Pa (D) 20Pa 2. 液体在毛细管中上升的高度正比于（C ）。 (A) 温度(B) 液体密度(C) 附加压力(D) 管的半径 3. 在相同温度下，同一液体被分散成有不同曲率半径的分散体系时，将具有 不同饱和蒸气压，以P 平、P 凹 、P 凸 分别表示平面、凹面和凸面液体上的饱 和蒸气压，则三者的关系是（ B ） (A) P平＞P凹＞P凸(B) P凸＞P平＞P凹 (C) P凹＞P平＞P凸(D) P凸＞P凹＞P平 4. 用最大气泡法测定溶液表面张力，对实际操作的规定哪条不正确？（D ） (A) 毛细管必须严格清洗保证干净 (B) 毛细管口必须平整 (C) 毛细管应垂直放置并刚好与液面相切 (D) 毛细管垂直深深插入液体内部，每次浸入浓度尽是保持不变 5. 表面活性剂是针对某种特定的液体或溶液而言的，表面活性剂的实质性作 用是（C） （A）乳化作用（B）增溶作用 （C）降低表面张力（D）增加表面张力
6. 电动现象产生的基本原因是（D） （A）外电场或外压力的作用 （B）电解质离子的作用 （C）分散相粒子或多孔固体的比表面能高 （D）固体粒子或多孔固体表面与液相界面间存在扩散双电层结构 7. 区别溶胶与真溶液和悬浮液最简单而灵敏的方法是（C ） （A）乳光计测定粒子浓度（B）超显微镜测定粒子大小 （C）观察丁达尔效应（D）测定ζ电势 8. 江、河水中含的泥沙悬浮物在出海口附近都会沉淀下来，原因有多种，其 中与胶体化学有关的是（ B ） （A）乳化作用（B）电解质聚沉作用 （C）溶胶互沉作用（D）破乳作用 9.雾属于分散体系，其分散介质是（A） （A）气体；（B）液体；（C）固体；（D）气体或固体。 10. 溶胶的基本特性之一是( C ) (A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系 (B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系 (C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系 (D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系。 11. 一个玻璃毛细管分别插入25℃和75℃的水中，则毛细管中的水在两不同温度水中上升的高度( C ) (A) 相同；(B) 无法确定； (C) 25℃水中高于75℃水中；(D) 75℃水中高于25℃水中。 12. 在一个密闭的容器中，有大小不同的两个水珠，长期放置后，会发生( A ) (A) 大水珠变大，小水珠变小(B) 大水珠变大，小水珠变大(C) 大水珠变小，小水珠变大(D) 大水珠，小水珠均变小
1.什么是气凝胶？有哪些主要特点和用途？ 当凝胶脱去大部分溶剂，使凝胶中液体含量比固体含量少得多，或凝胶的空间网状结构中充满的介质是气体，外表呈固体状，这即为干凝胶，也称为气凝胶。气凝胶是一种固体物质形态，世界上密度最小的固体。气凝胶貌似“弱不禁风”，其实非常坚固耐用。它可以承受相当于自身质量几千倍的压力，在温度达到1200摄氏度时才会熔化。此外它的导热性和折射率也很低，绝缘能力比最好的玻璃纤维还要强39倍。 用途：（1）制作火星探险宇航服（2）防弹不怕被炸 （3）过滤与催化（4）隔音材料（5）日常生活用品 2.试述凝胶形成的基本条件？ 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 的质点即不沉降，也不能自由行动，而是构成骨架，在整个溶液中形成 连续的网状结构。 