物理化学 胶体化学

物理化学中的表面现象与胶体化学物理化学是一门探讨物质性质变化及相关规律的学科。

与之相关的表面现象和胶体化学则是物理化学领域中一项重要的分支。

本文将从表面现象和胶体化学两个方面入手，探讨它们的基本概念、相关应用和研究意义。

一、表面现象观察一个物体，我们会发现它的表面是与外界直接接触的部分。

因此，表面现象是物质研究中一种极其普遍和重要的现象。

表面现象是指两种或两种以上介质相接触时，有特殊性质的现象出现。

在物理化学中，表面现象主要包括表面张力、毛细现象和润湿现象。

表面张力是液体表面处由于分子间作用力而表现出来的一种现象。

表面张力较大的液体在容器中形成凸面或水滴状，这种现象称为毛细现象。

液体与固体相接触时，液体能否在固体表面上均匀分布并附着称为润湿现象。

表面现象在自然界和人类生活中都有广泛应用。

例如，水平稳定的大船只是因为水面的表面张力；高楼大厦的毛细管水系统则利用了毛细现象；润滑油、乳液、涂料等都运用了润湿性质。

二、胶体化学胶体化学是涉及无色透明的小粒子（胶体）和它所处的环境之间的相互作用的学科。

胶体是介于小分子和宏观物体之间的一种存在形式，其中粒子的平均大小在1至1000纳米之间。

胶体物理包括多种胶体类型，例如溶胶、凝胶和气溶胶等。

胶体学科研究中的主要问题是如何制备胶体，以及在胶体中所表现出的各种特殊性质。

胶体的制备方法包括溶胶法、凝胶法和胶体化合物分解法等。

在胶体中存在的各种特殊现象包括布朗运动、泡沫现象和重力分选等。

胶体的应用十分广泛，例如在涂料、油墨、胶水、陶瓷、橡胶等方面都得到了广泛的应用。

另外，人类生命活动中的一些基础物质，例如蛋白质、肌肉等，都是以胶体形式存在的。

三、物理化学中的表面现象与胶体化学的关联表面现象与胶体化学之间有着密不可分的联系。

在液态物质中，固液接触面所呈现的动态变化与胶体的形成和演化密切相关。

例如，胶体粒子表面的物理化学特征决定了胶体粒子的成长和聚集行为。

此外，表面现象和胶体化学之间也有着一些实际应用。

物理化学及胶体化学知识点 -回复
物理化学：
1. 物理化学是研究物质性质、能量变化和它们之间的关系的学科。

2. 原子结构：原子由原子核和绕核运动的电子组成，原子核由质子和中子构成。

3. 化学键：共价键是通过原子之间的电子共享形成的，离子键是由电子转移形成的，金属键是由自由电子在金属晶体中形成的。

4. 物态：常见的物态有固态、液态和气态，转变的条件包括温度和压力等。

5. 反应速率：反应速率受到温度、浓度、催化剂和反应物性质等因素的影响。

6. 化学平衡：在闭合系统中，反应物和生成物的浓度达到动态平衡时，称为化学平衡。

7. 热力学：研究物质能量转换和分布的学科，包括热力学定律、热力学函数和热力
学循环等。

8. 电化学：研究物质的电性质，包括电解质溶液的电导性、电解过程中的氧化还原
反应等。

胶体化学：
1. 胶体是介于溶液和悬浮液之间的一种物质状态，具有介于分子和宏观颗粒之间的
特征。

2. 胶体颗粒尺寸范围一般在1纳米至1微米之间，可形成胶体稳定的分散系统。

3. 胶体的稳定性：胶体稳定的关键在于表面活性剂或电解质的存在，可以形成电双
层或生成吸附层来防止胶体的聚集。

4. 高分子胶体：高分子物质形成的胶体称为高分子胶体，例如胶状物质、凝胶等。

5. 胶体的应用：胶体在润滑、化妆品、油墨、医药、陶瓷等领域有广泛的应用，同
时也用于环境修复、纳米材料制备等领域。

以上是物理化学及胶体化学的一些知识点，通过学习和掌握这些知识，可以更好地理
解物质和化学反应的本质，进一步应用于实际科学研究和工程应用中。

1.压缩因子任何温度下第七章表面现象1.在相界面上所发生的物理化学现象陈称为表面现象。

产生表面现象的主要原因是处在表面层中的物质分子与系统内部的分子存在着力场上的差异。

2.通常用比表面来表示物质的分散度。

其定义为：每单位体积物质所具有的表面积。

3.任意两相间的接触面，通常称为界面（界面层）。

物质与（另一相为气体）真空、与本身的饱和蒸气或与被其蒸汽饱和了的空气相接触的面，称为表面。

