胶体与界面习题 答案汇总

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√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？

2 。

√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

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

3 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

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

A=σl-g cosθ<0 浸湿过程不可自发进行

S=σl-g （cosθ-1）<0 铺展过程不可自发进行

解：根据公式则：γ=γ0-29.8lg（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

4 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：

K=-Qa/R=

Qa =-KR=

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

5 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，胶体粒子和溶液之间即会产生电位差也就是电动电位而出现电动现象。

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。

解：（1）由于温度在25℃，根据方程式（4-56），

求к=7.345×107（ΣCi Zi 2）1/2=7.345×107×（12×1*10-2*103+12×1*10-2*103）=1.469×109

(2)为要确定选用计算ξ电位的方程式，先求

Кa =1.469×109×4×10-7=5.876×102

∵Кa>100 ∴选用斯莫鲁霍夫斯基方程式 μ=（ξ•ε）/η

μ=2.5 x 10-8m/s·V

ε=8.854×10-12εr=8.854×10-12×78.5=695.039×10-12（F/m）

∴ ξ=μ•η/ε=（2.5 x 10-8×8.9x10-4）/（695.039×10-12）

=0.0320（V）=32.0（mV）