【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/b219063438.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/b219063438.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/b219063438.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
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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
应用胶体化学课程教学大纲 课程代码：MCHM1004 课程类别：专业选修 授课对象：材料化学专业 开课学期：秋季 学分：2 主讲教师：鲁娟 指定教材：赵振国编著，《应用胶体与界面化学》，化学工业出版社，2008年 一、教学目的： 胶体与界面化学的教学目的是使学生系统学习、掌握近代胶体与界面化学的基础理论知识、研究方法，分析、研究、解决胶体与界面科学研究中的问题。 二、课程内容 第0章绪论 1、教学内容 0-1 胶体与界面 0-2 胶体与界面化学的基本内容 0-3 胶体与界面化学与其他学科的关系 0-4 胶体与界面化学的发展与展望 2、思考题 1 什么是胶体与界面化学？ 2 胶体与界面化学与其他学科的关系如何？ 第一章溶胶与纳米粒子的制备 1、教学内容 1-1 溶胶的制备 1-2 单分散溶液 1-3 胶体晶体 1-4 纳米粒子 2、思考题 1 溶胶制备的一般原则和方法是什么？
2 用化学凝聚法制备单分散溶胶的基本条件有哪些？ 3 控制金属离子水解，制备单分散金属合金（水合）氧化物粒子有哪些方法？ 4 制备包覆粒子有哪些方法？ 5 什么是胶体晶体？ 6 单分散胶体粒子通过哪些方法可以自组装构成二维和三维胶体晶体? 7 胶体晶体有什么应用？ 8 纳米粒子制备有哪些常用的方法？试举例说明。 9 纳米粒子有哪些性质和应用？试举例说明。 第二章胶体的基本性质 1、教学内容 2-1 胶体的运动性质 2-2 胶体的光学性质 2-3 胶体的电学性质 2-4 胶体的流变性质 2-5 胶体稳定性 2、思考题 1 胶体的运动性质主要表现在哪些方面？ 2 什么是丁铎尔效应？ 3 什么是胶体粒子的电动现象？ 4 电动现象有哪些应用？ 5 什么是胶体体系的流变性质？ 6 什么是黏度？如何测量？ 7 为什么加入聚合物会对疏液胶体起到空间稳定作用？ 8 什么是分散剂和絮凝剂？ 第三章表面张力与润湿作用 1、教学内容 3-1 液体的表面张力 3-2 弯曲液面内外压力差与曲率半径的关系—Laplace公式 3-3 润湿作用与接触角 3-4 浮选与接触角 3-5 液液界面张力 3-6 液体表界面张力的测定
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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