4.表面张力：在与液面相切的方向上，垂直作用于单位长度线段上的紧缩力。

5.在恒温恒压下，可逆过程的非体积功等于此过程系统的吉布斯函数变。

6.影响表面及界面张力的因素：表面张力与物质的本性有关、与接触相的性质有关（分子间作用力）、温度的影响、压力的影响。

7.润湿现象：润湿是固体（或液体）表面上的气体被液体取代的过程。

铺展：液滴在固体表面上迅速展开，形成液膜平铺在固体表面上的现象。

8.亚稳状态与新相生成：a.过饱和蒸汽：按通常相平衡条件应当凝结而未凝结的蒸汽。

过热液体：按通常相平衡条件应当沸腾而仍不沸腾的液体。

过冷液体：按相平衡条件应当凝固而未凝固的液体。

过饱和溶液：按相平衡条件应当有晶体析出而未能析出的溶液。

上述各种过饱和系统都不是真正的平衡系统，都是不稳定的状态，故称为亚稳（或介安）状态。

亚稳态所以能长期存在，是因为在指定条件下新相种子难以生成。

9.固体表面的吸附作用：吸附：在一定条件下一种物质的分子、原子或离子能自动地粘附在固体表面的现象。

或者说，在任意两相之间的界面层中，某种物质的浓度可自动发生变化的现象。

吸附分为物理吸附（范德华力）和化学吸附（化学键力）。

具有吸附能力的物质称为吸附剂或基质，被吸附的物质称为吸附质。

吸附的逆过程，即被吸附的物质脱离吸附层返回到介质中的过程，称为脱附（或解吸）。

10.吸附平衡：对于一个指定的吸附系统，当吸附速率等于脱附速率时所对应的状态。

当吸附达到平衡时的吸附量，称为吸附量。

气体在固体表面的吸附量与气体的平衡压力及系统的温度有关。

物理化学14章_胶体与大分子溶液一、胶体胶体是一种分散体系，其中分散相的粒子大小在1-100nm之间。

这种分散体系具有一些特殊的性质，例如光学、电学和动力学性质，这使得胶体在许多领域都有广泛的应用。

1、胶体的分类胶体可以根据其分散相的不同分为不同类型的胶体，例如：（1）金属胶体：以金属或金属氧化物为分散相的胶体，如Fe(OH)3、TiO2等。

（2）非金属胶体：以非金属氧化物、硅酸盐、磷酸盐等为分散相的胶体，如SiO2、Al2O3、Na2SiO3等。

（3）有机胶体：以高分子化合物为分散相的胶体，如聚合物、蛋白质、淀粉等。

2、胶体的制备制备胶体的方法有多种，例如：（1）溶解法：将物质溶解在适当的溶剂中，通过控制浓度和温度等条件使物质析出形成胶体。

（2）蒸发法：将溶剂蒸发，使溶质析出形成胶体。

（3）化学反应法：通过化学反应生成胶体粒子。

3、胶体的性质胶体具有一些特殊的性质，例如：（1）光学性质：胶体粒子对光线有散射作用，因此胶体具有丁达尔效应。

（2）电学性质：胶体粒子可以带电，因此胶体具有电泳现象。

（3）动力学性质：胶体粒子由于其大小限制，表现出不同于一般粒子的动力学性质，例如扩散速度较慢、沉降速度较慢等。

二、大分子溶液大分子溶液是一种含有高分子化合物的溶液，其中高分子化合物通常具有较大的分子量。

这种溶液具有一些特殊的性质，例如分子量较大、分子链较长、分子间相互作用较强等。

1、大分子溶液的分类大分子溶液可以根据其组成的不同分为不同类型的溶液，例如：（1）合成高分子溶液：由合成高分子化合物组成的溶液。

（2）天然高分子溶液：由天然高分子化合物组成的溶液，如蛋白质、淀粉、纤维素等。

2、大分子溶液的制备制备大分子溶液的方法有多种，例如：（1）溶解法：将大分子化合物溶解在适当的溶剂中，通过控制浓度和温度等条件使其溶解。

（2）化学反应法：通过化学反应合成大分子化合物并将其溶解在适当的溶剂中。

3、大分子溶液的性质大分子溶液具有一些特殊的性质，例如：（1）粘度：大分子溶液通常具有较高的粘度，这是因为大分子链较长，运动较困难。

《物理化学与胶体化学》教学大纲(供四年制药物制剂本科专业用)前言物理化学与胶体化学是一门专业基础理论课。

药物制剂本科专业的学生在继无机化学、有机化学和分析化学后学习本门课程，能为以后学习中药化学、药剂学、炮制学和中药鉴定等专业课程以与将来从事中药与药物制剂研究开发工作奠定良好的化学理论基础。

