专题讲解界面现象胶体化学

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：A0=A/V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。

胶体界面化学知识点总结胶体界面化学是研究在胶体系统中发生的化学现象和过程的科学，它涉及到界面的性质、结构和变化等方面。

胶体界面化学的研究对理解胶体系统的基本特性和应用具有重要的意义。

下面将对胶体界面化学的相关知识点进行总结。

一、胶体概念胶体是由两种或两种以上的相组成的复合系统，其中一个相是固体，另一个或另一些是液相或气相。

这些相都是微观分散的，且不易被重力沉淀的稳定性。

胶体是一种介于溶液和悬浮液之间的分散系统，在胶体中，含有微粒的相称为分散相，微粒与溶剂形成的相称为连续相。

胶体颗粒的尺寸一般在1-1000nm之间。

根据分散相的性质不同，胶体又可以分为溶胶、凝胶和乳胶等。

二、胶体稳定性胶体的稳定性是指其分散相维持分散状态的能力。

胶体稳定性与表面活性剂的类型和浓度、电解质的存在和浓度、电荷作用、范德华力等因素有关。

当表面活性剂存在时，会在分散相的表面形成一层物理吸附膜来减少表面能，改变表面性质，从而稳定胶体。

电解质的存在可以中和分散相表面的电荷，减少静电斥力，使胶体不稳定。

电荷作用和范德华力也会影响胶体的稳定性。

了解这些因素对胶体稳定性的影响对于胶体的应用和制备具有重要的意义。

三、界面活性剂界面活性剂是一类具有分子结构中同时含有亲水性和疏水性基团的化合物，它们在液体界面上降低表面张力，促进液体的分散和乳化，并有较强的渗透性和复合物形成性。

界面活性剂的主要作用包括降低表面张力、增加分散性、稳定胶体、乳化和分散。

根据亲水性基团的不同，界面活性剂可以分为阴离子、阳离子、非离子和两性离子界面活性剂。

界面活性剂的选择和使用对于控制胶体的稳定性和调控乳液、泡沫等具有重要的作用。

四、胶体的表面性质胶体的表面性质是指胶体颗粒的表面具有的润湿性、黏附性、表面能等物理化学性质。

胶体颗粒的表面性质与界面活性剂的类型和浓度、电解质的存在和浓度、溶剂的性质等有关。

表面性质的研究对于控制胶体的稳定性、界面活性剂的选择和应用有着重要的意义。

专题讲解-界面现象-胶体化学由于表面张力的作用，在弯曲表面下的液体于平面不同，它受到附加的压力（Ps）。

*. 如果液面是水平的，则表面张力f也是水平的。

当平衡时，沿周界的表。

面张力互相抵消。

此时液体表面内外压相等，而且等于表面上的外压力P*. 如果液面是弯曲的，则沿AB周界面上的表面张力f不是水平的。

当平衡时，表面张力将有一合力。

Δ当液面为凸形时，合力指向液体内部。

表面内部的液体分子所受压力必大于外部压力。

Δ当液面为凹形时，合力指向液体外部。

液体内部的压力将小于外面的压力。

2、亚稳状态与新相生成1）. 亚稳状态一定温度下，当蒸气分压超过该温度下的饱和蒸气压，而蒸气仍不凝结的现象叫蒸气的过饱和现象（supersaturated phenomena of vapor)，此时的蒸气称为过饱和蒸气（supersaturated vapor）。

在一定温度、压力下，当溶液中溶质的浓度已超过该温度、压力下的溶质的溶解度，而溶质仍不析出的现象叫溶液的过饱和现象（supersaturated phenomena of solution），此时的溶液称为过饱和溶液（supersaturated solution）。

在一定压力下，当液体的温度高于该压力下的沸点，而液体仍不沸腾的现象，叫液体的过热现象（superheated phenomena of liquid），此时的液体称为过热液体（superheated liquid）。

在一定压力下，当液体的温度已低于该压力下液体的凝固点，而液体仍不凝固的现象叫液体的过冷现象（supercooled phenomena of liquid），此时的液体称为过冷液体（supercooled liquid）。