3.简述光学白度法测定去污力的过程。 将人工制备的污布放在盛有洗涤剂硬水的玻璃瓶中，瓶内还放有橡皮弹子，在机械转动下，人工污布受到擦洗。在规定温度下洗涤一定时间后，用白度计在一定波长下测定污染棉布试片洗涤前后的光谱反射率，并与空白对照。 4.试述洗涤剂的发展趋势。 液体洗涤剂近几年的新的发展趋势：(1)浓缩化(2)温和化、安全化(3)专业化(4)功能化(5)生态化: ①无磷化②表面活性剂生物降解③以氧代氯 5.简述干洗的原理 干洗是在有机溶剂中进行洗涤的方法，是利用溶剂的溶解力和表面活性剂的加溶能力去除织物表面的污垢。 6. 脂肪酶在洗涤剂中的主要作用是什么？ 脂肪酶，人的皮脂污垢如衣领污垢中因含有甘油三脂肪酸酯而很难去除，在食品污垢中也含有甘油三脂肪酸酯类的憎水物质，脂肪酶能将这些污垢分解成甘油和脂肪酸。 7.在洗涤剂中作为柔和剂的SAA主要是什么物质？ 用作柔和剂的表面活性剂主要是两性表面活性剂 8.用防水剂处理过的纤维为什么能防水？ 织物防水原理：将纤维织物用防水剂进行处理，可使处理后的纤维不表面变为疏水性，防水织物由于表面的疏水性使织物与水之间的接触角θ>90°，在纤维与纤维间形成的“毛细管”中的液面成凸液面，凸液面的表面张力的合力产生的附加压力△P的方向指向液体内部因此有阻止水通过毛细管渗透下来的作用。 9.请举出几个润湿剂的应用实例。 （1）润温剂在农药中的应用。加入润湿剂后，药液在蜡质层上的润湿状况得到改善甚至可以在其上铺展。 （2）润湿剂在原油开采中的应用。溶有表面活性剂的水，称之为活性水，活性水中添加的表面活性剂主要是润湿剂。它具有较强的降低油—水界面张力和使润湿反转的能力 （3）润湿剂在原油集输中的应用。在稠油开采和输送中，加入含有润湿剂的水溶液，即能在油管、抽油杆和输油管道的内表面形成—层亲水表面，从而使器
第九章界面现象与胶体化学（二） 一、选择题 1. 温度与表面张力的关系是（） （A）温度升高表面张力降低 （B）温度升高表面张力增加 （C）温度对表面张力没有影响 （D）不能确定 2. 下列叙述不正确的是（） (A) 比表面自由能的物理意义是，在定温定压下，可逆地增加单位表面积引起系 统吉布斯自由能的增量 (B) 表面张力的物理意义是，在相表面的切面上，垂直作用于表面上任意单位长 度功线的表面紧缩力 (C) 比表面自由能与表面张力量纲相同，单位不同 (D) 比表面自由能单位为J·m2，表面张力单位为N·m-1时，两者数值不同 3. 已知20℃时水～空气的界面张力为7.27×10-2N·m-1，当在20℃和100kPa 下可逆地增加水的表面积4cm2，则系统的ΔG为( ) (A) 2.91 × 10-5 J (B) 2.91 × 10-1 J (C) -2.91 × 10-5 J (D) -2.91 × 10-1 J 4. 一根毛细管插入水中，液面上升的高度为h，当在水中加入少量的NaCl，这 时毛细管中液面的高度为( ) (A) 等于h(B) 大于h(C) 小于h(D) 无法确定 5. 涉及溶液表面吸附的说法中正确的是( ) (A) 溶液表面发生吸附后表面自由能增加 (B) 溶液的表面张力一定小于溶剂的表面张力 (C) 定温下，表面张力不随浓度变化时，浓度增大，吸附量不变 (D) 饱和溶液的表面不会发生吸附现象 6. 对处于平衡状态的液体，下列叙述不正确的是( ) (A) 凸液面内部分子所受压力大于外部压力 (B) 凹液面内部分子所受压力小于外部压力