第一章 胶体化学基本原理 胶体与界面化学的基本原理非常重要，在许多工业场合具有指导意义。 包括：胶体的运动原理、光学原理、电学原理、稳定原理、流变现象（界面现象及原理单列一章） §1.1 胶体的运动性质 胶体的运动性质包括：沉降与扩散性质 ↓ 对于制备或破坏胶体 例如：制备丙烯酸酯乳液,沉降与扩散涉及其稳定性能 人工降雨，涉及破坏胶体稳定性问题：雾（胶体体系） 那么，看似平静的胶体的运动现象是怎么来的呢？ 胶体分散体系出于某一个力场时，分散相与分散介质相对运动，例如，在重力场中，较大的分散相颗粒与分散介质就要发生相对沉降或上浮现象，这就是离心机的工作原理、旋风除尘器原理。 1.1.1 分散相的沉降与上浮 分散相颗粒：V ，p;分散介质：p 0,F:分散相颗粒受的力 F=F g -F b =V(p-p 0)g (1.1) F g :重力 ;F b :浮力 ;g:重力加速度 当p>p 0时，F g >F b 着分散相沉降，如：涂料体系，反之，则上浮，如：凝胶种液体的析出 。 相对运动会产生摩擦运动阻力F v F v =fv (1.2) f —阻力系数，v —运动速度 当F v =F ，分散相颗粒匀速运动， V （ρ-ρ0）g=fv M(1-ρ/ρ0)g=fv (1.3) m —粒子质量 如果粒子为球形，Stokes 公式导出：f=6∏ηr r —离子半径，η—介质粘度 将球体积V=4∏r 3/3代入式(1.3)得: v=2r 2(ρ-ρ0)g/9η 使用条件：1.粒子运动很慢，保持层流状态。 2.粒子是刚性球，无溶剂化作用。 3.粒子之间无相互作用。 4 将液体看成连续介质。 则式（1.4）有限制：（a ）颗粒不能太大，<100μm. （b ）颗粒不能太大，>100nm,否则考虑扩散。 在实际体系中，等效半径r=6 f 可代替r ，则式（1.5）,(1.7)可进行粒度分析 因为粒度与沉降、上浮有关，即与稳定性有关，由此可以得出稳定信息。 1.1.2 分散相的扩散 如果从分子水平上观察，分散相颗粒的主要运动方式是布朗运动。布朗运动会使细小的颗粒从高浓度区向低浓度区运动，从而形成扩散。 Fick 第一、二定律对平动扩散进行了描述 Fick 第一定律： 在时dt 间内，沿x 方向通过界面积A 而扩散的物质量dm 与界面积A 处的浓度梯度dc/dx 关系如下：
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
思考题和练习题解答 思考题 1. 表面性质与相邻两体相的性质有关，但又与两体相性质有所不同。处于表面层的分子由于它们的受力情况与体相中分子的受力情况不相同，因此，表面层的分子总是具有较高的能量。此外，表面性质还与表面积密切相关。表面积越大，则表面能越高，表面越不稳定。这将导致表面层自发地减少表面能（减少表面积或表面吸附）。 药粉的药效比药丸快。因为药粉的比表面积比药丸大得多，表面能较高，活性高。 2. 将变成绷紧的圆环状。这是因为液膜被刺破后，细丝两边不同曲率的部分附加压力方向不同（均指向曲面的球心方向）。经附加压力的调整后，最后，线圈以规则的形状存在。 3．一个过程的自发与否是由过程的吉布斯自由能决定的。尽管表面扩展过程熵是增加的，但同时也是吸热的，因此，ΔH >0。可见，单凭熵增加无法判断过程的方向。 4．可根据0p T γ??? < ????判断之。 上管中，管内液面呈凹状，附加压力朝外，当温度升高，表面张力下降，附加压力降低。因此，当右端液体受热时，朝右附加压力小于朝左边的附加压力，液体朝左移动。 下管可同样分析，由于下管液面呈凸状，附加压力朝内。因此，液体移动方向与上管相反。 5．附加压力s p 与曲率半径r ，表面张力γ的关系为 s 2p r γ = 由于右边气泡比左边气泡大，因此，曲率半径大，附加压力小。当将两边连通后，则左泡变小，右泡变大，直到左、右两边曲率半径相同时，两边达平衡。 若活塞同时连通大气，则两气泡同时变小，但变化速率不同，左泡先消失，右泡后消失。 6．从图可见，不均匀毛细管的左端管径大，曲率半径大，附加压力小，因此液体两端附加压力不相等，液体向右端移动；直到两端附加压力相等为止。因此，平衡时，液体应处于右端细管半径均匀的位置。 7. B 8． 11 2gh r γ ρ= 222g h r γρ=