上述过饱和蒸气、过饱和溶液、过热液体、过冷液体所处的状态均属亚稳状态（metastable state）。

它们不是热力学平衡态，不能长期稳定存在，但在适当的条件下能稳定存在一段时间，故称为亚稳状态。

胶体与界面化学pdf胶体与界面化学胶体与界面化学是一门研究微观颗粒和界面现象的学科。

胶体是指由两个或更多相组成的系统，其中一个相为粒径在1-1000纳米之间的固体颗粒悬浊于另一相中。

胶体具有特殊的物理、化学和生物性质，广泛应用于许多领域，如药物传递、食品工业、化妆品和环境工程等。

这门学科的研究对象主要包括胶体的合成与表征、胶体稳定性、胶体与溶液之间的相互作用，以及胶体与界面之间的相互作用等。

其中，胶体颗粒的合成是非常关键的一步。

合成方法包括物理方法、化学方法和生物方法等。

物理方法主要包括凝聚法、溶胶-凝胶法和气凝胶法等；化学方法主要包括沉淀法、溶液法、气相合成法和微流控法等；生物方法则利用生物学体系，如细胞、酶和菌等合成。

胶体颗粒的表征方法多种多样，例如电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜等。

这些技术能够直观地观察到胶体颗粒的形貌、尺寸和分布等特征。

此外，还有许多表征方法用于测定胶体颗粒的表面性质，如表面电性和表面活性剂的吸附等。

胶体稳定性是一个重要的研究课题。

由于胶体系统中两相之间的相互作用比较弱，胶体颗粒容易发生聚集和沉降现象。

因此，稳定化剂的引入成为避免胶体系统失稳的关键。

稳定化剂可以通过两种方式起作用：一方面，通过吸附在胶体颗粒表面，增加颗粒之间的相互作用力，降低聚集趋势；另一方面，稳定化剂还可以通过溶液中的溶质和溶剂之间的相互作用，降低溶液中的胶体颗粒的聚集趋势。

此外，胶体与溶液之间的相互作用也是胶体与界面化学的研究重点之一。

溶液中溶质与溶剂之间的相互作用对于胶体的形成、稳定性以及胶体界面的性质都起着重要作用。

各种吸附、表面活性剂的作用、溶剂的选择等都会对胶体与溶液的相互作用产生显著影响。

胶体与界面化学的研究还关注胶体与界面之间的相互作用。

界面是指两相之间的分界面，可以是气液界面、液液界面或固液界面。

胶体颗粒吸附在界面上会影响界面的性质，例如表面张力和界面能等。

胶体界面化学的研究涉及到表面活性剂、胶体固-液界面和生物界面等方面。

第九章界面现象与胶体化学
参考学时：10学时
学习目标：
1 掌握表面热力学性质，表面张力的概念及意义；
2 掌握弯曲表面的特性和Laplace公式，Kelvin公式及应用，合理解释一些表面现象；
3 理解润湿与铺展，润湿作用和接触角；
4掌握吸附作用的类型和吸附等温式
5 了解分散物系的分类；胶团结构，胶体物系的动力性质，光学性质和电学性质，双电层和ζ电位。

章节知识点：
§9.1 界面张力
1.液体的表面张力、表面功及表面吉布斯函数
2.热力学公式
3.界面张力及其影响因素
§9.2 弯曲液面的附加压力及其后果
1.弯曲液面的附加压力—Laplace方程
2.微小液滴的饱和蒸气压—Kelvin公式
3.亚稳态及新相的生成
§9.3 固体表面
1．物理吸附与化学吸附
2．等温吸附
3．Langmuir 单分子层吸附理论及吸附等温式
4．吸附热力学
§9.4 液-固界面
1.接触角与杨氏方程
2.润湿现象
3.固体自溶液中的吸附
§9.5 溶液表面
1.溶液表面的吸附现象
2.表面过剩与吉布斯吸附等温式
3.表面活性物质
§9.6 分散物系的分类及胶体的制备
1.分散物系的分类
2.胶体系统的制备及净化
3.胶团结构
§9.7 胶体系统的性质
1.胶体物系的动力性质
2.胶体物系的光学性质
3.胶体物系的电学性质，双电层和ζ电位
4.溶胶的稳定与聚沉。