(C) 水平液面内部分子所受压力大于外部压力 (D) 水平液面内部分子所受压力等于外部压力 7. 胶束的出现标志着表面活性剂的( ) (A) 降低表面张力的作用下降 (B) 溶解已达到饱和 (C) 分子间作用超过它与溶剂的作用 (D) 分子远未排满溶液表面 8. 水对玻璃润湿，汞对玻璃不润湿，将一玻璃毛细管分别插入水和汞中，下列叙述不正确的是( ) (A) 管内水面为凹球面 ； (B) 管内汞面为凸球面 ； (C) 管内水面高于水平面 ； (D) 管内汞面与水平面一致 。 9. 今有一球形肥皂泡，半径为r ，肥皂水溶液的表面张力为σ，则肥皂泡内附加 压力是( ) (A) r p σ2=? (B) r p 2σ=? (C) r p σ4=? 10. 化学吸附的吸附力是（ ） (A) 化学键力 (B) 范德华力 (C) 库仑力 (D) 三种力都有 11. 气体在固体表面上吸附的吸附等温线可分为 ( ) (A) 两类 (B) 三类 (C) 四类 (D) 五类 12. 溶胶的基本特性之一是 ( ) (A) 热力学上和动力学上皆属于稳定体系 (B) 热力学上和动力学上皆属不稳定体系 (C) 热力学上不稳定而动力学上稳定体系 (D) 热力学上稳定而动力学上不稳定体系 13. 对由各种方法制备的溶胶进行半透膜渗析或电渗析的目的是 ( ) (A) 除去杂质，提高纯度 (B)除去小胶粒，提高均匀性 (C) 除去过多的电解质离子，提高稳定性 (D)除去过多的溶剂，提高浓度 14. 有关超显微镜的下列说法中，不正确的是 ( ) (A) 可以观察离子的布朗运动 (B) 可以配合电泳仪，测定粒子的电泳速度 (C) 可以直接看到粒子的形状与大小 (D) 观察到的粒子仅是粒子对光散射闪烁的光点
界面现象及胶体化学自测试题 1. 已知20℃时,水—空气的界面张力为7.275×10-2 N·m-1。当在20℃和1atm 下可逆地增大水的表面积4cm2时, 体系的ΔG 将为 A. 2.91×10-5J B. 2.91×10-1J C. –2.91×10-5J D. –2.91×10-1J 2. 在25℃和1atm 下把一半径r1为5mm 的水珠分散成半径r2为1×10-3mm 的小水珠，小水珠的数目为 A. 5×103个 B. 2.5×107个 C. 1×109 个 D.1.25×1011 个 3. 弯曲液面所产生的附加压力一定 A. 等于零 B. 不等于零 C. 大于零 D.小于零 4. 憎液固体表面不能为液体表面湿润，其相应的接触角 A. θ=0o B. θ>90o C. θ<90o D. θ为任意值 5. 在一定温度T，在其表面曲率半径不同时具有不同的饱和蒸汽压P 平、P 凸、P 凹 分别表示平面、凸面、凹面液体上的饱和蒸汽压，三者关系为 A. P 平>P 凹>P 凸 B. P 凹>P 平>P 凸 C. P 凸>P 平>P 凹 D. P 凸>P 凹>P 平 6. Langmiur 吸附理论最重要的基本假设是 A. 气体处在低压下 B. 固体表面的不均匀性 C. 吸附是单分子层的 D. 吸附是多分子层的 7. 将双亲性分子作为表面活性剂是因为 A. 在界面上产生负吸附 B. 能形成胶囊 C. 在界面上定向排列降低表面能 D. 使溶液表面张力增大 8. 液体在能被它完全湿润的毛细管中上升的高度反比于 A. 空气的压力 B. 毛细管半径 C. 液体表面张力 D. 液体的粘度 9. 当表面活性物质加入溶剂中时 A. dγ/dc<0, 正吸附 B. dγ/dc>0 负吸附 C. dγ/dc>0, 正吸附 D. dγ/dc<0 负吸附 10. 对于物理吸附的描述，不正确的是 A. 吸附为范德华力，吸附不具有选择性 B. 吸附层可为单分子层或多分子层 C. 吸附热小 D. 吸附速度慢