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 *（）电泳在外电场的作用下胶体粒子在分散介质中定向移动的现象称为电泳说明溶胶粒子带电界面法移动法电泳装置实验测出在一定时间内界面移动的距离可求得粒子的电泳速度电动现象介绍四种电动现象：电泳、电渗、流动电势、沉降电势。 Fe(OH)溶胶粒子带正电*电势梯度时溶胶粒子与普通离子的运动速度溶胶粒子与一般离子定向移动的速度数量级接近电泳现象说明胶体粒子是带电的粒子的种类运动速度HOH－NaKCl－CHCOO－CHCOO－溶胶粒子~*胶体粒子的电泳速率影响因素：电势梯度越大、粒子带电越多、离子体积越小、介质粘度越小电泳速度越大电泳速率与加入的电解质有关：随着加入电解质的增多电泳速率变慢。 溶胶粒子与一般离子定向移动的速度数量级接近而溶胶粒子的质量约为一般离子的倍胶粒所带电荷的数量应是一般离子所带电荷的倍*电泳应用广泛例如：利用电泳速度不同可将蛋白质分子、核酸分子分离在医学上可利用血清的纸上电泳分离各种氨基酸和蛋白质在陶瓷工业中利用电泳将粘土与杂质分离得到高纯度的粘土等等。 *（）电渗外电场作用下溶胶粒子不动(如将其吸附固定于棉花或凝胶等多孔性物质中)而液体介质做定向流动的现象称为电渗若没有溶胶存在液体（如水）与多孔性固体物质或毛细管接触后固、液两相多会带上符号相反的电荷此时若在多孔材料或毛细管两端施加一定电压液体也将通过多孔材料或毛细管而定向流动这也是一种电渗电渗可用于纸浆脱水、陶坯脱水等*（）流动电势在外力作用下迫使液
体通过多孔隔膜（或毛细管）定向流动在多孔隔膜两端所产生的电势差称为流动电势电渗的逆过程P：电位差计*（）沉降电势分散相粒子在重力场或离心力场的作用下迅速移动时在移动方向的两端所产生的电势差称为沉降电势电泳的逆过程*说明：溶胶粒子和分散介质带有不同性质的电荷溶胶粒子为什么带电？溶胶粒子周围的分散介质中反离子（与胶粒所带电荷符号相反的离子）是如何分布的？电解质是如何影响电动现象的？双电层理论电泳电渗流动电势沉降电势（液体静止固体粒子运动）（固相不动液体移动）四种电现象的相互关系*溶胶粒子带电原因：扩散双电层理论①离子吸附：固体表面从溶液中有选择性地吸附某种离子而带电。 如AgI溶胶：溶液中I－过量时可吸附I－而带负电溶液中Ag过量时可吸附Ag而带正电。 ②电离：固体表面上的分子在溶液中发生电离而带电如蛋白质中的氨基酸分子:在pH低时氨基形成－NH而带正电在pH高时羧基形成－COO－而带负电。 *处在溶液中的带电固体表面在静电力作用必然要吸引等电量的、与固体表面上带有相反电荷的离子（即反离子或异电离子）环绕在固体粒子的周围这样便在固液两相之间形成了双电层。 下面简单介绍几个有代表性的关于双电层的理论。 *缺点：)不能解释表面电势与电势的区别：)不能解释电解质对电势的影响年亥姆霍兹首先提出在固液两相之间的界面上形成类似于平行板电容器那样的双电层：正负离子整齐地排列于界面层的
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。
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