物理化学与胶体化学的理论很多都是从生产实践中概括出来，因此，反过来它将为生产和科研服务。

随着医疗技术的发展和医药研究的深入，学科之间的相互渗透与相互联系越来越多，药学科学与物理化学与胶体化学的结合也越来越紧密。

从天然药物中分离提取有效成分，需要应用蒸馏、萃取、乳化、吸附等原理和方法，需要掌握溶液与表面现象、胶体化学等方面的知识。

在药物生产中，选择工艺路线，需要掌握影响化学反应速度的各种因素，要探索反应的机理，这就需要化学动力学和化学热力学的知识。

对产品的精制、产品的稳定性的研究，需要掌握溶液、表面现象与化学动力学等方面的知识。

在药物合成的研究中，应了解药物的结构与性质的关系，以便寻找最有效的药物，这就需要掌握物质结构的知识。

而合成的过程中，需要化学动力学的知识。

在药物制剂方面，剂型的研究、改革时，应了解表面现象方面的内容，了解分散程度对药物性能的影响，同样的药物，主药颗粒越细小，药效越好。

如纳米技术的发展必将对药物剂型的改革起着十分重要的作用。

从发展的趋势来看，药学的各个领域中正日益深广地与物理化学相结合，掌握好物理化学与胶体化学的原理和方法，对药学工作者来说是非常必要的。

根据药学专业对本课程的要求，系统和重点相结合，选定化学热力学，相平衡，化学平衡，电化学，化学动力学、表面现象、溶胶，大分子溶液等作为讲课和实验的基本内容。

根据教学计划(甘肃中医学院)，本课程共90学时，其中讲课共60学时，实践30学时。

教学要求和内容理论讲授部分绪论[教学要求]1、掌握物理化学与胶体化学课程的基本内容。

2、熟悉学习物理化学与胶体化学必须的数理知识。

52第十二章胶体化学12－1 如何定义胶体系统？总结胶体系统的主要特征。

答：(1) 胶体定义：胶体系统的主要研究对象是粒子直径d至少在某个方向上在1－100nm之间的分散系统。

(2) 胶体系统的主要特征：溶胶系统中的胶粒有布朗运动，胶粒多数带电，具有高度分散性，溶胶具有明显的丁达尔效应。

胶体粒子不能透过半透膜。

[注] 溶胶系统中的胶粒的布朗运动不是粒子的热运动，且只有溶胶才具有明显的丁达尔效应。

12－2 丁铎尔效应的实质及产生的条件是什么？答：丁铎尔现象的实质是光的散射作用。

丁铎尔效应产生的条件是分散相粒子的直径小于入射光波长、分散相与分散介质的直射率相差较大。

12－3 简述斯特恩双电层模型的要点，指出热力学电势、斯特恩(Stern)电势和 电势的区别。

答：斯特恩认为离子是有一定大小的，而且离子与质点表面除了静电作用外还有范德华力。

(1) 在靠近质点表面1～2个分子厚的区域内，反离子受到强烈地吸引而牢固地结合在质点表面，形成一个紧密地吸附层－斯特恩层，(2) 在斯特恩层，非离子的电性中心将形成一假想面－斯特恩面。

在斯特恩面内电势呈直线下降的变化趋势，即由质点表面的 0直线下降至处的 s， s称为斯特恩电势；(3) 其余的反离子扩散地分布在溶液中，构成双电层的扩散层部分。

在扩散层中，电势由 s降至零。

因此斯特恩双电层由斯特恩层和扩散层构成；(4) 当固、液两相发生相对运动时，紧密层中吸附在质点表面的反离子、溶剂分子与质点作为一个整体一起运动，滑动面与溶液本体之间的电势差，称为 电势。

热力学电势 0是质点表面与液体内部的总的电位差，即固液两相之间双电层的总电势。

它与电极∕溶液界面的双电层总电势相似，为系统的热力学性质，在定温定压下，至于质点吸附的(或电离产生的)离子在溶液中活度有关，而与其它离子的存在与否无关。

斯特恩电势 s是斯特恩面与容液本体的电势差，其值与集中在斯特恩层里的正负离子的电荷总数有关，即与双电层的结构状态有关。