1.胶体的定义及分类 胶体（Colloid）又称胶状分散体（colloidal dispersion）是一种较均匀混合物，在胶体中含有两种不同状态的物质，一种分散相，另一种连续相。分散质的一部分是由微小的粒子或液滴所组成，分散质粒子直径在1~100nm之间的分散系是胶体；胶体是一种分散质粒子直径介于粗分散体系和溶液之间的一类分散体系，这是一种高度分散的多相不均匀体系。 按照分散剂状态不同分为： 气溶胶——以气体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是液态或固态。（如烟、雾等） 液溶胶——以液体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液 胶体） 态或固态。（如Fe(OH) 3 固溶胶——以固体作为分散剂的分散体系。其分散质可以是气态、液态或固态。（如有色玻璃、烟水晶） 按分散质的不同可分为：粒子胶体、分子胶体。 如：烟，云，雾是气溶胶，烟水晶，有色玻璃、水晶是固溶胶，蛋白溶液，淀粉溶液是液溶胶；淀粉胶体，蛋白质胶体是分子胶体，土壤是粒子胶体。 2.胶体的不同表征方式 胶体分散体系分为单分散体系和多分散体系。 单分散系表征可以用分散度、比表面积法（不规则形状包括单参数法，
双参数法和多参数法） 多分散体系可以用列表法、作图法，如粒子分布图，粒子累计分布图。用激光粒度分析仪测定。 胶体的稳定性一般用zeta电位来表征。zeta电位为正，则胶粒带正电荷，zeta电位为负，则胶粒带负电荷。zeta电位绝对值越高，稳定性越好，分散度越好，一般绝对值>30mV说明分散程度很好。胶体的流变性表征—黏度。可用毛细管黏度计，转筒黏度计测定。 3.有两种利用光学性质测定胶体溶液浓度的仪器；比色计和浊度仪，分别说明它们的检测原理 比色计 它是一种测量材料彩色特征的仪器。比色计主要用途是对所测材料的颜色、色调、色值进行测定及分析。 工作原理：仪器自身带有一套从淡色到深色，分为红黄蓝三个颜色系列的标准滤色片。仪器的工作原理是基于颜色相减混合匹配原理。罗维朋比色计目镜筒的光学系统将光线折射成90°并将观察视场分成可同时观察的左右两个部分，其中一部分是观察样品色的视场；另一部分是观察参比色（即罗维朋色度单位标准滤色片）的视场。适当选择滤色片组合以达到与被测样品颜色的最佳匹配，此时仪器显示的罗维朋滤色片量值即为被测样品的测量结果。 浊度仪 浊度仪，又称浊度计。可供水厂、电厂、工矿企业、实验室及野外实
第五章钻井液胶体化学基础 一、有关胶体的基本概念和术语 胶体化学研究的是难溶物分散在分散介质中构成的系统的性质，在这种系统中，分散相高度分散，具有很大的相界面，这是热力学上一个不稳定的系统，但有些胶体体系却是相对稳定的，所以胶体稳定性的原因，胶体体系的制备和破坏，都是胶体化学研究的对象。钻井液就是这样一个相对稳定的胶体体系。 分散系统的分类：按分散相粒子尺度分类。 1、分子分散体系（R＜10-9m） 2、胶体分散体系（10-9m ＜R＜10-7m ） 3、粗分散体系（R＜10-7m） 胶体实际上是分散颗粒直径在1nm～1um之间的细分散体系。由于钻井液中的粘土颗粒、聚合物分子及乳化状态的微小水珠，具有明显的胶体特征和特性，聚合物溶液中的高分子线团结构也具有胶体的一些通性，因此，了解胶体的基本性质，特别是熟悉胶体化学的基础理论和基本概念，对于掌握钻井液的胶体特性，以便更好地控制和维护处理钻井液的性能是十分重要的。 胶体是由难溶物构成的高度分散的系统，粒子的粒度为10-9m ＜R＜10-7m，胶体的性质主要是由于它特殊的分散程度。从热力学上来讲，他是一个不稳定的系统，这时因为界面很大，所以界面能很大，有聚沉的趋势。但有些胶体却是十分稳定的，这种稳定性来源于胶体特殊的胶粒结构。 如果光是把不溶性的固体分散在一种介质中，是不能制备出一种稳定的胶体的，还必须有第三种作为稳定剂的物质存在（这种物质通常是电解质），作为稳定剂的离子吸附在胶粒的表面，形成双电层，由于胶粒的带电和离子的溶剂化作用，胶粒才能稳定的存在于介质中形成胶体体系。 我们可以从以下几方面认识胶体体系：1、胶体中的不溶物具有晶体的特性，在溶液里，晶体颗粒大小不定（在一定范围内）；2、胶体是一个多相体系，相界面大，是一个热力学不稳定的系统，有聚沉的趋势。3、胶体的稳定性来源于稳定剂的存在而形成的双电层结构体系。 二、胶体化学中的基本术语 ⑴相—是指物质的物理化学性质都完全相同的均匀部分。体系中有两个或两个以上的相，称为多相体系。
《有机化学基础》知识点整理 一、重要的物理性质 1．有机物的溶解性 （1）难溶于水的有：各类烃、卤代烃、硝基化合物、酯、绝大多数高聚物、高级的（指分子中碳原子数目较多的，下同）醇、醛、羧酸等。 （2）易溶于水的有：低级的[一般指N(C)≤4]醇、（醚）、醛、（酮）、羧酸及盐、氨基酸及盐、单糖、二糖。（它们都能与水形成氢键）。 （3）具有特殊溶解性的： ①乙醇是一种很好的溶剂，既能溶解许多无机物，又能溶解许多有机物，所以常用乙醇来溶解植物色素或其 中的药用成分，也常用乙醇作为反应的溶剂，使参加反应的有机物和无机物均能溶解，增大接触面积，提高反应速率。例如，在油脂的皂化反应中，加入乙醇既能溶解NaOH，又能溶解油脂，让它们在均相（同一溶剂的溶液）中充分接触，加快反应速率，提高反应限度。 ②苯酚：室温下，在水中的溶解度是9.3g（属可溶），易溶于乙醇等有机溶剂，当温度高于65℃时，能与水 混溶，冷却后分层，上层为苯酚的水溶液，下层为水的苯酚溶液，振荡后形成乳浊液。苯酚易溶于碱溶液和纯碱溶液，这是因为生成了易溶性的钠盐。 ③乙酸乙酯在饱和碳酸钠溶液中更加难溶，同时饱和碳酸钠溶液还能通过反应吸收挥发出的乙酸，溶解吸收 挥发出的乙醇，便于闻到乙酸乙酯的香味。 ④有的淀粉、蛋白质可溶于水形成胶体 ．．。蛋白质在浓轻金属盐（包括铵盐）溶液中溶解度减小，会析出（即盐析，皂化反应中也有此操作）。但在稀轻金属盐（包括铵盐）溶液中，蛋白质的溶解度反而增大。 ⑤线型和部分支链型高聚物可溶于某些有机溶剂，而体型则难溶于有机溶剂。 ⑥氢氧化铜悬浊液可溶于多羟基化合物的溶液中，如甘油、葡萄糖溶液等，形成绛蓝色溶液。 2．有机物的密度 （1）小于水的密度，且与水（溶液）分层的有：各类烃、一氯代烃、酯（包括油脂） （2）大于水的密度，且与水（溶液）分层的有：多氯代烃、溴代烃（溴苯等）、碘代烃、硝基苯 3．有机物的状态[常温常压（1个大气压、20℃左右）] （1）气态： ①烃类：一般N(C)≤4的各类烃注意：新戊烷[C(CH3)4]亦为气态 ②衍生物类： 一氯甲烷（ ．．．．CCl ．．．2．F．2．，沸点为 ．． ．．．．℃） ．．．．-．29.8 ．．氟里昂（ ．．．．．CH ．．3．Cl．．，沸点为 ．．．．-．24.2 ．．．．℃） 氯乙烯（ ．．．HCHO ．．．．，沸点为 ．．．．-．21．．℃） ．． ．．甲醛（ ．．．．℃） ．．．．CH ．．．．．．，沸点为 ．．2．==CHCl ．．．．-．13.9 氯乙烷（ ．．．．℃） ．．．．12.3 ．．一溴甲烷（CH3Br，沸点为3.6℃） ．．．．CH ．．3．CH ．．2．Cl．．，沸点为 四氟乙烯（CF2==CF2，沸点为-76.3℃）甲醚（CH3OCH3，沸点为-23℃） 甲乙醚（CH3OC2H5，沸点为10.8℃）环氧乙烷（，沸点为13.5℃） （2）液态：一般N(C)在5～16的烃及绝大多数低级衍生物。如， 己烷CH3(CH2)4CH3环己烷甲醇CH3OH 甲酸HCOOH 溴乙烷C2H5Br 乙醛CH3CHO 溴苯C6H5Br 硝基苯C6H5NO2 ★特殊：不饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯，如植物油脂等在常温下也为液态 （3）固态：一般N(C)在17或17以上的链烃及高级衍生物。如， 石蜡C17以上的烃 饱和程度高的高级脂肪酸甘油酯，如动物油脂在常温下为固态